軌道交通牽引供變電技術(shù)第3章第3節(jié)12脈波整流機組整流電路及其工作特性doc資料

1、軌道交通牽引供變電技術(shù)第3章第3節(jié)12脈波整流機組整流電路及其工作特性一、基于兩組三相全波整流橋并聯(lián)構(gòu)成的12脈波整流電路（一）12脈波整流電路構(gòu)成原理 12脈波整流電路如圖3.27（c）所示。軌道交通牽引供變電技術(shù)軌道交通牽引供變電技術(shù)圖3.27 Dyd（四繞組DDyd）接線整流變壓器構(gòu)成12脈波整流電路圖（c）兩組三相橋并聯(lián)工作整流電路 它由三相三繞組（或四繞組）整流變壓器T和兩組并聯(lián)三相全波橋式整流電路RCT1、RCT2組成。其中RCT為基本整流單元，具有兩組整流管，一組為共陰極接線（如D1、D3、D5），另一組為共陽極接線（如D2、D4、D6），它們共同由三相整流變壓器的兩個二次繞組分

2、別供電，即可獲得6脈波的整流輸出電壓。軌道交通牽引供變電技術(shù) 對兩組三相整流橋閥側(cè)供電的整流變壓器次邊兩個繞組分別為三角形（d）和星形（y）接線，兩者閥側(cè)的線電壓之間形成（電角度為30）的相位移，如圖3.27（a）所示，從而兩組整流橋同時并聯(lián)工作，即構(gòu)成十二相12脈波整流電路。軌道交通牽引供變電技術(shù)軌道交通牽引供變電技術(shù)（a）原次邊線電壓相量 圖3.27（c）中Xd、Rd為負載的電抗和電阻，Lp為集中電抗的平衡電抗器，其中點與負載電路的一端連接，負載的另一端則和兩組整流橋的陽極連接。由于兩組整流橋閥側(cè)線電壓相位相差，它們交替導(dǎo)電的各橋臂整流管瞬時電壓實際上不相等，將產(chǎn)生均衡電流ib，使整流橋的

3、負載分配不均，平衡電抗器的作用是限制ib值，同時Lp產(chǎn)生的感應(yīng)電勢（Ub）通常是阻礙導(dǎo)電相電壓的變化。由于Ub對導(dǎo)電相電壓的助增作用，從而延長了導(dǎo)電相的導(dǎo)電時間，這一點在下面介紹12脈波整流電路工作特性時，將作進一步的分析。軌道交通牽引供變電技術(shù) 近年來，國內(nèi)外在城軌交通中廣泛使用12脈波整流電路及其裝置的基礎(chǔ)上，對它進行了開發(fā)研究和試驗，提出采用軸向雙分裂式結(jié)構(gòu)四繞組牽引整流變壓器，由于其歸算到閥側(cè)電壓的變壓器每相漏抗和兩個二次繞組間的每相分裂電抗增大，可以取代平衡電抗器的作用。此時圖3.27（c）中可不設(shè)平衡電抗器，如圖中虛線所示。然而，這種情況下，12脈波整流電路的工作特性基本上和帶平衡

4、電抗器電路的工作特性相同，可采用相同的分析方法進行分析。軌道交通牽引供變電技術(shù)（二）12脈波整流電路工作原理與特性 現(xiàn)以圖3.27（c）所示的D,d0,y11接線構(gòu)成兩組并聯(lián)三相整流橋的十二相脈波整流電路為例進行說明，設(shè)uab、ubc、uca和、分別表示整流變壓器T二次繞組y接線和d接線兩個繞組的三相輸出電壓，可知這兩組三相線電壓依次形成30相移。軌道交通牽引供變電技術(shù) 如以二次繞組y接線的12點為基準，考慮上述兩組三相輸出電壓及其反相（180）電壓在整流過程中的共同作用，12個電壓相量相位差依次為（30電角度），構(gòu)成12脈波整流器閥側(cè)線電壓相量關(guān)系圖如圖3.27（b）所示。該圖同時也表示各整

5、流臂整流管按順時針換相的導(dǎo)電順序。軌道交通牽引供變電技術(shù)軌道交通牽引供變電技術(shù)（b）十二相電壓相量（表示反相電壓） 按不同負載電流下，上述12脈波整流電路的工作原理、工作狀態(tài)和基本特性，分別分析如下：1. 負載電流IdIdg（臨界電流）時的工作狀態(tài)與特性 整流器工作時輸出的整流電壓Ud與負載電流Id之間呈某種函數(shù)曲線下降特性變化，如圖3.28所示。軌道交通牽引供變電技術(shù)軌道交通牽引供變電技術(shù)圖3.28 整流器負載特性曲線 對于帶平衡電抗器的12脈波整流電路的整流器見圖3.27（c），當負載電流Id達到一定數(shù)量，即平衡電抗器激磁電流增大，平衡電抗器產(chǎn)生的感應(yīng)電勢（Ub）足夠大，致使12脈波整流電

