12脈波整流變壓器結(jié)構(gòu)型式的選擇

在大型的電化學(xué)或電冶金用直流電源系統(tǒng)中，同相逆并聯(lián)12脈波整流機(jī)組是組成24相、36相、48相整流系統(tǒng)的基本組成單元。12脈波整流機(jī)組主電路的連接型式有兩種方案：一種是由一臺(tái)整流變壓器與兩臺(tái)整流裝置組成的單機(jī)組12脈波整流電路（簡(jiǎn)稱“單機(jī)組12脈波整流電路”）；另一種是由置于同一油箱內(nèi)的兩臺(tái)完全獨(dú)立的整流變壓器與兩臺(tái)整流裝置組成的雙機(jī)組等值12脈波整流電路（簡(jiǎn)稱“等值12脈波整流電路”）。二者的連接方式如圖1、圖2所示。

上述兩種連接方式的整流電路，對(duì)12脈波整流輸出電壓（電流）波形的對(duì)稱性以及對(duì)網(wǎng)側(cè)諧波電流的影響是不同的，應(yīng)引起設(shè)計(jì)人員和用戶的注意。

1兩種連接方式對(duì)諧波電流的影響

理想情況下，12脈波整流電路運(yùn)行過(guò)程中，不會(huì)在網(wǎng)側(cè)產(chǎn)生5次和7次諧波電流。但單機(jī)組12脈波整流電路，由于變壓器兩個(gè)閥側(cè)繞組的輸出電壓和阻抗不容易做到很一致，使得運(yùn)行時(shí)存在著嚴(yán)重的負(fù)荷分配不均的問(wèn)題。需要通過(guò)晶閘管相控或飽和電抗器的勵(lì)磁調(diào)節(jié)來(lái)糾正這種偏差，從而導(dǎo)致二個(gè)三相橋晶閘管導(dǎo)通的相位差不能嚴(yán)格地保持為30°，使得網(wǎng)側(cè)仍然存在5次和7次諧波電流。

對(duì)于等值12脈波整流電路，由于變壓器兩個(gè)閥側(cè)繞組的輸出電壓和阻抗容易做到一致，而不會(huì)破壞12脈波的對(duì)稱性。

圖1單機(jī)組12脈波整流電路

圖2等值12脈波整流電路

2閥側(cè)繞組之間負(fù)荷電流分配不均的問(wèn)題

2.1單機(jī)組12脈波整流電路單機(jī)組12脈波整流電路，其整流變壓器網(wǎng)側(cè)只有一組繞組，導(dǎo)致兩組閥側(cè)繞組間負(fù)荷分配不均的原因是Y接和△接這兩組繞組間匝比NY/N△偏離1/，彼此理想空載直流電壓Udio不相等，因此，負(fù)荷分配不可能平均。整流變壓器閥側(cè)兩組繞組間的匝比NY/N△值接近1/的可取整數(shù)比為4/7（偏差1.04％）、7/12（偏差1.02％）、11/19（偏差0.27％）。由此可見(jiàn)，將NY/N△做成11/19，可使△Udio偏差減到最小，改善電流分配不均問(wèn)題。但由于變壓器結(jié)構(gòu)上的合理性和制造方面（變壓器變比越大尤其如此）的原因，這樣的匝比實(shí)際上是不容易做到的。

對(duì)于三相橋式整流電路，整流變壓器閥側(cè)繞組間匝比NY/N△=4/7時(shí)，理想空載直流電壓之差△Udio=1.04％。但兩組整流器的負(fù)載電流分配卻相差很大。因?yàn)樽儔浩骶W(wǎng)側(cè)繞組的電抗X1＊為各整流橋公有，對(duì)整流橋間的負(fù)載電流分配沒(méi)有調(diào)節(jié)作用。負(fù)載電流分配完全取決于各組閥側(cè)繞組電抗值X2＊=XY＊＋X△＊和閥側(cè)連接母線的電抗XM＊。（其中XY＊為Y形連接繞組的電抗值，X△＊為△形連接繞組的電抗值）。根據(jù)有關(guān)資料計(jì)算結(jié)果表明：

當(dāng)變壓器二次電抗X△＊=XY＊=5％時(shí)，

IdY=0.2928IdnId△=0.7072Idn

當(dāng)變壓器二次電抗X△＊=XY＊=10％時(shí)，

IdY=0.3964IdnId△=0.6036Idn

由此可見(jiàn)，變壓器二次電抗數(shù)值愈小，負(fù)載分配相差就愈大。有實(shí)際例子可以證明這一點(diǎn)。蘭州有一用戶采用這種單機(jī)組12脈波二極管整流電路，投運(yùn)后發(fā)現(xiàn)，其中一整流橋直流電流達(dá)到12000A（額定值）時(shí)，另一整流橋的直流電流只有4500A。導(dǎo)致設(shè)備無(wú)法正常運(yùn)行，后來(lái)被迫重新改造。