半導(dǎo)體變流技術(shù)和可控硅整流裝置原理

1、半導(dǎo)體變流技術(shù)與可控硅整流裝置.概述半導(dǎo)體變流技術(shù)是近代工業(yè)發(fā)展到半導(dǎo)體時(shí)代最典型的技術(shù)之一，他不僅在 發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)方面得到廣泛的應(yīng)用，在冶金、化工、機(jī)械制造、交通運(yùn)輸?shù)雀?方面都得到廣泛的應(yīng)用?？梢哉f(shuō)，現(xiàn)代生活、生產(chǎn)無(wú)處不存在變流技術(shù)。半導(dǎo)體變流技術(shù)是現(xiàn)代勵(lì)磁系統(tǒng)最基本的技術(shù)之一。在發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)上他 不僅取代了傳統(tǒng)的直流勵(lì)磁機(jī)，而且在勵(lì)磁調(diào)節(jié)方面取代了傳統(tǒng)的磁放大器、相 復(fù)勵(lì)變壓器和整流器，甚至在滅磁方面也部分取代了磁場(chǎng)斷路器和滅磁電阻的作 用?，F(xiàn)代發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)中，從電源的變換到發(fā)電機(jī)勵(lì)磁能量的提供，無(wú)處不存 在變流技術(shù)的應(yīng)用。本課程主要就半導(dǎo)體變流技術(shù)的幾種典型應(yīng)用和具體電路進(jìn)行分析

2、，同時(shí)介 紹能達(dá)公司生產(chǎn)的STR系列整流裝置的基本性能和技術(shù)指標(biāo)。另外還利用一定的 篇幅根據(jù)整流裝置在現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用介紹一些裝置的故障判斷和處理方法。希望通過(guò) 本課程能夠?qū)Ρ竟旧a(chǎn)人員在變流技術(shù)方面提供一定的幫助。.變流技術(shù)的種類根據(jù)變流技術(shù)的應(yīng)用和具體電路，我們將變流技術(shù)分成如下幾類:單相半波整流單相全波整流不可控整流上面的分類只是按照應(yīng)用最多的情況進(jìn)行的分類,實(shí)際應(yīng)用中遠(yuǎn)較上面的要單相橋式整流單相半波可控整流?單相橋式半控整流卜可控整流單相橋式全控整流丿半導(dǎo)體變流三相零式整流三相橋式整流三相半控橋不可控整流可控整流三相整流三相全控橋多。比如六相整流、十二相整流等等。由于這些電路在勵(lì)磁系統(tǒng)中應(yīng)

3、用的較少, 我們?cè)诜诸悤r(shí)就沒有將他們列入。實(shí)際上，在早期的模擬式自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的電 壓測(cè)量回路中，為了保證測(cè)量電壓的紋波系數(shù)，六相和十二相整流電路應(yīng)用的還 是很普遍的，只是現(xiàn)代微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器采用交流電壓采樣方式以后，對(duì)測(cè)量電壓 的紋波要求相對(duì)降低了而不怎么采用了。三.單相整流電路 3.1單相半波整流電路單相半波整流電路接線圖及波形圖見圖一eiZB I271豐 Ifz RfzUd=0.45U2圖一（a）單相半波整流電路原理圖圖一（b）單相半波整流電路波形圖單相半波整流是半導(dǎo)體變流技術(shù)中最基本的電路。 他是利用半導(dǎo)體二極管的單 向?qū)щ娦裕瑢⒔涣麟娹D(zhuǎn)換為直流電最基本的方法。由于二極管的單向?qū)щ娦?，?/p>

4、 壓器二次電壓只有正方向電流才能夠通過(guò)二極管而施加到負(fù)載上，而負(fù)方向由于 二極管的阻斷作用而不能施加到負(fù)載上，因此，負(fù)載上獲得的平均電壓僅為變壓 器二次電壓的一半。由于存在二極管導(dǎo)通壓降和變壓器二次繞組的壓降，故電路 中:Ud =O.45U2由于在電路的輸出側(cè)裝有濾波電容器，負(fù)載上的最高電壓將可以達(dá)到變壓器 次電壓的峰值電壓，即Ud =伍2 ；同時(shí)，由于電容器的放電作用，在變壓器二次 電壓下降時(shí)，負(fù)載上的電壓并不隨二次電壓下降而下降，而是由電容器的放電曲線所決定。單相半波整流電路的波形圖見圖一（b）。圖中：蘭色曲線為變壓器二 次電壓，紅色曲線為無(wú)濾波電容器時(shí)的整流輸出電壓，棕色曲線為有濾波電容