6、路兩組整流橋并聯(lián)工作。這時的負載電流稱為臨界電流（Idg）。當IdIdg時，平衡電抗器失去使兩組整流橋任何時間都并聯(lián)運行且均擔負一半負載電流（1/2Id）的作用。軌道交通牽引供變電技術(shù) 對于軸向雙分裂四繞組整流變壓器的12脈波整流電路（不帶平衡電抗器）而言，當IdIdg時，整流變壓器每相換相電抗產(chǎn)生的漏感電勢（反電勢）較小，和帶平衡電抗器的整流電路一樣，不足以使兩組整流橋并聯(lián)運行。因此，整流電路進入簡單的十二相推挽工作狀態(tài)。軌道交通牽引供變電技術(shù)（1）時整流電路工作狀態(tài) 為了進一步說明Id小于臨界點電流時整流電路的工作狀態(tài)，現(xiàn)以特征點IdIdg，接近空載狀態(tài)下的情況進行分析，圖3.29（a）表

7、示這種工作情況的整流電壓和整流電流。軌道交通牽引供變電技術(shù)軌道交通牽引供變電技術(shù)（a） 時直流電壓和整流臂電流波形ddgII 在圖3.27（c）中兩組整流橋共6個交流輸入線電壓端子（a、b、c、a、b、c），當任意時刻任一整流橋輸入線電壓瞬時值最高，則該線電壓接入的整流臂整流管導(dǎo)電，其他整流臂整流管不導(dǎo)電，且導(dǎo)電的整流臂必須屬于同一組整流橋，才能形成閉合回路。因而在任何 導(dǎo)電期間，全部負載電流Id只能由其中的一組整流橋承擔，兩組整流橋輪流交替工作，處于非并聯(lián)運行狀態(tài)。軌道交通牽引供變電技術(shù)/6 如圖3.29（a）所示，整流變壓器閥側(cè)y接線和d接線繞組連接的兩組整流橋，在交流輸出線電壓曲線族的交

8、點（M點）處進行換相。由于負載電流趨近于零，故換相角 （為非同一換相組間的換相角，例如，同一整流橋中D1、D3、D5和D4、D6、D2共為二組換相組）。每隔 以負載電流值Id在兩組整流橋中輪換導(dǎo)電一次，形成矩形電流波形，在一個工頻周期（ ）內(nèi)，每個橋臂整流管導(dǎo)電二次，每次導(dǎo)通 ，總導(dǎo)電角為 。軌道交通牽引供變電技術(shù)00/62/6/3 空載時直流輸出電壓Ud的波形為線電壓曲線族的包絡(luò)線；每工頻周期有12次脈動，形成十二相整流，如圖3.29（a）所示。（2）IdIdg、 整流臂整流管電流出現(xiàn)斷口時的工況。軌道交通牽引供變電技術(shù)0/12 隨著Id增大，但仍為 ，兩組整流橋間換相時將產(chǎn)生換相角 ，整流

9、電壓和電流波形將發(fā)生變化，如圖3.29（b）所示。在換相角 的一段時間內(nèi)，兩組整流橋并聯(lián)運行，各承擔一部分負載電流。軌道交通牽引供變電技術(shù)ddgII00軌道交通牽引供變電技術(shù)（b） 、 時的上述波形ddgII012 從圖中線電壓曲線uab和 的交點M處開始，由整流橋RCT1（經(jīng)D1和D6管）向整流橋RCT2（經(jīng)和管）轉(zhuǎn)移負載電流Id時，由于存在平衡電抗器電抗為主的換相電流（在無平衡電抗器的軸向雙分裂四繞組整流變壓器供電的12脈波整流電路中，換相電抗為變壓器的穿越電抗），使換相過程延續(xù)時間 ，直到P點才結(jié)束，RCT1的負載電流為零。此后一段時間，全部負載電流由RCT2單獨承擔。軌道交通牽引供變電

