電力系統裝置中三相半控整流電路技術的應用

三峽電力職業學院 李耀坤

三相半控橋式整流電路原理接線圖如圖1所示。由圖可見，三個整流二極管是共陽極連接，構成共陽極組；三個晶閘管是共陰極連接，構成共陰極組，其原因是晶閘管的陰極接散熱器可簡化接線，并使控制極使用的脈沖變壓器絕緣降低要求。第一個為續流二極管，電感和電阻為感性負載。僅在電路中橋的一側用可控的晶閘管，故稱為半控整流橋。三個端子接三相對稱電源電壓，電源供電是十分可靠的。

晶閘管的導通條件是：除了要求元件陽極電位高于陰極外，還必須在控制極加入正觸發脈沖。晶閘管的截止條件是：通過電流小于維持電流，或在陽極加反向電壓。

圖1 三相橋式半控整流電路原理接線圖

移相觸發是早期觸發可控硅的觸發器。它是通過調速電阻值來改變電容的充放電時間再來改變單結晶管的振蕩頻率，實際改變控制可控硅的觸發角。早期可控可是依靠這樣改變阻容移相線路來控制。所為移相就是改變可控硅的觸發角大小，也叫改變可控硅的初相角，故稱移相觸發線路。

（一）觸發脈沖的移相

若晶閘管元件具有最大的導通角，即晶閘管元件以二極管的方式工作，則三相半控橋式整流電路變為三相全波整流電路。此時圖中的三點中電位最高的那一相晶閘管導通，電位最低的那一相二極管導通。在任一時刻均有一個晶閘管和一個二極管導通。

移相觸發電路可廣泛應用在各種控制電路中。但傳統的模擬多相觸發電路存在著電路復雜、線性差、精度低等缺點。本文介紹了一種三相全數字移相觸發電路的設計方案。該電路由一個直流電平控制,輸出的脈制沖對應于輸入正弦信號的正負半周調轉。其主要電路特點是： 相移可由輸入直流電平連續調節; 輸出脈沖用方波調制,具有雙窄脈沖和單窄脈沖兩種模式; 具有缺相保護功能。

由以上分析可見，三相半控橋式整流電路觸發脈沖的移相要求是：

（1）任一相晶閘管的觸發脈沖應在滯后本相相電壓30°～210°的區間發出。

（2）各相晶閘管的觸發脈沖相位依次相差120°。

（3）移相觸發電路的工作電源必須與加至晶閘管的正向電壓同步。

（二）輸出電壓與控制角

可控硅的觸發角是衡量加到控制極的電壓信號對控制極（柵極）的觸發能力大小的一種量。可控硅是一種半控器件，主要用在整流電路當中。通過控制導通時間，改變輸出電壓的波形，導通角和控制角，實際是應用中認為定義的倆個數值角度。

從定義來說這兩者用來表示晶閘管在承受正向電壓的半個周期的導通或阻斷范圍的，所以導通角越大控制角越小。這個是典型的光耦相關信息隔離觸發電路低電平有效。當低電平時發光二極管有電流流過對應輸出觸發信號，電阻為限流電阻。根據光耦的參數選擇電阻是保證可控硅的觸發端電壓高于正極，具體阻值根據可控硅的觸發條件確定。原則是保證觸發端的電位高于正端電位，其中值為保證可控硅可靠導通的最小值。

可見，只要改變控制角的大小，就可以改變整流輸出電壓的大小，以滿足勵磁調節裝置對晶閘管實行控制的要求。

圖2 輸出電壓平均值Uav與α的關系曲線

需要指出，計及整流元件的管壓降，以及供電回路中電感的存在使一個晶閘管的導通和另一個晶閘管的關斷不能瞬間完成，需有一個過渡階段，從而造成換相壓降。因此使輸出直流電壓值較上式計算值略低一些。

[1]楊冠城.電力系統自動裝置[M].北京:中國水利水電出版社,1986.

[2]丁書文.變電站綜合自動化原理及應用[M].北京:中國電力出版社,2003.

[3]朱鳴海.交流特高壓輸電及其設備前期科研的可行性[J].中國電力,2010.