带平衡电抗器的双反星形可控整流电路

适用于低电压、大电流的场合 

多重化整流电路的特点

在采用相同器件时可达到更大的功率；

可减少交流侧输入电流的谐波或提高功率因数，从而减小对供电电网的干扰

01带平衡电抗器的双反星形可控整流电路

基本电路图如下图所示

电路分析

电路结构的特点

①二次侧为两组匝数相同极性相反的绕阻，分别接成两组三相半波电路。

②二次侧两绕组的极性相反可消除铁芯的直流磁化。

③平衡电抗器保证两组三相半波整流电路能同时导电。

④与三相桥式电路相比，双反星形电路的输出电流可大一倍。

平衡电抗器

接平衡电抗器的原因:

①两个直流电源并联运行时，只有当电压平均值和瞬时 值均相等时，才能使负载均流，在双反星形电路中，两组整流电压平均值相等，但瞬时值不等。

②两个星形的中点n1和n2间的电压等于ud1和ud2之差，该电压加在Lp上产生电流ip，它通过两组星形自成回路，不流到负载中去，称为环流或平衡电流。

③为了使两组电流尽可能平均分配，一般使Lp值足够大，以便限制环流在负载额定电流的1%～2%以内。

④双反星形电路中如不接平衡电抗器，即成为六相半波整流电路。

⑤六相半波整流电路中，只能有一个晶闸管导电，其余五管均阻断，每管最大导通角为60°，平均电流为Id/6；当α=0°时，Ud为1.35U2，比三相半波时的1.17U2略大些；因晶闸管导电时间短，变压器利用率低，极少采用。

平衡电抗器的工作原理分析：

平衡电抗器Lp承担了n1、n2间的电位差，它补偿了ub' 和ua的电动势差，使得ub'和ua两相的晶闸管能同时导电。ωt1时，ub'>ua，VT6导通，此电流在流经LP时，LP上要感应一电动势up，其方向是要阻止电流增大。

平衡电抗器作用下输出电压的波形和平衡电抗器上电压的波形

平衡电抗器作用下两个晶闸管同时导电的情况

可导出Lp两端电压、整流输出电压的数学表达式如下：

虽然ud12，但由于Lp的平衡作用，使得晶闸管VT6 和VT1同时导通；时间推迟至ub'与ua的交点时，ub'=ua，up=0；之后ub'a，则流经b'相的电流要减小，但Lp有阻止此电流减小的作用，up的极性反向，Lp仍起平衡的作用，使VT6继续导电；直到uc'>ub'，电流才从VT6 换至VT2，此时VT1、VT2同时导电；每一组中的每一个晶闸管仍按三相半波的导电规律而各轮流导电。平衡电抗器中点作为整流电压输出的负端，其输出的整流电压瞬时值为两组三相半波整流电压瞬时值的平均值。

负载电压ud中的谐波分量比直流分量要小得多，而且最低次谐波为六次谐波。

直流平均电压为Ud0=3√6U2/(2π)=1.17U2

α=30°、α=60°和α=90°时输出电压的波形分析

输出电压波形与三相半波电路比较，脉动程度减小了，脉动频率加大一倍，f=300Hz。

在电感负载情况下，移相范围是90°。在电阻负载情况下，移相范围为120°。

整流电压平均值为Ud=1.17U2cosα

双反星形电路与三相桥式电路的对比：

①三相桥为两组三相半波串联，而双反星形为两组三相半波并联，且后者需用平衡电抗器。

②当U2相等时，双反星形的Ud是三相桥的1/2，而Id是单相桥的2倍。

③两种电路中，晶闸管的导通及触发脉冲的分配关系一样，ud和id的波形形状一样。

并联多重联结的12脉波整流电路

移相30°构成的串联2重联结电路

整流变压器二次绕组分别采用星形和三角形接法构成相位相差30°、大小相等的两组电压，接到相互串联的2组整流桥。因绕组接法不同，变压器一次绕组和两组二次绕组的匝比如图所示，为1:1: √3。

对波形iA进行傅里叶分析，可得其基波幅值Im1和n次谐波幅值Imn分别如下：

即输入电流谐波次数为12k±1，其幅值与次数成反比而降低。

直流输出电压Ud=6√6U2cosα/π

位移因数cosφ1=cosα

功率因数λ=νcosφ1=0.9886cosα

利用变压器二次绕阻接法的不同，互相错开20°，可将三组桥构成串联3重联结电路。将整流变压器的二次绕组移相15°，可构成串联4重联结电路。采用多重联结的方法并不能提高位移因数，但可使输入电流谐波大幅减小， 从而也可以在一定程度上提高功率因数。

多重联结电路的顺序控制

只对一个桥的α角进行控制，其余各桥的工作状态则根据需要输出的整流电压而定，或者不工作而使该桥输出直流电压为零，或者α=0而使该桥输出电压最大。

根据所需总直流输出电压从低到高的变化，按顺序依次对各桥进行控制，因而被称为顺序控制。

以用于电气机车的3重晶闸管整流桥顺序控制为例

单相串联3重联结电路及顺序控制时的波形

当需要输出的直流电压低于三分之一最高电压时，只对第I组桥的α角进行控制， 同时VT23、VT24、VT33、VT34保持导通，这样第II、III组桥的直流输出电压就为零。

①当需要输出的直流电压达到三分之一最高电压时，第I组桥的α角为0°。

②需要输出电压为三分之一到三分之二最高电压时，第I组桥的α角固定为0°，VT33和VT34维持导通，仅对第II组桥的α角进行控制。

③需要输出电压为三分之二最高电压以上时，第I、II组桥的α角固定为0°，仅对第III组桥的α角进行控制。

使直流输出电压波形不含负的部分，可采取如下控制方法：

以第I组桥为例，当电压相位为α时，触发VT11、VT14 使其导通并流过直流电流；在电压相位为π时，触发VT13，则VT11关断，通过VT13、VT14续流，桥的输出电压为零而不出现负的部分；电压相位为π α时，触发VT12 ，则VT14关断，由VT12、VT13导通而输出直流电压；电压相位为2π时，触发VT11，则VT13关断，由VT11和VT12续流，桥的输出电压为零。

顺序控制的电流波形中，正（或负）半周期内前后四分之一周期波形不对称，因此含 有一定的偶次谐波，但其基波分量比电压的滞后少，因而位移因数高，从而提高了总的功率因数。

以上便是简单地介绍了大功率可控整流电路的两种类型，带平衡电抗器的双反星形可控整流电路和多重化整流电路的电路拓扑和工作原理。随着电力电子技术的发展，实际应用中可能会发生相应的改善，但是基本的工作原理还是如此，所以，有的时候掌握好基础的东西才能在此之上进行更好的提升。