10、技術(shù)abu0/12 當 時見圖3.29（b），由于整流橋RCT1的交流線電壓曲線uab和uac在N點相交，因而RCT1中的整流臂整流管D6和D2也發(fā)生換相，由于整流變壓器閥側(cè)同一接線組輸出端的相間漏抗（包括一次、二次繞組在內(nèi)）較小，即換相電抗很小，故其換相作用瞬時完成。此時uac電壓尚未達到使D2導(dǎo)電的數(shù)值，因而在PA時刻內(nèi)出現(xiàn)了整流臂整流管負載電流斷口，直流輸出電壓Ud也產(chǎn)生了鋸齒形波形。軌道交通牽引供變電技術(shù)0/12（3）當負載電流增大，且IdIdg（臨界點電流）時，換相角 增大至 ，進入臨界點的工作狀態(tài)。此時兩組整流橋之間的換相過程變?yōu)檫B續(xù)性的周期過程，即整流臂整流管的負載電流正好不出現(xiàn)

11、斷口參考圖3.29（c）。而直流輸出電壓Ud為兩組整流橋整流輸出電壓瞬時值的平均值，脈波數(shù)為12，且脈波波頂高度較空載時的波頂高度明顯降低，如圖3.29（c）所示。軌道交通牽引供變電技術(shù)00/6 軌道交通牽引供變電技術(shù)（c） 、 ，過渡點 時的上述波形ddgII06 綜合上述 的幾種運行工況可知，兩組三相整流橋并聯(lián)構(gòu)成的12脈波整流電路，在負載電流 區(qū)域內(nèi)工作時，兩組三相整流橋基本上處于推挽工作狀態(tài)。此時的主要特點：直流輸出電壓波形雖然為12脈波，但電壓平均值突升較高（Id接近空載時）；整流機組效率降低；交直流側(cè)的諧波含量也要增大，必須盡量降低臨界點電流Idg的數(shù)值，將在下面進一步分析。軌道交

12、通牽引供變電技術(shù)ddgIIddgII2. 負載電流 （臨界點電流）時的工作狀態(tài)與特性 當帶平衡電抗器的12脈波整流電路兩組三相整流橋通過平衡電抗器并聯(lián)連接，或軸向雙分裂四繞組整流變壓器供電的12脈波整流電路中兩組三相整流橋，不帶平衡電抗器而直接并聯(lián)連接時，在 （臨界電流）的理想情況下，兩組整流橋達到并聯(lián)工作狀態(tài)，總負載電流Id在兩組整流橋間平均分配， 各承擔 。軌道交通牽引供變電技術(shù)ddgII ddgIId12I 現(xiàn)結(jié)合圖3.27（c）所示帶平衡電抗器或不帶平衡電抗器（虛線短接）的12脈波整流電路兩組整流橋并聯(lián)連接時，對整流電路的工作及其導(dǎo)電情況進行分析。如圖3.30（a）所示繪出了兩組整流橋

13、各整流管輪流并聯(lián)導(dǎo)電電壓波形圖軌道交通牽引供變電技術(shù)軌道交通牽引供變電技術(shù)(a)兩組橋各整流臂整流管輪流并聯(lián)導(dǎo)電電壓波形圖； 兩組整流橋任意時刻并聯(lián)工作的必要條件是，導(dǎo)電時刻兩組橋路同時并聯(lián)導(dǎo)電支路的電壓必須相等且數(shù)值最大。考察波形圖中 期間內(nèi)的導(dǎo)電情況，RCT1橋的D1、D6整流管和RCT2橋的、整流管在 與 的分別作用下同時并聯(lián)導(dǎo)電，在 期間內(nèi)， ，加在平衡電抗器或換相電抗兩端的電壓為電壓差 ，于是在Lp各一半的繞組中產(chǎn)生相等的感應(yīng)電壓ub/2（總電壓為ub），其等效電路如圖3.30（f）所示軌道交通牽引供變電技術(shù)3t4( /6)abuabu3(/12) ababuubababuuu ub

14、的方向力圖使兩導(dǎo)電支路線間電壓相等，也就是使整流電壓ud相等，故為軌道交通牽引供變電技術(shù)(f)均衡電流ib流通等值電路dabbabb/2/2uuuuu從而得 式（3.38）表明，在前述 導(dǎo)電期間兩組整流橋并聯(lián)支路的整流電壓相等，且為兩組工作支路變壓器次邊線電壓和的一半（瞬時值）。軌道交通牽引供變電技術(shù)bababuuuababd2uuu（3.38）/12 在時刻內(nèi)，導(dǎo)電支路不變，但，則平衡電抗器感應(yīng)電壓的方向相反，ub為負，形成圖3.30（e）中的ub電壓正負脈動的波形。此時Ud值仍保持式（3.38）的關(guān)系不變。此后在時刻，電路轉(zhuǎn)換為RCT1的D1、D2整流管和RCT2的、整流管在電壓與分別作用