5、器 時(shí)負(fù)載上的電壓。當(dāng)整流二極管換為可控硅，電路變化為可控單相整流電路時(shí)，負(fù)載上的平均整流電壓由：1 兀廠1 + cosotUd =f 72U2SinG）td（t） =O.45U22花02決定。式中：U變壓器二次繞組電壓的有效值;a移相角。由式可以看出，當(dāng)a改變時(shí)，負(fù)載上獲得的平均整流電壓會(huì)有不同的值。3.2單相全波整流單相全波整流電路接線圖及波形圖見圖 2。ZBeie2ie221RfzUd=0.9U 2圖2a單相全波整流電路原理圖Ud在變壓器副邊電壓的正半周，二極管D1處于正向偏置而D2處于反向偏置狀態(tài)，D1在正向電壓的作用下導(dǎo)通，D2在反向電壓的作用下截止，負(fù)載上獲得e2i電壓；在變壓器副

6、邊電壓的負(fù)半周，二極管 D1處于反向偏置狀態(tài)，而 D2處于正向偏置狀態(tài)，D2在正向電壓的作用下導(dǎo)通，D1在反向電壓的作用下截止，負(fù)載上獲得e22電壓。負(fù)載上的電壓波形如圖2b中棕色曲線。與單相半波整流電路相比，全波整流的輸出要多一個(gè)波，因此，輸出電壓也較半波要高一倍，故:d=0.9U2與單相半波一樣，在有濾波電容器時(shí)，負(fù)載上的最高電壓為變壓器二次電壓的峰值，使用中應(yīng)當(dāng)特別注意。3.3單相橋式整流單相橋式整流是實(shí)際應(yīng)用最多的單相整流電路。電路接線見圖3。在電路中,四只整流管組成橋式整流。在變壓器二次電壓的正半周，電流通過(guò)Di Rfz f D2T W2形成通路，而在負(fù)半周，電流通過(guò) DA Rfz

7、f Dg W2形成通路，負(fù)載上電壓波形見圖3 (b)棕色曲線。與全波整流一樣，橋式整流電路的平均輸出電壓:U=O.9U2當(dāng)有濾波電容器時(shí)，負(fù)載上的最高電壓為變壓器二次電壓的峰值。I2ZBD4I D1本D建:匡厶D2C 1-IfzRfzUd21Ud=0.9U2單相橋式全波整流電路原理圖單相橋式全波整流電路波形圖當(dāng)整流管換為可控硅時(shí)，橋式整流可以很方便地變換為可控整流。單相橋式可控整流電路的輸出電壓由：Ud =O.9U2 1 + C°S"決定。2當(dāng)可控整流橋接入感性負(fù)載時(shí)，由于電感電流不能突變，在可控硅關(guān)斷期內(nèi)， 必須在負(fù)載兩端接入續(xù)流二極管以保持電感電流的通路，以防止可控硅關(guān)

8、斷時(shí)在 電感負(fù)載兩端產(chǎn)生危險(xiǎn)的過(guò)電壓和可控硅能夠換相導(dǎo)通。四.三相整流電路三相整流電路是勵(lì)磁系統(tǒng)最基本的變流技術(shù)之一。現(xiàn)代發(fā)電機(jī)自勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng) 幾乎全部采用三相整流電路來(lái)解決勵(lì)磁系統(tǒng)的功率部分。根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合的不同, 三相整流電路分為三相零式、三相半控橋、三相全控橋、多相整流等多種電路形 式。三相整流不僅輸出波形的紋波小，而且輸出電壓等級(jí)高、電流大，特別適合 于大功率整流的場(chǎng)合。4.1三相零式（半波）整流三相零式整流是多相整流電路的基礎(chǔ)電路，可以說(shuō)，其他多相整流電路是三 相零式整流電路的疊加，掌握這一部分是解決其他多相整流電路的基礎(chǔ)，應(yīng)當(dāng)引4。起足夠的重視。三相零式整流電路的接線圖和波形圖見圖由圖

