CN1008865B - 不失控的三相桥式半控整流电路 - Google Patents

Abstract

本发明是一种用于可控硅励磁系统的不失控的三相桥式半控整流电路。现用的三相桥式半控整流电路，在电机运行中会发生可控硅失控现象，“不失控的三相桥式半控整流电路”是在三相桥式半控整流电路中增加零线电路而成，零线电路由整流二极管与两端并联着电阻的电容串联组成，一端接到电源变压器零点，另一端接至整流桥正极，该电路线路简单，元件少、成本低、从根本上解决了失控问题。

Description

本发明涉及一种用于同步发电机可控硅励磁系统的不失控的三相桥式半控整流电路。

目前，广泛应用的三相桥式半控整流电路是由三个二极管与三个可控硅组成的整流桥，其作用是把交流电压变换成可以控制的直流电压，供给发电机励磁，实现励磁的自动调节。当发电机运行中，可控硅导电角突然变为零时，这种电路会出现可控硅应该关断而关不断，相当于二极管工作的失控现象，使发电机出现危险的过电压和过电流，造成机组停运，甚至损坏设备。为了防止可控硅失控，华中工学院樊俊、陈忠、涂光瑜编“同步发电机半导体励磁原理及应用”一书，第75页叙述了几种措施：（1）选用正向压降低的续流二极管。一般要求在0.55伏以下。这有一定效果，但对二极管挑选较苛刻，难于满足要求，对工厂批量生产不利。（2）续流二极管与整流桥输出母线间的连线愈短愈好，减小连线上产生的压降，以利可控硅的关断。这只是一种与（1）相配合的辅助措施。（3）选用维持电流较大、关断特性较好的可控硅，一般维持电流应选60毫安以上的，其缺点与（1）相同。（4）设计或整定得使可控硅导电角不可能为零。这最有效，但实际上是不可能完全做到的。广西大学王辑祥在“广西电力技术”，1966年第4期发表的“可控硅励磁失控的分析和防止”中提出的定期进行试验检查，及早发现失控，并采取上述相应措施，同样不能根本解决失控问题。

本发明采用“零线电路”，解决可控硅的失控问题，零线电路由 整流二极管与两端并联着放电电阻的电容串联组成。零线电路的一端接至整流桥交流电源变压器的零点（即中性点），另一端接至整流桥输出端正极。具有这种零线电路的三相桥式半控整流电路即是不失控的三相桥式半控整流电路。当某相可控硅导通到过了自然换相点之后，它依靠零线电路将该相电压与电容电压之差反向偏置而强迫关断，杜绝了可控硅失控。

这种电路线路简单，元件少，成本低。从根本上解决了失控问题。

附图1是现用的三相桥式半控整流电路，（1）、（2）、（3）为整流桥交流输入端，（12）为续流二极管。（10）为电感。（11）为电阻，两者合成即为整流桥总负载-发电机励磁绕组。

附图2是本发明不失控的三相桥式半控整流电路。（1）、（2）、（3）为整流桥交流电源变压器的三相端，（0）为变压器中性点（零线）。（4）、（5）、（6）组成零线电路。（4）为整流二极管，（5）为放电电阻，（6）为电容，（5）和（6）并联后，再与（4）串联，一端接（0），另一端接整流桥输出正极。（7）、（8）、（9）为三个可控硅，（13）、（14）、（15）为三个二极管。（10）、（11）、（12）同图1。

附图3是整流桥工作时的电压波形图。

附图2的工作原理可通过附图3的波形分析，解释如下：

设（1）相可控硅（7）在ωt1时由（1）相脉冲触发。这时（1）、（3）相导电，即电流由（1）相经（7），负载（10）、（11）、（3）相二极管（13）回到（3）相。负载电压为U₁₃在ωt₁-ωt₂区间，20点电位为正，高于中性点电位，（4）因电压反偏置而截止;在ωt₂以后，20点电位变负，低于（0）点电 值（设电容原未被充电），（4）承受正向电压而导通，给电容（6）充电，一直充至U₁峰值;此时，（2）相可控硅（8）由（2）相脉冲触发导通，20点电位又变为正，再迭加电容（6）上电压，二极管（4）反偏置而截止。电容（6）已充好的电荷通过电阻（5）按U₆规律释放。当ωt＝ωt₃时，电容（6）上电压U₆已衰减至接近于自然换相点电压。如果可控硅（8）在继续导通，则20点电位跟随（2）点变化，此时，U₆＝U₂。以后，U₂越来越低，U₆越来越高。当U₂＜U₆时，二极管（4）导通，将U₂与U₆的差值电压反向加于可控硅（8）上，使其强迫关断，电感（10）储能乃不得不由续流管（12）释放。与此同时，电容（6）通过（4）、（10）、（11）、（14），再由（2）相电压U₂充电，一直充至U₂的峰值。这时，（3）相可控硅触发导通，20点电位变正，（4）截止，电容（6）向（5）放电。以后重复上述过程。这就是可控硅整流桥在发电机及触发控制系统正常工作时的情况。

如果整流桥在工作中突然丢失三相触发脉冲，若恰好发生在ωt₁瞬间，则可控硅（7）将一直导通至自然换相点。过了换相点，如果（7）还因续流继续导通，则当U₁＜U₆时，（4）导通，使U₆与U₁的差值电压反向加于可控硅（7）因而截止，以后各相也因无脉冲而截止，故输出电压为零，即不会失控。

如果发电机运行中突然发生过电压，引起触发脉冲移相而使导电角为零时，其防止失控的原理同上，可控硅不但不会失控，而且能迅速使输出电压降为零，充分发挥了强行减磁的作用，进一步改善了可控硅励磁系统的动态性能。

不失控的三相桥式半控整流电路中，零线电路的参数这样选择：整流二极管（4）采用0.5-1安，反向峰值电压为电源变压器 副边相电压峰值的2倍;电容（6）采用10～30微法电容器。工作电压为电源变压器副边相电压;电阻（5）采用1～3千欧电阻器，容量大小为电容两端电压的平方除以电阻值，单位瓦。

若将附图2中的整流二极管（4）与电阻（5）、电容（6）的串联位置互换，效果相同。

本发明不仅适用于同步发电机的可控硅励磁系统，也适用于同步电动机的可控硅励磁系统。

Claims (1)

1、一种用于可控硅励磁系统的不失控的三相桥式半控整流电路，它是由三个二极管与三个可控硅组成的整流桥。本发明的特征在于增加了一个零线电路。零线电路由整流二极管(4)与两端并联着放电电阻(5)的电容(6)串联组成。二极管的阴极与电容相联。二极管的阳极被引出，作为零线电路的一端，接到电源变压器的零点。零线电路的另一端接到整流桥正极。

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