15、下并聯(lián)導(dǎo)電，如此交替進行持續(xù)工作。軌道交通牽引供變電技術(shù)軌道交通牽引供變電技術(shù)(e)均衡電壓波形（6f頻率） 兩組整流橋各橋臂整流電流波形與導(dǎo)電整流管序號、并聯(lián)導(dǎo)電后的整流電壓波形分別示于圖3.30（b）、（c）中。圖3.30（d）為整流電壓經(jīng)放大后的波形和幅值，圖3.30（e）為平衡電抗器或分裂電抗兩端的均衡電壓波形，其頻率為6倍的工業(yè)頻率。軌道交通牽引供變電技術(shù)軌道交通牽引供變電技術(shù)（b）整流臂整流管并聯(lián)導(dǎo)電電流波形（c）12脈波整流電壓波形（d）整流電壓放大后的波形和幅值 從以上分析和波形圖可知，當時，帶平衡電抗器或不帶平衡電抗器具有較大分裂電抗的12脈波整流電路兩組并聯(lián)三相整流橋的工作

16、特點如下：（1）在一個工頻周期內(nèi)，兩組三相整流橋每個橋臂整流管導(dǎo)電兩次，每次為 ，其總導(dǎo)電時間為 ，每個整流橋?qū)щ婋娏鳛?。和 的工況相比，提高了每個整流臂整流管的利用率。軌道交通牽引供變電技術(shù)/32 /3d(1/2)IddgII（2）并聯(lián)運行的兩組整流橋互不干擾，獨立工作；在 并聯(lián)運行的情況下，換相只在同一整流橋的變壓器二次繞組相間及整流臂間完成。（3）關(guān)于均衡電壓和均衡電流，平衡電抗器繞組（或軸向雙分裂結(jié)構(gòu)整流變壓器供電整流電路中的分裂電抗）兩端的均衡電壓波形，如圖3.30（e）所示，其值由通過平衡電抗器（或整流變壓器兩個二次繞組兩相串聯(lián)的分裂電抗 ）并聯(lián)運行的兩組整流橋直流輸出電壓瞬時值

17、之差（如 ）來確定。軌道交通牽引供變電技術(shù)ddgIIF2Xbababuuu 因而在電源電壓一個周期內(nèi)，均衡電壓產(chǎn)生6次周期性交變，故其頻率為電源頻率的6倍（6f）。只要兩組整流橋閥側(cè)整流變壓器兩個二次繞組交流輸出端的兩組線電壓幅值彼此相等，均衡電壓的正負半波將保持對稱；否則將出現(xiàn)直流分量，導(dǎo)致平衡電抗器鐵心飽和。 軌道交通牽引供變電技術(shù) 均衡電壓的有關(guān)數(shù)值可參照圖3.30（e）和圖3.27（b），按下列關(guān)系式求得瞬時值式中，軌道交通牽引供變電技術(shù)babab()uuu2L2 2sinsin12Ut2L( 31)sinUt（3.39）131sin122( 3 1)2 2均衡電壓有效值（按近似正弦波

18、考慮）：軌道交通牽引供變電技術(shù)2 12b ef2L 012( 31)sindUUtt2L2L121( 31)0.11248UU（3.40） 上述頻率為6f的均衡電壓的整流電路中，均衡電流可視為純感電流，并能反映到整流變壓器原邊繞組電流中去，但因均衡電流幅值較小，故在計算整流臂電流和整流變壓器繞組電流時均可忽略不計。在圖3.30（b）中也未計入均衡電流。軌道交通牽引供變電技術(shù)（三）主要技術(shù)參數(shù)及其計算 1. 理想空載直流電壓 理想空載直流電壓又稱理論空載直流電壓，是指直流負載為零時的整流器實際直流電壓。軌道交通牽引供變電技術(shù)在負載電流 （臨界電流）的運行情況下，相當于推挽工作狀態(tài)的12脈波整流電

19、路，其直流輸出電壓脈波波頂高度為 ，如圖3.30（d）所示，因而空載直流電壓為軌道交通牽引供變電技術(shù)ddgII2LmaxU /12doi2Lmax2L /1216cosd22sin/612UUttU （3.41） 其中， 、 整流變壓器二次繞組輸出線電壓的最大值和有效值。2. 約定空載直流電壓 約定空載直流電壓是指整流機組負載特性曲線從臨界點延伸至零電流時的空載直流電壓。軌道交通牽引供變電技術(shù)2LmaxU2LUdooU 按圖3.30（d），當負載電流在大于臨界電流的情況下運行時，平衡電抗器（或軸向雙分裂整流變壓器的分裂電抗）電抗反電勢起作用，兩組三相整流橋并聯(lián)運行，直流輸出電壓脈波波頂高度降為