9、4可以看出，在3 t1 312時(shí)段，u2a為正，u2b、u2c均低于u2a，D1 受正向電壓而導(dǎo)通，D2、D3元件關(guān)斷；在312 313時(shí)段，u2b電壓上升u2a下降,而u2c則處于最低電壓，故 D2導(dǎo)通，D1、D3關(guān)斷；在t2 3 t3時(shí)段，u2c上升為最高值，其他兩相電壓則下降到較低的值，故此時(shí)輪換到D3導(dǎo)通而D1、D2關(guān) 斷。負(fù)載上獲得的電壓如圖 4b中蘭線所示波形。整流電壓 Ud與變壓器二次電壓的關(guān)系有：U=1.17U2當(dāng)整流元件換為可控硅時(shí)，整流電壓Ud與變壓器二次電壓的關(guān)系有:U = 1.17U2COS a負(fù)載上的電流與變壓器二次繞組間電流關(guān)系有：12=0.591 dQI I I負(fù)

10、載功率與變壓器容量的關(guān)系有：S2 =3l2U2 =0.59 d d =1.5Pd1.17這里需要說(shuō)明，當(dāng)可控整流電路的負(fù)載為電感元件時(shí)， 要注意在電感兩端并聯(lián)續(xù)流二極管，以保持電流的連續(xù)通路和可控硅的可靠換相。AG11-廠411 4 一一 一一，* (1Fi flJIfz1I2adu2Ud=1.17U2圖4a三相半波整流電路原理圖2!IT I耘e;圖4b三相整流電路波形圖a2u上面的半波整流電路稱為共陰極三相零式電路，他的輸出為正電壓。在實(shí)際應(yīng) 用中，為了獲得負(fù)電壓，可以將整流元件的陽(yáng)極作為公共極而輸出，稱為共陽(yáng)極 三相零式電路。電路的分析方法與共陰極三相零式電路一樣，只是要注意電壓的 極性應(yīng)

11、相反。從前面的分析可知， 三相零式整流只是利用了變壓器二次電壓的相電壓， 相對(duì)利用變壓器二次線電壓的三相全波整流來(lái)說(shuō)輸出電壓也較低。此種方式在冶金系 統(tǒng)用的更多一些，而在電力系統(tǒng)應(yīng)用較少。共陰極電路和共陽(yáng)極電路組合以后， 可以形成具有正、負(fù)極性輸出的整流電源， 也可以提高整流輸出電壓。4.2 三相橋式整流三相橋式整流是電力系統(tǒng)特別是發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)應(yīng)用最多的方式。在三相橋 式整流方式下，他充分利用了變壓器的二次線電壓，不僅提高了整流裝置的輸出 電壓水平，還大大降低了整流變壓器的二次電流和損耗。三相橋式整流的電路圖和波形圖見圖 5。與三相零式整流電路不同的是，三相橋式整流是以線電壓為基礎(chǔ)進(jìn)行分析的

12、。如圖所示，在311 312區(qū)間，D1、D6承受的電壓最咼，電流通過(guò) a D1 Rfz D4b變壓器a、b相副繞組形成閉環(huán)通路；在 312 313區(qū)間，D1、D2承受的 電壓最高，電流通過(guò)a-DI-RfzTDMcT變壓器a c相繞組形成閉環(huán)通路，整 流元件D6 D2在312點(diǎn)換相；在313點(diǎn)，a相電壓下降而b相電壓上升且高于a 相電壓，電流由D1換到D3,在313 314區(qū)段形成D3Rfz D2變壓器b、c相 繞組的閉環(huán)通路；在314點(diǎn)，再次由D2換流到D4,在314 315區(qū)段形成D3Rfz Dg變壓器b、a相繞組的閉環(huán)通路；以下類推。負(fù)載上的電壓波形見圖5b蘭色曲線。三相整流元件的導(dǎo)通換流

13、順序如下：iD1D6> DID古 D3D古 D3D4> D5D4 D5D6>ABCUdtUd=1.35U2L12=0.8171 d圖5a三相全波橋式整流電路原理圖Ud =1.35U2l三相橋式整流電路的整流電壓與變壓器二次電壓的關(guān)系為:式中：L2l整流變壓器二次線電壓三相橋式整流電路的整流 輸出電流與變壓器二 次繞組電流 的關(guān)系為: 12 =0.8171 d變壓器與整流功率的關(guān)系為：S2 =3打2 =3豈981小"05Pd 4.3三相半控橋式整流三相半控橋式整流是在三相橋式整流電路的基礎(chǔ)上，改變其中一組整流元件 為可控硅的整流電路。電路的工作原理與三相橋式整流電路完

