變壓器漏感對整流電路的影響研究

鄧 欣，李 強，吳景培，成卓敏，榮 軍

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變壓器漏感對整流電路的影響研究

鄧 欣，李 強，吳景培，成卓敏，榮 軍

（湖南理工學院信息與通信工程學院，湖南岳陽414006）

以三相半波可控整流電路為例，分析了變壓器漏感對整流電路的影響。首先理論分析了變壓器漏感的對整流電路的影響，然后推斷了換相重疊角與延遲角以及變壓器漏感之間的關(guān)系。最后通過MATLAB/Simulink中對變壓器漏感對整流電路的影響進行仿真驗證，實驗結(jié)果表明漏感會導致?lián)Q相時電壓和電流的波形出現(xiàn)“斷層”現(xiàn)象，而且漏感的大小和觸發(fā)角大小會影響換相重疊角大小。

三相半波可控整流電路 變壓器 漏感 仿真

0 引言

在整流電路的實際運用中，變壓器繞組總有漏感。這是由于電感對電流的變化起著阻礙作用，電感電流不能突變，因此換相過程不能瞬間完成，而是將持續(xù)一段時間。一般在整流理論分析中，忽略了漏感對整流電路的影響，因此在實際應(yīng)用中是有影響的。為了進一步分析漏感對整流電路的影響，本文以三相半波可控整流為例，首先闡述了漏感對其整流的影響，然后通過仿真軟件得出了換相重疊角與漏抗X以及觸發(fā)延遲角之間的關(guān)系，為整流電路的實際應(yīng)用提供參考。

1 變壓器漏感對整流電路影響的工作原理介紹

圖1為考慮變壓器漏感時的三相半波可控整流電路帶電感負載的電路圖及波形。假設(shè)負載中電感很大，負載電流為水平線[1]。

圖1所示的電路在交流電源的一周期內(nèi)有三次晶閘管換相過程，因各次換相過程情況一樣，這里只分析從VT1換相至VT2的過程。在時刻之前VT1導通，時刻觸發(fā)VT1，VT1導通，此時因a、b兩相均有漏感，故、均不能突變，于是VT1和VT1均同時導通，相當于將a、b兩相短路，兩相電壓差為，它在兩相組成的回路中產(chǎn)生環(huán)流如圖所示。由于回路中有兩個漏感，是逐漸增大的，而是逐漸減小的。當增大到等于時，，VT1關(guān)斷，換流過程結(jié)束。換相過程持續(xù)的時間用電角度表示，稱為換相重疊角。換相重疊角的計算過程如下：負載電壓為：

圖1 考慮變壓器漏感時的三相半波可控整流電路及波形

由式（1）可得：

（2）

繼而得到：

（5）

式（5）變形可以得到：

2 考慮變壓器漏感時三相半波可控整流電路MATLAB/Simulink的建模與仿真

圖2 考慮變壓器漏感時的三相半波可控整流電路的仿真模型

2.1 仿真模型

為了方便仿真，將變壓器次級端直接由三個交流電源代替，然后用三個獨立的電感代替變壓器次級邊的漏感，其在MATLAB/Simulink仿真模型如圖2所示。圖2的所示仿真模型主要由3個交流電源，3個電感，3個晶閘管，1個阻感性負載等構(gòu)成[2]。為了通過仿真實驗驗證文中換相重疊角與漏抗，以及觸發(fā)延遲角之間的關(guān)系，將漏感分別設(shè)置為漏感參數(shù)：L=0.001 H、L=0.003 H、L=0.005 H。另外在保持漏感參數(shù)保持為L=0.001 H的情況下，將觸發(fā)延遲角分別設(shè)置為=30°、=60°，研究三者之間的關(guān)系。

2.2 仿真結(jié)果及其分析

考慮變壓器漏感時三相半波可控整流電路的仿真結(jié)果分別如圖3和圖4所示。其中圖3(a)、(b)和(c)分別為漏感L為0.001 H、0.003 H和0.005 H，并且保持觸發(fā)延遲角為30°的仿真波形。圖4(a)、和(b)分別為觸發(fā)延遲角為30°和45°，并且保持漏感為0.001 H的仿真波形。從圖3可以清楚看到，當漏感漏感L變大時，也就是漏抗增大時，換相重疊角越大，也就意味著輸出負載平均電壓越低，這是不利的。從圖4也可以清楚的看到，當觸發(fā)延遲角越大，其換相重疊角越大。從而驗證了變壓器漏感對整流電路的影響理論分析的正確性。

(a)=30°L=0.001 H的仿真波形

(b)=30°L=0.003 H的仿真波形

(c) α=30°LB=0.003 H的仿真波形

3 結(jié)束語

本文首先分析了變壓器漏感對三相半波整流電路的影響，然后通過MATLAB/Simulink仿真軟件對其進行了仿真，其仿真結(jié)果與理論分析完全一致，另外也可以通過仿真實驗得出以下結(jié)論：

(a)L=0.003H，30°的仿真波形

(b)L=0.003 H，45°的仿真波形

圖4 漏感保持不變觸發(fā)延遲角變換時仿真波形

第一：由于換相重疊角的出現(xiàn)，整流輸出電壓平均值U降低；第二：換相重疊角的出現(xiàn)，使得整流電路的工作狀態(tài)增多；第三：換相重疊角的出現(xiàn)，導致晶閘管的d/d減小，有利于晶閘管的安全開通，因此有時可以人為的串入進線電抗器以抑制晶閘管的d/d；第四：換相時晶閘管電壓出現(xiàn)缺口，產(chǎn)生正的d/d，可能使晶閘管誤導通，為此必須加吸收電路；第五：換相使電網(wǎng)電壓出現(xiàn)缺口，成為干擾源，這是要極力避免的。

[1] 王兆安, 劉進軍. 電力電子技術(shù), 北京: 機械工業(yè)出版社, 2009.

[2] 謝濤, 榮軍, 何凱, 等. 單相橋式整流電路在MATLAB中的建模與仿真[J]. 電子技術(shù), 2014, 3(3): 19-22.

Influence of Transformer Leakage Inductance on Rectification Circuit

Deng Xin, Li Qiang, Wu Jingpei, Cheng Zhuomin, Rong Jun

（Department of Information and Communication Engineering,Hunan Institute of Science and Technology,Yueyang 414006, Hunan, China)

TM46

A

1003-4862（2017）04-0055-03

2016-09-15

鄧欣（1997-），男，本科。研究方向：自動控制。