專利名稱：雙反星形整流器并聯(lián)運(yùn)行裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電力電子變流設(shè)備，具體的說是一種雙反星形整流器并聯(lián)運(yùn)行裝置。
背景技術(shù)：
在大型核聚變裝置、強(qiáng)磁場(chǎng)裝置及電解、電鍍等方面的應(yīng)用中，經(jīng)常需要電壓為幾伏至十幾伏、電流為幾千安至幾十千安的可調(diào)直流電源。在這種低電壓大電流可調(diào)直流電源的設(shè)計(jì)中，一般采用帶平衡電抗器雙反星形整流電路。由于受晶閘管最大額定電流的限制，在很多情況下必須采用晶閘管并聯(lián)才能滿足要求。另一方面由于帶平衡電抗器雙反星形整流電路輸出的直流電壓脈動(dòng)次數(shù)為6脈波，不能滿足如核聚變裝置、強(qiáng)磁場(chǎng)裝置等這種對(duì)紋波要求較高的場(chǎng)合。為了減小輸出直流電壓的諧波含量和減輕整流裝置高次諧波電流對(duì)電網(wǎng)的影響，一般都采用兩臺(tái)雙反星形整流裝置并聯(lián)運(yùn)行(一臺(tái)整流變壓器原邊接成星形，另一臺(tái)接成三角形)，從而使相電壓移相30度達(dá)到十二相的整流效果。為了限制兩臺(tái)整流器之間的環(huán)流，通過檢索國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)，都是在兩臺(tái)整流器之間加平衡電抗器。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種雙反星形整流器并聯(lián)運(yùn)行裝置，采用省略兩臺(tái)整流器之間的平衡電抗器的方法，即可滿足實(shí)際的工程需要，又可以節(jié)省設(shè)備投資(對(duì)電流為幾十千安的裝置尤其明顯)，在實(shí)際工程中安裝方便。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下雙反星形整流器并聯(lián)運(yùn)行裝置，采用兩臺(tái)雙反星形整流變壓器并聯(lián)，一臺(tái)整流變壓器主繞組星形連接到三相交流線路，另一臺(tái)整流變壓器主繞組三角形連接三相交流線路，每臺(tái)整流變壓器的兩個(gè)次繞組均星形連接到平橫電抗器的兩端，由平橫電抗器的中端輸出，其特征在于兩臺(tái)整流變壓器的次繞組由平橫電抗器的中端輸出后直接相連，接到負(fù)載的一端；兩臺(tái)整流變壓器次繞組的中線直接相連，接到負(fù)載的另一端。
實(shí)用新型的工作原理本實(shí)用新型首先從4個(gè)三相半波整流電路輸出直流電壓數(shù)學(xué)表達(dá)式入手，通過對(duì)其進(jìn)行傅立葉變換，可得出4個(gè)表達(dá)式中除直流分量外，還含有3的倍數(shù)次正弦波，而環(huán)流正是由于這些交流諧波電壓的存在，在各三相半波電路之間通過平衡電抗器形成環(huán)流。
根據(jù)電路原理，可以分別計(jì)算出3次、6次、9次等諧波電壓產(chǎn)生的環(huán)流，再根據(jù)電路疊加原理，可得出總的環(huán)流。
通過理論計(jì)算和分析，可得出以下結(jié)論(1).在兩臺(tái)雙反星形整流器并聯(lián)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的環(huán)流中，3的奇數(shù)倍次諧波電壓產(chǎn)生的環(huán)流只在每臺(tái)整流器之間的兩個(gè)三相半波內(nèi)流動(dòng)，而不流過另外一臺(tái)整流器。
(2).在3的偶數(shù)倍次諧波中，6的奇數(shù)倍次諧波電壓產(chǎn)生的環(huán)流只在兩臺(tái)整流器之間的兩個(gè)三相半波內(nèi)流動(dòng)，不在同一臺(tái)的兩個(gè)三相半波內(nèi)流動(dòng)。
(3).在3的偶數(shù)倍次諧波中，6的偶數(shù)倍次諧波電壓由于其相位相同，在平衡電抗器兩端沒有電位差，因此不產(chǎn)生環(huán)流，與直流分量一起組成并聯(lián)后輸出電壓的組成部分。由于6的偶數(shù)倍最小是12次諧波，因此直流輸出形成12脈動(dòng)整流器。
環(huán)流計(jì)算結(jié)果見表一，表中U2為變壓器付邊相電壓，每臺(tái)整流器平衡電抗器電感量L1＝L2＝2L，兩臺(tái)整流器之間平衡電抗器電感量為L(zhǎng)P。
分別為流過四個(gè)三相半波電路和平衡電抗器L3的環(huán)流。
表一、各次諧波電壓環(huán)流計(jì)算結(jié)果

In1=33U2πn(n2-1)ωL,In2=33U2πn(n2-1)ω(L+LP)]]>n＝3、6、9、…把以上所計(jì)算的各次諧波電壓產(chǎn)生的環(huán)流相疊加，便可得出每個(gè)三相半波環(huán)流i1H和兩臺(tái)整流器之間的環(huán)流ip。