14、全一樣，所不同的是使用可控硅以后，整流元件的換流不是在自然換流點(diǎn)，而是在觸發(fā)點(diǎn)換流。電ACcb abac bcba ca cb ab ac bcUde2、U da步.Z k；一=60°時(shí)輸岀波形3 t圖6b三相半控橋式整流電路波形圖.3 ta > 60°時(shí)輸岀波形a < 600時(shí)輸岀波形路接線圖及換流情況見圖6。三相半控橋式整流電路在控制角為0°時(shí)的輸出波形與三相半波整流時(shí)完全一 致；控制角在00< a < 600范圍內(nèi)，每個(gè)周波有6個(gè)波頭，而在600< a < 1800范圍 內(nèi)，每個(gè)周期只有三個(gè)波頭，且波形之間有間距；a =6

15、00時(shí)波形剛好連續(xù)。a < 600 時(shí)每個(gè)周期的六個(gè)波頭中三個(gè)相互間隔的波頭為可控波，三個(gè)間隔的波頭為二極 管整流波。結(jié)合前面對(duì)三相整流橋的分析可以看出:1) a =0°時(shí)，三相半控橋的輸出和波形與三相整流橋的波形完全一致。2) a < 600時(shí)，三相半控橋波形為六個(gè)連續(xù)波；a > 600時(shí)只有三個(gè)波且不連續(xù)，其整流電壓與變壓器副繞組之間的關(guān)系為:3J2U d2 L (1 + cos a)由于三相半控橋在a為不同角度時(shí)輸出波形有較大的區(qū)別，因此，整流電壓與變壓器二次電壓不能維持一個(gè)固定的比例關(guān)系。a =00 時(shí)，U± =1.35 ； a =90。U21時(shí)，

16、0.675。U2L3) 通過(guò)整流元件和變壓器二次繞組的電流由于 a角的不同而有較大的差別,他需要按a角的區(qū)段進(jìn)行分析。在00<< 60°區(qū)段內(nèi)波形連續(xù)的情況下，通過(guò)整流元件的電流為:Iscr iM)2+V(1+COS2)21R2；i= 3"2U 2l(1 +cosa) =2| M(1+cosa)Iscr 2兀Id 3(1+coscO 后吟+V(1+COS2S在00<< 60°區(qū)段內(nèi)波形連續(xù)的情況下，通過(guò)變壓器副繞組的電流:+(VHcos 2a)343(1 +cosa)代入式中，得:12 _2 兀I d 3(1 + cos ot在600<

17、; a < 1800區(qū)段內(nèi)波形不連續(xù)的情況下，通過(guò)整流元件的電流為: 1 兀一asin 2-Iscr f 莎(丁+F則:丄=_尹_1 丄(AL +-sin)Id 3(1+cosa)/2 兀 24在600< a < 180°區(qū)段內(nèi)波形不連續(xù)的情況下，通過(guò)變壓器副繞組的電流為:, 1 ,兀 _a sin 2a、I2 = Im （ +）/兀-2；!將I M代入式中得:1 兀一a sin 2a一（十）3（1 + cosa）/ 兀 244.4三相全控橋整流電路三相全控橋整流電路是發(fā)電機(jī)自并勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)應(yīng)用最多的電路。尤其是三相全控橋能夠在a >90°的情況下實(shí)現(xiàn)

18、無(wú)源逆變，使此種整流方式得到非常廣泛的應(yīng)用。三相全控橋整流電路的電路圖和波形圖見圖7。l2=0.817IdUdUd=1.35U2L (1+COSa )三相全控橋整流電路原理圖ba ca cb三相全控整流電路波形圖3 t貿(mào)te2、Ud半b ab ac be00 3004.4.1三相全控整流橋的工作狀態(tài)通過(guò)前面對(duì)三相半控整流橋的分析知道：三相半控整流橋在a =00時(shí)與三相整 流電路的工作狀態(tài)完全一樣，而在其他控制角下工作時(shí)具有不同的工作狀態(tài)。三 相全控橋也具有相同的性質(zhì)，與半控橋不同的是，當(dāng)全控橋帶感性負(fù)載工作時(shí),在0°< a < 90°區(qū)段內(nèi)表現(xiàn)為整流狀態(tài)，而在9