20、 。因而約定空載直流電壓為 軌道交通牽引供變電技術(shù)doicos12Udoc0.966UdooUdoo2L2L0.966 1.41.35UUU（3.42） 比較式（3.41）和（3.42），可知由大于臨界點負載電流的正常工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換為空載時，直流輸出電壓實升百分率為3.52%（見圖3.28）。3. 均衡電流和臨界（點）負載電流 計算 前面談到在計算整流臂和整流變壓器繞組電流時，可不計6倍工頻的均衡電流 ，因相對負載電流 ，其數(shù)值較小?？紤] 的存在，實際上兩組整流橋的負載電流分別為軌道交通牽引供變電技術(shù)dgIbidIbi 式中 、 、 分別為兩組橋負載電流和均衡電流瞬時值。 由于整流管的單向?qū)щ娦?/p>

21、質(zhì)，因此兩組整流橋并聯(lián)運行的另一條件是需滿足 ，即軌道交通牽引供變電技術(shù)d1dbd2db1212iIiiIi（3.43）d1id2ibid20i 12脈波系統(tǒng)整流電路從一種工作狀態(tài)（空載）過渡到另一種工作狀態(tài)（如帶負載），反映在整流橋組負載電流變化至 時發(fā)生這種過渡。此時過渡點（臨界點）的總負載電流為過渡電流 ，又稱臨界電流，即軌道交通牽引供變電技術(shù)db12Ii（3.44）db12IidgIdgb2Ii（3.45） 當負載電流 時，整流電路進入兩組整流橋完全并聯(lián)的工作狀態(tài)，在均衡電壓作用下，產(chǎn)生通過閥側(cè)兩個繞組的兩相（其中d繞組為等值y接線的兩相）而不流經(jīng)負載的環(huán)向均衡電流 ，其流通路徑如圖3

22、.30（f）的虛線所示。軌道交通牽引供變電技術(shù)ddgIIbi 需要指出，因以6f頻率交變，圖中在RCT2的d繞組等值兩相繞組中通過的是 ，因而構(gòu)成均衡電流的環(huán)形通路。如忽略整流回路中整流元件、連接電纜、母線等的壓降，則回路中的均衡電抗 ，對不同結(jié)構(gòu)的兩組整流橋并聯(lián)構(gòu)成的12脈波整流電路，其數(shù)值和組成是不相同的，從而均衡電流和臨界負載電流 的數(shù)值也不同。軌道交通牽引供變電技術(shù)bibXdgI（1）對于帶平衡電抗器的12脈波整流電路，均衡電抗 由下式組成：式中， 為整流變壓器短路電抗， 、 分別為一次和二次繞組百分電抗值； 為平衡電抗器電抗。軌道交通牽引供變電技術(shù)bXbTP6 (2)XXX（3.46

23、）T12XXX1X2XPX 由式（3.40）和式（3.46），又因均衡電流滯后均衡電壓90相位，則可得到均衡電流有效值 和幅值 分別為軌道交通牽引供變電技術(shù)bIbmIb ef2LbbTP0.116(2)UUIXXX（3.47）2LbmTP0.1126(2)UIXX（3.48） 從而由式（3.45）和式（3.47），可計算求得臨界電流 ：軌道交通牽引供變電技術(shù)dgI2LdgbbTP22 20.051 852UIiIXX（3.49）（2）對于無平衡電抗器的軸向雙分裂四繞組整流變壓器供電的12脈波整流電路，均衡電抗由兩個二次繞組導(dǎo)電兩相的分裂電抗構(gòu)成：式中 兩分裂繞組間每相的分裂阻抗； 、 每相分裂

24、阻抗的等效電抗。軌道交通牽引供變電技術(shù)bFF621212()XXXXX（3.50）FXXX則可得到相應(yīng)的均衡電流 和臨界電流 計算式分別為幅值軌道交通牽引供變電技術(shù)bIdgIb ef2L2LbbFF0.110.009 212UUUIXXX（3.51）2L2LbmFF0.1120.01312UUIXX（3.52）臨界電流臨界電流值 的大小與12脈波整流裝置運行的經(jīng)濟性密切相關(guān)。從圖3.28可知， 值過大，將使兩組整流橋并聯(lián)工作的區(qū)域縮小，對整流裝置的效率和運行經(jīng)濟性都是不利的。軌道交通牽引供變電技術(shù)2LdgbF2 20.025 9UIIX（3.53）dgIdgI從以上分析和計算式可知： 對于帶平

