电力系统装置中三相半控整流电路技术的应用

三峡电力职业学院 李耀坤

三相半控桥式整流电路原理接线图如图1所示。由图可见，三个整流二极管是共阳极连接，构成共阳极组；三个晶闸管是共阴极连接，构成共阴极组，其原因是晶闸管的阴极接散热器可简化接线，并使控制极使用的脉冲变压器绝缘降低要求。第一个为续流二极管，电感和电阻为感性负载。仅在电路中桥的一侧用可控的晶闸管，故称为半控整流桥。三个端子接三相对称电源电压，电源供电是十分可靠的。

晶闸管的导通条件是：除了要求元件阳极电位高于阴极外，还必须在控制极加入正触发脉冲。晶闸管的截止条件是：通过电流小于维持电流，或在阳极加反向电压。

图1 三相桥式半控整流电路原理接线图

移相触发是早期触发可控硅的触发器。它是通过调速电阻值来改变电容的充放电时间再来改变单结晶管的振荡频率，实际改变控制可控硅的触发角。早期可控可是依靠这样改变阻容移相线路来控制。所为移相就是改变可控硅的触发角大小，也叫改变可控硅的初相角，故称移相触发线路。

（一）触发脉冲的移相

若晶闸管元件具有最大的导通角，即晶闸管元件以二极管的方式工作，则三相半控桥式整流电路变为三相全波整流电路。此时图中的三点中电位最高的那一相晶闸管导通，电位最低的那一相二极管导通。在任一时刻均有一个晶闸管和一个二极管导通。

移相触发电路可广泛应用在各种控制电路中。但传统的模拟多相触发电路存在着电路复杂、线性差、精度低等缺点。本文介绍了一种三相全数字移相触发电路的设计方案。该电路由一个直流电平控制,输出的脉制冲对应于输入正弦信号的正负半周调转。其主要电路特点是： 相移可由输入直流电平连续调节; 输出脉冲用方波调制,具有双窄脉冲和单窄脉冲两种模式; 具有缺相保护功能。

由以上分析可见，三相半控桥式整流电路触发脉冲的移相要求是：

（1）任一相晶闸管的触发脉冲应在滞后本相相电压30°～210°的区间发出。

（2）各相晶闸管的触发脉冲相位依次相差120°。

（3）移相触发电路的工作电源必须与加至晶闸管的正向电压同步。

（二）输出电压与控制角

可控硅的触发角是衡量加到控制极的电压信号对控制极（栅极）的触发能力大小的一种量。可控硅是一种半控器件，主要用在整流电路当中。通过控制导通时间，改变输出电压的波形，导通角和控制角，实际是应用中认为定义的俩个数值角度。

从定义来说这两者用来表示晶闸管在承受正向电压的半个周期的导通或阻断范围的，所以导通角越大控制角越小。这个是典型的光耦相关信息隔离触发电路低电平有效。当低电平时发光二极管有电流流过对应输出触发信号，电阻为限流电阻。根据光耦的参数选择电阻是保证可控硅的触发端电压高于正极，具体阻值根据可控硅的触发条件确定。原则是保证触发端的电位高于正端电位，其中值为保证可控硅可靠导通的最小值。

可见，只要改变控制角的大小，就可以改变整流输出电压的大小，以满足励磁调节装置对晶闸管实行控制的要求。

图2 输出电压平均值Uav与α的关系曲线

需要指出，计及整流元件的管压降，以及供电回路中电感的存在使一个晶闸管的导通和另一个晶闸管的关断不能瞬间完成，需有一个过渡阶段，从而造成换相压降。因此使输出直流电压值较上式计算值略低一些。

[1]杨冠城.电力系统自动装置[M].北京:中国水利水电出版社,1986.

[2]丁书文.变电站综合自动化原理及应用[M].北京:中国电力出版社,2003.

[3]朱鸣海.交流特高压输电及其设备前期科研的可行性[J].中国电力,2010.