19、0°< a < 180°區(qū)段內(nèi)表現(xiàn)為逆變狀態(tài)。 在QoaW 90°區(qū)段內(nèi)，由于整流輸出正電壓高于負(fù)電壓，輸出電壓的平均值 表現(xiàn)為正電壓，習(xí)慣上稱整流輸出或整流狀態(tài)；a W 180°區(qū)段內(nèi)，由于整流輸出正電壓低于負(fù)電壓，輸出電壓的平均值表現(xiàn)為負(fù)電壓，習(xí)慣上稱逆變輸出或 逆變狀態(tài)。而控制角為90°時(shí)由于整流電壓等于逆變電壓，故輸出電壓為零。下面 以控制角90°為例介紹感性負(fù)載下三相全控橋的工作狀態(tài)和波形。*Oa =90°時(shí)三相全控整流電路波形圖整流元件的工作和換流過(guò)程與其他三相整流電路一樣，這里不詳細(xì)介紹。由 圖可以

20、看出，當(dāng)控制角為90°時(shí)，共陽(yáng)極組的輸出電壓波形與功陰極組的輸出電壓90°90°波形一致而電壓方向相反，他們疊加以后呈現(xiàn)的總輸出電壓：Ud=Ud+Ud-。實(shí)際上，無(wú)論在任何控制角下，感性負(fù)載都會(huì)存在反電壓，只是在控制角V 時(shí)正輸出表現(xiàn)的高一些，使得總輸出電壓呈現(xiàn)為正電壓狀態(tài)，而在控制角>< 時(shí)正輸出表現(xiàn)的低一些，使得總輸出電壓呈現(xiàn)為負(fù)電壓狀態(tài)。三相全控橋的輸出 電壓與變壓器二次繞組電壓的關(guān)系有:Ud =1.35U2l cos。 或 U d = 2.34J 2® cos。整流輸出電流與變壓器二次繞組電流的關(guān)系有:12 =0.817ld變壓器容量

21、與朝露功率的關(guān)系為:S2 =3U2l2 =3 Ud3.24x0.817ld =1.05Fd442三相半控橋與三相全控橋的區(qū)別由于三相半控橋采用了三只不可控整流元件,因此，三相半控橋與三相全控橋存在一定的區(qū)別。1） 對(duì)觸發(fā)脈沖的要求。對(duì)于三相全控橋要求有不小于60°的寬脈沖或總寬度 不小于60°的雙脈沖；而三相半控橋只需要窄脈沖即可滿足。2）整流電壓的波形不同。在a =0°時(shí)，兩種整流電路的輸出波形完全一致；當(dāng)a >0°以后，兩者波形就不同。在a >60°時(shí)，每個(gè)周波半控橋只有三個(gè)波頭，全a =120°控橋每個(gè)周波有六個(gè)波頭

22、。3）移相角對(duì)平均電壓和線電流的影響不同。阻性負(fù)載時(shí)，全控橋在 時(shí)輸出電壓即可為零，而半控橋只有在a =180°時(shí)輸出電壓才可為零；感性負(fù)載時(shí), 全控橋在a =90°時(shí)輸出電壓為零，a >90°以后輸出為負(fù)值，而半控橋沒有這樣的 功能。同時(shí)，為了保證整流元件可靠換流，半控橋需要在感性負(fù)載兩端并聯(lián)續(xù)流二極管，而全控橋不需要這樣做。當(dāng)a改變時(shí)，半控橋的平均電壓和線電流的變 化較全控橋慢。4）當(dāng)觸發(fā)脈沖移到自然換流點(diǎn)以前時(shí)，半控橋易發(fā)生跳相現(xiàn)象，因此，在整流電路設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡可能避開。5）大電感負(fù)載時(shí)，半控橋易發(fā)生失控現(xiàn)象。大電感負(fù)載時(shí)，如果發(fā)生脈沖丟失，則半控橋極易

