6.2.4  三相整流电路换流重叠现象

6.2.4 三相整流电路换流重叠现象

以上说明了理想整流电路的动作,但实际电路中不能忽略变压器的漏感或者配电线路的杂散电感,这会对电路动作有不少影响,下面将对此进行说明。

图6.19所示为在电源侧的各相中插入包含变压器回路在内的杂散电感总值ls时的等效电路。参考图6.16的波形,讨论一下从U相向V相的换流过程。在α=15°的时刻给开关器件-QV施加门极信号,-QV开始导通。由于电路中存在漏感,所以-QV电流上升延迟。另一方面,-QU电流下降也发生延迟,因此会发生两者电流同时流动的现象,称之为电流重叠现象。电流重叠期间的换流回路在图6.19中由粗线表示,该回路方程由式(6.4)表示。

图示

图6.19 考虑电源漏感的等效电路

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假设换流期间的线电压不变,对式(6.4)进行求解,可得iU如式(6.5)所示。

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iU从换流开始时刻的初始值Id开始直线减少,直到经过tR=(Id×2ls/eUV)时变为零,此时换流结束。将换流时间tR按照电源电压周期T换算成角度u(=tR×360°/T),称之为重叠角(overlap angle)。重叠期间U相和V相的电压由漏感进行分压,两者的平均电压在负载侧输出,所以直流输出波形如图6.20所示。

电流重叠期间整流电路的输出电压为(eVW+eUW)/2,所以由电流重叠引起的输出电压下降部分ΔEd由式(6.6)表示,这个电压下降部分与负载电流成正比,看似是电阻元件引起的动作,但实际上可以和电路电阻一起作为等效电阻进行处理。(https://www.daowen.com)

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图6.20 带有重叠角的整流电路输出电压波形(α=15°的情况)

图6.21所示为伴有电流重叠的可控整流电路动作波形,电流波形变为梯形波。另外,图6.21所示的电压波形是由电源的相电压进行表示的,图6.20所示为由线电压表示的电压波形,对比看看两者的差别。

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图6.21 带有电流重叠期间的换流动作时的电压电流波形

例6.4

采用如图6.15所示的三相可控整流电路,对三相交流200V/50Hz的商用电源进行整流,负载电路L=50mH,R=10Ω,设定相位控制角为15°时,仿真它的电压电流波形。其中,变压器匝数比为1∶1,换算到变压器二次侧的各相漏感为1.0mH。

图6.22所示为仿真结果。计算过程相当复杂,本例的计算中包括整体输出直流电流id部分和各相间换流动作部分。由于在进行修正数值的同时有必要计算换流动作的影响,所以与实际动作情况相比,达到稳态需要较长的仿真时间。图6.22a所示为SDA-9的直流输出端电压ed的放大波形,图6.22b所示为输出端电流id和U相输入电流iU,由图可知id由三相电流组成。