(1).無兩臺(tái)整流器之間平衡電抗器i1H=2I31cos(3ωt-π/2)+2I61cos(6ωt+π/2)+2I91cos(9ωt-π/2)]]>+···]]>ip=22I61cos(6ωt+π/2)+···]]>(2).有兩臺(tái)整流器之間平衡電抗器i1H=2I31cos(3ωt-π/2)+2I62cos(6ωt+π/2)+2I91cos(9ωt-π/2)]]>+···]]>ip=22I62cos(6ωt+π/2)+···]]>一般情況下，每臺(tái)整流器的環(huán)流都限制在額定電流值的1％-2％，也就是總輸出電流的0.5％-1％。當(dāng)每臺(tái)整流器的環(huán)流限制在1％時(shí)，電感L和兩臺(tái)整流器之間的環(huán)流ip隨L/LP變化曲線。LP/L從0(無LP)到1之間變化時(shí)，當(dāng)環(huán)流限制在1％時(shí)，所需的電感量?jī)H減小了0.00016U2/Id(從0.03127 U2/Id變化至0.03111 U2/Id)，也就是說LP的變化并不影響環(huán)流i1H。從圖5中曲線2可以看出，當(dāng)LP/L從0(無LP)到1之間變化時(shí)，ip從2.27‰Id變化至1.13‰Id，這么小的變化對(duì)總電流為幾十千安的裝置已無太大意義。由此可見，當(dāng)每個(gè)三相半波的環(huán)流限制在1％時(shí)，此時(shí)每臺(tái)整流器的平衡電抗器已經(jīng)把兩臺(tái)整流器之間的環(huán)流限制在2.27‰Id，這完全能夠滿足工程要求，同時(shí)也減小了工程造價(jià)。


圖1雙反星形整流器并聯(lián)運(yùn)行裝置主電路結(jié)構(gòu)圖。
圖2是環(huán)流計(jì)算等效電路結(jié)構(gòu)圖。
圖3當(dāng)單臺(tái)整流器環(huán)流被限制在1％額定電流時(shí)，單臺(tái)平衡電抗器電感量L和兩臺(tái)整流器之間的環(huán)流Ip隨LP/L變化曲線圖。
具體實(shí)施方式
雙反星形整流器并聯(lián)運(yùn)行裝置，包括整流變壓器、平橫電抗器、晶閘管，一臺(tái)整流變壓器的主繞組三相A、B、C星形連接到三相電源線路，次繞組為星形連接，次繞組的3相a、b、c的各相輸出端分別接晶閘管的正極，各晶閘管的負(fù)極連接到平橫電抗器L1的左接口端，次繞組的3相a’、b’、c’的各相輸出端分別接晶閘管的正極，各晶閘管的負(fù)極連接到平橫電抗器L1的右接口端；另一臺(tái)整流變壓器的主繞組三相A、B、C三角形連接到三相電源線路，次繞組為星形連接，次繞組的3相a、b、c的各相輸出端分別接晶閘管的正極，各晶閘管的負(fù)極連接到平橫電抗器2的左接口端，次繞組的3相a’、b’、c’的各相輸出端分別接晶閘管的正極，各晶閘管的負(fù)極連接到平橫電抗器2的右接口端；各次繞組的中線分別連接到負(fù)載的一端，平橫電抗器1、2的中端接口端連接到負(fù)載的另一端。
權(quán)利要求1.雙反星形整流器并聯(lián)運(yùn)行裝置，采用兩臺(tái)雙反星形整流變壓器并聯(lián)，一臺(tái)整流變壓器主繞組星形連接到三相交流線路，另一臺(tái)整流變壓器主繞組三角形連接三相交流線路，每臺(tái)整流變壓器的兩個(gè)次繞組均星形連接到平橫電抗器的兩端，由平橫電抗器的中端輸出，其特征在于兩臺(tái)整流變壓器的次繞組由平橫電抗器的中端輸出后直接相連，接到負(fù)載的一端；兩臺(tái)整流變壓器次繞組的中線直接相連，接到負(fù)載的另一端。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種雙反星形整流器并聯(lián)運(yùn)行裝置，為需要低電壓、大電流的使用場(chǎng)合提供了簡(jiǎn)單的電力電子變流裝置。采用省略兩臺(tái)整流器之間平衡電抗器兩臺(tái)整流器直接并聯(lián)的方案，經(jīng)過中國(guó)科學(xué)院等離子體物理研究所大科學(xué)工程EAST縱場(chǎng)電源實(shí)踐驗(yàn)證，此電源系統(tǒng)運(yùn)行可靠，完全滿足大電流、低紋波超導(dǎo)磁體試驗(yàn)要求。該裝置具有節(jié)省投資、安裝簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H02M7/04GK2747781SQ20042008034
公開日2005年12月21日 申請(qǐng)日期2004年10月16日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月16日
發(fā)明者劉小寧, 許留偉, 廖燕川, 江加福 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院等離子體物理研究所