23、發(fā)生失控現(xiàn)象，設(shè)計(jì)時(shí)必須采取措施保證觸發(fā)回路的可靠工作。五.可控硅整流裝置 5.1整流裝置的組成?整流元件根據(jù)整流系統(tǒng)的需要，整流元件可采用二極管或晶閘管，當(dāng)采用半控橋時(shí), 二極管和晶閘管混用。對(duì)于自并勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)，整流裝置的接線為全控整流橋式接 線，以便能夠?qū)崿F(xiàn)逆變滅磁；他勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)或自復(fù)勵(lì)系統(tǒng)可以采用全控橋或者半 控橋；只有采用變壓器調(diào)壓的系統(tǒng)才單純使用二極管。?盤柜能達(dá)公司生產(chǎn)的整流裝置采用自支撐鋼梁、金屬薄板型盤柜。盤柜具有不低于IP20的防護(hù)等級(jí)，承重不低于 500Kg。所有盤柜都帶有通體玻璃柜門，后門開 有通風(fēng)孔并設(shè)有防塵濾網(wǎng)。?輸入、輸出開關(guān)一般情況下，整流裝置的輸入、輸出開關(guān)采用

24、手動(dòng)操作的隔離刀閘，只在用 戶有特殊要求時(shí)才采用電動(dòng)操作的空氣開關(guān)。?冷卻裝置裝置一般采用強(qiáng)迫風(fēng)冷方式，整流元件一般使用鋁型材散熱器，目前正在發(fā)展 熱管散熱器。從冷卻效果看，熱管散熱器較鋁型材散熱器的效率要高許多，目前 已經(jīng)有許多裝置已經(jīng)采用自冷型熱管散熱器，因此，裝置不僅提高了散熱性能, 而且能夠降低費(fèi)用。5.2整流元件的保護(hù)?整流元件的過(guò)載、短路保護(hù)整流元件的過(guò)載、短路保護(hù)一般采用電力電子專用快速熔斷器而不能使用普通 熔斷器代替。專用快速熔斷器的電流 /溫度特性與普通熔斷器相比具有更好的性 能，熔斷時(shí)間更短。同時(shí)，快速熔斷器在熔斷時(shí)的過(guò)電壓水平較普通熔斷器要低, 能夠有效防止過(guò)電壓對(duì)整流元

25、件的沖擊和破壞?？焖偃蹟嗥鞯男吞?hào)一般有：RS型、NT型、NGT型等。其中RS型為國(guó)產(chǎn)普通型快速熔斷器型號(hào)，NT型、NGT型是進(jìn)口 技術(shù)改進(jìn)的高速熔斷器國(guó)產(chǎn)型號(hào)。這幾類快速熔斷器雖然在性能上差別不大，但 外型上的差別卻較大，互換的可能性不大，使用中應(yīng)當(dāng)注意。整流元件的過(guò)載、10。短路保護(hù)在電路中的接法見圖9、圖無(wú)論是交流側(cè)串聯(lián)熔斷器接線方式還是整流元件串聯(lián)熔斷器接線方式，快速熔斷 器均應(yīng)根據(jù)整流元件的通態(tài)平均電流來(lái)選擇。一般情況下，熔斷器的額定電流應(yīng) 略大于整流元件的通態(tài)平均電流，其原因是因?yàn)檎髟耐☉B(tài)平均電流與最大平均電流之間有一定的裕度，過(guò)載能力還是比較強(qiáng)的。一般選：IrD=1.1I A

26、VO式中：Ir快速熔斷器的額定電流;IAV 整流元件通態(tài)平均電流。?整流元件的暫態(tài)過(guò)電壓保護(hù)整流元件的暫態(tài)過(guò)電壓保護(hù)目前主要使用電阻、電容器組合吸收器。由于可控 硅在工作過(guò)程中其結(jié)間電容總是會(huì)存儲(chǔ)一定的電荷，在可控硅關(guān)斷和換弧的過(guò)程 中，由于存儲(chǔ)電荷的作用會(huì)使可控硅兩端產(chǎn)生暫態(tài)過(guò)電壓，如果不加以抑制將會(huì) 對(duì)可控硅產(chǎn)生不良的影響，甚至?xí)斐煽煽毓璧膿p壞。抑制此種過(guò)電壓的方法是在可控硅元件兩端并聯(lián)阻容吸收器，其接線方式見圖11。圖11整流元件暫態(tài)過(guò)電壓保護(hù)（阻容保護(hù)）接線方式?整流元件換相尖峰電壓的吸收和抑制前面介紹過(guò)，可控硅在換弧的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生換弧過(guò)電壓。 這種過(guò)電壓比較會(huì)影 響可控硅元件本身，