25、衡電抗器的12脈波整流電路裝置，影響 值大小的主要因素是平衡電抗器電抗 值。 值過大，將使整流變壓器功率增大； 過小則使增大，設(shè)計時應(yīng)合理地選擇 值。軌道交通牽引供變電技術(shù)dgIPXPXPXdgIPX 對于軸向雙分裂四繞組整流變壓器供電的12脈波整流電路裝置，限制 值大小的電抗是分裂電抗，或與整流變壓器的分裂系數(shù) 有關(guān)（其中 為穿越電抗）。分裂電抗和分裂系數(shù)越大，則值越小。但因制造成本的約束，分裂系數(shù)一般在4.0以下。軌道交通牽引供變電技術(shù)dgIFXFFKXKXKXdgIdgI4. 基于兩組三相整流橋并聯(lián)的12脈波整流電路其他主要技術(shù)參數(shù)現(xiàn)將表明該整流電路技術(shù)特性的主要技術(shù)參數(shù)及其計算式列于表

26、3.2中。軌道交通牽引供變電技術(shù)軌道交通牽引供變電技術(shù)序號參數(shù)名稱計算式及結(jié)果備 注1整流臂電流平均值 和有效值 與單臺三相全波整流橋的整流臂電流波形相同，但幅值為d1/2Ia,avIa,efI2 3a,avd 011d22IItdd111236II22 3a,efd 011d22IItdd10.28923II（3.54）（3.55）表3.2 基于兩組三相整流流橋并聯(lián)的12脈波整流電路整流機組技術(shù)參數(shù)軌道交通牽引供變電技術(shù)續(xù)表 3.2序號參數(shù)名稱計算式及結(jié)果備 注2整流變壓器二次繞組電流（線電流）有效值 由于正、負半波對稱，其有效值相等，故為半波有效值的2倍2efI2 2 /3d2ef 012

27、d22IIt dd120.40823II（3.56）軌道交通牽引供變電技術(shù)3整流變壓器二次繞組（y，d兩繞組）總?cè)萘縎2 、 分別見（3.42）、 （3.56）式22L2ef23SUIdoid2 30.4081.35UId1.05P（3.57）2LU2efI軌道交通牽引供變電技術(shù)4整流臂承受的反向電壓峰值 RimUdoiRim2L221.35UUUdoi1.05U（3.58）5整流變壓器一次繞組電流有效值 見圖 3.30，將二次繞組電流方形波（用Id表示）反映到一次繞組后按左列積分式求得1efI 221ef1 01d2Iitd0.788I（3.59）軌道交通牽引供變電技術(shù)6整流變壓器一次繞組容

28、量S1 將一次繞組電壓歸算到二次側(cè)1L2LUU11L 1ef3SU Idoi2 1efd330.7881.35UU IId1.01P （3.60）7整流變壓器等值（計算）容量SC 12ddC1.011.0522SSPPSd1.03P（3.61）8帶平衡電抗器時整流變壓器計算容量 CCPSSSdd1.030.021 3PPd1.051 3P （3.62）5. 對基于兩組三相整流橋并聯(lián)的12脈波整流電路的評價從以上工作原理分析和表3.2的各項技術(shù)參數(shù)值可知：（1）基于兩組三相整流橋并聯(lián)的12脈波整流電路的整流變壓器容量利用率高。（2）正常工作時橋臂整流管的反向工作峰值電壓較小，減少了產(chǎn)生逆弧（反向

29、導(dǎo)電）的可能性。軌道交通牽引供變電技術(shù)（3）臂電流為 ，使整流管陽極電流減小，改善了它的工作條件，并有利于提高整流器組的負荷能力。（4）在整流管產(chǎn)生逆弧事故狀態(tài)下（短路），內(nèi)部短路電流僅在三相橋的串聯(lián)導(dǎo)電支路中流通，與并聯(lián)整流橋無關(guān)，且一般設(shè)有反向電流的自動監(jiān)測設(shè)備和熔斷器保護，使故障元件自動被隔離并退出運行。軌道交通牽引供變電技術(shù)d/6I（5）該整流電路由于整流變壓器閥側(cè)y、d接線兩個二次繞組匝數(shù)比（1 ）實施中有誤差，以及y、d接線兩個繞組的相應(yīng)線電壓之間互差 角度，其瞬時線電壓并不相等，都將一方面導(dǎo)致直流負荷分配不均勻，另一方面對于帶平衡電抗器的整流電路，將使平衡電抗器的均衡電勢正、負半

