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2023-06-23
下面以三相半波相控整流电路带电感性负载为例(如图2.34(a)所示),分析交流侧电抗对相控整流电路的影响,然后将结论推广到其他的电路形式。
图2.34 考虑交流侧变压器漏感时的三相半波可控整流电路及波形
由于是电感性负载,负载电流id 近似为一条直线。在换流时,由于交流侧电感阻止电流变化,因此流经晶闸管的电流不可能突变,而是一个慢慢变化的过程。例如从a 相换流到b相时,a 相电流从id 逐渐减小到零。而b 相电流则从零逐渐增大到id,如图2.34(b)所示。这个过程称为换流过程。换流过程所对应的时间以电角度计算,称为换相重叠角,以γ 表示。
此电路在一个周期内有3 次换流,因每次换流过程情况一样,这里只分析从a 相换流至b相的过程。换流之前VT1 导通,流经晶闸管的电流为Id,换流开始时刻,VT2 触发导通。此时由于两相都存在电感,因此ia、ib 均不能突变,即流经VT1 的电流不能瞬间降至零,流经VT2的电流也不能瞬时升高至Id。于是VT1、VT2 同时导通,相当于a、b 两相短路,两相之间电位差瞬时值为ub-ua,此电压在换相回路中产生一个假想的环流ik,方向如图2.34(a)所示。因为晶闸管的单向导电性,实际电路中电流不能反向流过,只是相当于在原有电流的基础上叠加一个电流ik。所以,a 相电流ia=Id-ik 逐渐减小;b 相电流ib=ik 逐渐增大。当ia 减小至零、ib 增大至Id 时,换流过程结束,VT1 关断,VT2 完全开通。
在上述换流过程中,同时导通的a、b 两相回路电压平衡方程式为
由上式可得
从式(2.67)可以看出,换流过程中加在负载上的电压既不是a 相电压ua,也不是b 相电压ub,而是换流两相相电压的平均值,其电压波形如图2.34(b)所示。与不考虑交流侧电感时的整流输出电压比较,波形出现缺口,减小了一块如图2.34(b)中阴影部分的面积。使整流输出电压平均值减小。电压减小的大小用ΔUd 表示,称为换相压降。
式中,XB=ωLB ,是交流侧电感LB 折算到变压器二次侧的电抗。
如果整流电路为m 相整流,则换相压降为
式中,m 为一个电源周期内的换流次数,三相半波电路m=3,三相桥式电路m=6。比较特殊的是单相桥式电路,因为XB 在一个电源周期的两次换流中起作用,其电流变化是从Id 到-Id,所以m=4。
对于XB 的计算,因为它主要是整流变压器每相绕组折算到二次侧的漏抗,所以可以根据变压器铭牌参数计算,有
式中,U2 为变压器二次侧绕组额定相电压;I2 为变压器二次侧绕组相电流;UK%为变压器短路电压比。
换流压降可看作是在整流电路直流侧增加了阻值为的等效电阻后,负载电流在它上产生的压降,它与欧姆电阻的区别在于它不消耗有功功率。
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