27、也會(huì)對(duì)系統(tǒng)中其他元件甚至系統(tǒng)本身產(chǎn)生不良影響，必須加 以吸收和抑制。方法是在整流橋的輸出端并聯(lián)阻容吸收器或尖峰電壓吸收器，接線見圖12。KRD KPO-O-F y號(hào)¥| 1r/ FR4| JF 0圖11整流橋換相尖峰電壓吸收器的接線方式? 交流電源過(guò)電壓保護(hù)5.3 整流元件的串、并聯(lián)? 整流元件的串聯(lián)? 整流元件的并聯(lián)和整流橋的并聯(lián)運(yùn)行 6. STR 系列整流裝置6.1 整流裝置的技術(shù)規(guī)范? 額定輸入電壓? STR系列整流裝置目前從AC300VAC1000的全系列均可生產(chǎn)，可以滿足5OOKW3OOM機(jī)組容量的需要。? 額定輸出電流目前可以生產(chǎn)單柜3OOA18OOA勺全系列，并且計(jì)劃在

28、年內(nèi)達(dá)到單柜 2500A的生產(chǎn)能力。? 冷卻方式及風(fēng)量要求目前主要采用強(qiáng)迫風(fēng)冷配合鋁型材散熱器，除少數(shù)特殊配置以外，大部分裝置均要求玄5米/秒的風(fēng)速。風(fēng)量根據(jù)不同規(guī)格的裝置變化，但最小風(fēng)量玄4000M/h， 風(fēng)壓玄120 Pa。為了提高公司整流裝置的規(guī)格，目前正在研制自冷熱管散熱器的大功率整流 裝置，項(xiàng)目完成以后，可以在800A2500A勺范圍內(nèi)采用自冷型熱管散熱器，不僅 產(chǎn)品規(guī)格可以上一個(gè)檔次，產(chǎn)品的售價(jià)、外觀也可以上一個(gè)檔次，也有望降低產(chǎn) 品的成本，提高產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)效益。6.2 整流裝置的設(shè)備配置? 整流元件整流元件的規(guī)格要根據(jù)裝置的技術(shù)規(guī)范并且經(jīng)過(guò)配置核算進(jìn)行選擇，為了使 產(chǎn)品能夠有一定的

29、適應(yīng)范圍，公司將產(chǎn)品的規(guī)范確定為500V500A以下、500V/500A、 600V/800A、600V/1000A、800V/1200A、800V/1600A、800V/1800A等幾個(gè)規(guī)格。除 特殊要求的裝置以外，一般都是全控橋接線，因此絕大部分為平板型晶閘管。? 輸入、輸出開關(guān)一般情況下，輸入、輸出開關(guān)均采用純手動(dòng)操作的隔離刀閘，當(dāng)用戶有特殊要求時(shí)也可以使用具有電動(dòng)操作功能的電動(dòng)式隔離刀閘或空氣開關(guān)。輸入、輸出 開關(guān)的規(guī)格應(yīng)根據(jù)裝置的額定輸入、輸出電流、電壓等級(jí)進(jìn)行選擇。6.3整流裝置結(jié)構(gòu)的變化根據(jù)用戶的需要，裝置的結(jié)構(gòu)主要在兩個(gè)方面進(jìn)行變化。其一是進(jìn)、出線方式。一般情況下，裝置的進(jìn)、出

30、線為下進(jìn)下出，可采用或 不采用匯流母線；用戶有需要時(shí)，可采用上進(jìn)上出或上進(jìn)下出方式。其二是風(fēng)機(jī)安裝方式。一般情況下采用盤頂安裝，負(fù)壓抽風(fēng)方式；用戶有要 求時(shí)可采用盤底安裝，正壓強(qiáng)迫出風(fēng)方式。對(duì)于輸出電流小于800A的整流裝置，一般采用小功率風(fēng)機(jī)組；大于 1000A的 整流裝置采用大功率單風(fēng)機(jī)。7.整流電路的故障診斷對(duì)于單相整流電路，其故障狀態(tài)反應(yīng)比較直觀，如果整流元件有故障時(shí)，主 要反映在輸出電壓較正常輸出有非常明顯的變化。如果濾波元件有故障，反映在 輸出電壓時(shí)是較正常電壓低一定的數(shù)值。但是，三相整流電路情況較單相整流電 路要復(fù)雜的多，不僅輸出電壓要發(fā)生變化，且變化的數(shù)值與元件故障的情況也有