30、波不對稱（參見圖3.30），從而出現(xiàn)直流分量，引起直流磁化作用使其鐵心飽和，最終降低了平衡電抗器的平衡效果。軌道交通牽引供變電技術(shù)3/6 因而在目前城軌交通牽引變電所中應(yīng)用的兩組整流橋并聯(lián)構(gòu)成的12脈波整流電路中不采用平衡電抗器，而廣泛采用具有較大漏抗的軸向雙分裂四繞組整流變壓器供電，利用較大漏抗（分裂電抗）取代平衡電抗器的作用。軌道交通牽引供變電技術(shù)（6）非線性的整流機組負荷接入城市電網(wǎng)中使用后，同時也向城市電網(wǎng)注入諧波電流。牽引變電所整流機組注入電網(wǎng)的諧波次數(shù)與含量，和整流機組輸出的脈波數(shù)有關(guān)。理想情況下，整流負載電流反映到整流機組網(wǎng)側(cè)后經(jīng)傅里葉分析，可分解為奇數(shù)次的高次諧波電流，其次數(shù)n

31、由下列關(guān)系式確定：軌道交通牽引供變電技術(shù)1nkp式中，p為脈波數(shù)，k為正整數(shù)（1，2，3，）。 在理想情況下，各次諧波電流的數(shù)值與網(wǎng)側(cè)一 次電流基波分量 的關(guān)系：式中 諧波次數(shù)； 、網(wǎng)側(cè)一次電流基波電流和次諧波電流的有效值。軌道交通牽引供變電技術(shù)1I1nIInn1InI 根據(jù)現(xiàn)場實際運行測試結(jié)果，12脈波整流機組網(wǎng)側(cè)（3335kV）特征高次諧波次數(shù)為11、13、23和25，另外還有3、5、7次和17、19次等非特征諧波。非特征諧波的存在主要是實際運行中，電網(wǎng)三相電壓不完全對稱和整流管觸發(fā)延遲角不對稱所導(dǎo)致的。但諧波總含量較6脈波整流電路有所下降，可減少對城市電網(wǎng)造成的諧波污染。軌道交通牽引供變

32、電技術(shù)二、基于兩組三相整流橋串聯(lián)構(gòu)成的12脈波整流電路1. 整流電路構(gòu)成 兩組三相整流橋串聯(lián)連接的12脈波整流電路，與上述兩組三相整流橋并聯(lián)構(gòu)成的12脈波整流電路的整流變壓器接線完全相同。軌道交通牽引供變電技術(shù) 其主要區(qū)別就是它的兩整流橋為順極性相加參見圖3.27（c），即RCT1整流橋的共陰極輸出經(jīng)負載回路接至RCT2的共陽極，后者的共陰極與前者的共陽極連接，不接平衡電抗器，兩串聯(lián)整流橋按12脈波供電電壓依次串聯(lián)輪流導(dǎo)電，故其輸出整流電壓是一組三相橋整流電壓的2倍。其整流電路圖如圖3.31（a）所示。軌道交通牽引供變電技術(shù)軌道交通牽引供變電技術(shù)圖3.31兩組三相整流橋串聯(lián)構(gòu)成的12脈波整流電

33、路（ ）dX （a）整流電路圖2. 整流電路工作狀態(tài)及其主要特性 兩個二次繞組三相對應(yīng)相線電壓彼此相位差為，分別向兩組三相整流橋供電，兩組整流橋各自獨立按序進行換相。在任何期間，當兩組橋中接入對應(yīng)相線電壓供電的四個串聯(lián)整流臂整流管處于通路，其合成線電壓最高時，則四個串聯(lián)整流管導(dǎo)電，負擔全部整流電流Id，整流器閥側(cè)換相交流電壓與整流電壓輸出圖形和兩組橋整流臂電流波形分別如圖3.31（b）、（c）所示，兩組整流橋換相順序與整流脈波電壓相量如圖3.31（d）所示。軌道交通牽引供變電技術(shù)軌道交通牽引供變電技術(shù)（b）閥側(cè)交流線電壓換相和整流電壓波形（c）各整流臂整流管導(dǎo)電電流軌道交通牽引供變電技術(shù)（d）

34、換相順序和整流電壓脈波相量2. 整流電路工作狀態(tài)及其主要特性 兩個二次繞組三相對應(yīng)相線電壓彼此相位差為， 分別向兩組三相整流橋供電，兩組整流橋各自獨立按序進行換相。在任何 期間，當兩組橋中接入對應(yīng)相線電壓供電的四個串聯(lián)整流臂整流管處于通路，其合成線電壓最高時，則四個串聯(lián)整流管導(dǎo)電，負擔全部整流電流Id，整流器閥側(cè)換相交流電壓與整流電壓輸出圖形和兩組橋整流臂電流波形分別如圖3.31（b）、（c）所示，兩組整流橋換相順序與整流脈波電壓相量如圖3.31（d）所示。軌道交通牽引供變電技術(shù)/6/6 現(xiàn)舉例進一步予以說明，可考察圖3.31（a）、（d）所示 期間的導(dǎo)電情況。此時RCT2整流管經(jīng)變壓器二次d

35、繞組輸出端子 、 與整流管 和RCT1的整流管D6，再經(jīng)RCT1變壓器二次y繞組輸出端子b、a，最后與整流管D1，共計四個整流臂的整流管相串聯(lián)。軌道交通牽引供變電技術(shù)/6D6baD1 該串聯(lián)電路首尾兩個交流輸出端子a和 之間的線電壓為 和 的相量和（表示為u1）具有最大值，因而這四個整流臂的整流管在此期間串聯(lián)導(dǎo)電，整流輸出電壓Ud等于u1，如圖3.31（b）所示。此后按順時針順序依次經(jīng) 后，轉(zhuǎn)換由u2，最大電壓供電的其他四個整流臂整流管導(dǎo)電，等等。軌道交通牽引供變電技術(shù)babuabu/6 一個工頻周期內(nèi)每個整流臂整流管持續(xù)導(dǎo)電一次，導(dǎo)電時間為 。從圖3.31（b）、（c）可知，兩組三相整流橋串

36、聯(lián)構(gòu)成的12脈波整流電路的電流輸出電壓為單組三相整流橋輸出電壓（ ）的兩倍，即 。軌道交通牽引供變電技術(shù)2 /3dUdddd2UUUU3. 主要技術(shù)參數(shù)及其計算基于兩組三相整流橋串聯(lián)構(gòu)成的12脈波整流電路主要技術(shù)參數(shù)及其計算式如表3.3所示。軌道交通牽引供變電技術(shù)表3.3 基于兩組三相整流橋串聯(lián)構(gòu)成的12脈波整流電路整流機組主要技術(shù)參數(shù)序號參數(shù)名稱計算式及結(jié)果備 注1 理想空載直流電壓 按圖3.30（d）直流輸出電壓Ud的脈波波頂幅值為doiU 12doi2Lmax 012coscosd/1212UUtt 2L2L622.7UU（3.63）2Lmax2cos12U軌道交通牽引供變電技術(shù)2整流臂

37、電流平均值 Ia,av和有效值Ia,ef 與單臺三相全波整流橋的整流臂電流波形相同2 3a,avd 01d2IItd13I2 23a,efd 01d2IItdd10.5773II （3.64）（3.65）3整流變壓器二次電流有效值I2ef 因二次電流的正負半波對稱，其有效值相等，故為半波整流有效值的2倍 2 /322efd 012d2IIt dd20.8163II（3.66）軌道交通牽引供變電技術(shù)4整流變壓器二次繞組（y、d兩繞組）總?cè)萘縎2 22L2ef23SUIdoid2 30.8162.70UId1.05P（3.67）5整流變壓器一次繞組電流有效值I1ef 按圖3.31（c），將二次繞組

38、電流用Id表示的方形波反映到一次繞組后，按左列式求得 221ef1 01d2Iitd1.576I軌道交通牽引供變電技術(shù)6整流變壓器一次繞組容量S1 將一次繞組電壓歸算到二次側(cè)U1LU2L11L1ef3SUIdoi2L1efd331.5762.70UUIId1.01P（3.69）7整流變壓器計算容量SC 12Cd1(1.01 1.05)22SSSPd1.03P （3.70）8整流臂承受的反向電壓峰值URim doiRim2L222.70UUUdoi0.525U（3.71）4. 對基于兩組三相整流橋串聯(lián)的12脈波整流電路的評價從以上分析和表3.3的各項技術(shù)參數(shù)可知：（1）該整流電路兩組整流橋任一 時刻都有每橋兩個整流臂的整流管（共4個橋臂）串聯(lián)導(dǎo)電，并持續(xù) 時間，負擔全部Id負荷電流，為此，每個整流臂并聯(lián)整流管的數(shù)目，與前述兩