31、非常復(fù)雜的關(guān)系，不可能用特定的數(shù)值來(lái)描述。下面將根據(jù)不同類型的故障分析 故障原因。7.1三相整流電路單只元件故障三相整流電路發(fā)生單只元件故障時(shí)，反映在輸出電壓上是較正常電壓低1/3,輸出波形少2個(gè)波頭。假設(shè)+C相元件發(fā)生開路故障，則輸出電壓將從U0下降為U1,輸出電壓波形的ca、cb將丟失，純阻性負(fù)載三相整流電路發(fā)生單只元件故障 時(shí)的波形見圖7-1。UdUoUico t如果發(fā)生故障的元件不是+C而是其他相時(shí)，可以依照上面的方法找到對(duì)應(yīng)的 波頭，可以很方便地查到是哪一相的元件故障，以便有針對(duì)性地進(jìn)行處理。這里 需要指出的是，使用示波器進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，應(yīng)保證示波器的同步方式與信號(hào)系統(tǒng)的 同步狀態(tài)，以便

32、準(zhǔn)確地對(duì)每一相電壓波形進(jìn)行定相。當(dāng)示波器無(wú)法與信號(hào)系統(tǒng)同步時(shí)，也應(yīng)保持示波器在同步狀態(tài)下工作，否則很難檢查出準(zhǔn)確的相位關(guān)系。7.2 三相整流電路兩只元件故障三相整流電路兩只元件故障有兩種情況。其一，同組不同相的兩只元件故障。其二，同相不同組的兩只元件故障。同組不同相的兩只元件故障時(shí)（假設(shè)+A、+B開路故障），整流輸出僅有兩個(gè)（見7-3）。因此,波頭，且兩個(gè)波頭連在一起（見圖7-2）；同相不同組的兩只元件故障時(shí)（假設(shè)+A、-A開路故障），整流輸出也只有兩個(gè)波頭，但兩個(gè)波頭不連在一起 他們的輸出電壓僅為正常輸出電壓的1/3。UdUoab ac bc baUi0Bb ab acco t圖7-2三相整

33、流電路發(fā)生同組不同相兩只元件故障時(shí)的輸岀波形圖UdUoUi0ab acba caab ac圖7-23三相整流電路發(fā)生同相不同組兩只元件故障時(shí)的輸岀波形圖7.3其他故障 7.3.1脈沖干擾當(dāng)發(fā)生觸發(fā)脈沖質(zhì)量問(wèn)題而使晶閘管不能正常導(dǎo)通時(shí)，整流輸出的波形變化比較復(fù)雜。一般情況下，三相整流電路的晶閘管正常情況下應(yīng)導(dǎo)通1200,如果主脈沖不能使晶閘管導(dǎo)通而補(bǔ)脈沖仍然能夠使晶閘管導(dǎo)通時(shí)，則整流輸出的波形可 能只有60°左右。如果主脈沖能夠觸發(fā)晶閘管而補(bǔ)脈沖不能觸發(fā)晶閘管，貝嚅要視 控制角來(lái)判斷晶閘管的實(shí)際導(dǎo)通角度。若控制角為 30°，則晶閘管應(yīng)導(dǎo)通到下一只 元件被觸發(fā)換流，導(dǎo)通的角度也可能達(dá)到9O0左右；若控制角為6O0,則晶閘管也應(yīng)導(dǎo)通到下一只元件被觸發(fā)換流，導(dǎo)通的角度可能達(dá)到600左右。晶閘管是否正常導(dǎo)通，可以通過(guò)檢測(cè)觸發(fā)脈沖是否有導(dǎo)通平臺(tái)來(lái)判斷。如果觸發(fā)脈沖無(wú)導(dǎo)通平臺(tái)，說(shuō)明晶閘管沒有導(dǎo)通，有平臺(tái)的則說(shuō)明晶閘管已經(jīng)正常導(dǎo)通。同時(shí)，可以通過(guò)導(dǎo) 通平臺(tái)的寬度來(lái)判斷晶閘管導(dǎo)通的實(shí)際角度。7.3.2 脈沖丟失脈沖丟失的表現(xiàn)主要是裝置輸出電流明顯減小。電流減小的數(shù)值與脈沖丟失 的當(dāng)時(shí)和組別有關(guān)系，反映在電壓和波形上與整流元件故障完全一樣。一般情況 下，