用示波器在可控硅整流器的电源侧观测电压波形可以看到若干间断点,这些间断点的学名叫作“换相缺口”。
换相缺口是由于可控硅整流器的换相过程所引起的,是可控硅整流器的特有现象,二极管整流器没有换向缺口。
当可控硅整流器的触发角等于0°时,相当于二极管整流器,因此没有换相缺口。但是在设计可控硅整流器时,为了避免换相失败,总是使
可控硅整流器的触发角大于0°,因此换相缺口总是存在的。
一, 换相缺口的宽度与深度
换向缺口的宽度取决于可控硅的换相时间。当可控硅进行换相时,例如正向电流从A相换到B相,当B相的可控硅触发后,由于系统中存在电
感,B相可控硅中的电流不会立即等于负荷电流,A相可控硅中的电流也不会立即立即降为0,于是出像A、B相可控硅同时导通的现象,因此A、
B相电源出现短路现象,换相缺口开始出现。经过一段时间以后,B相可控硅中的电流升至等于负荷电流,A相可控硅中的电流降为0,于是A相可
控硅关断,换相缺口消失。
换相时间与系统电感有关、与负荷电流有关、与换相时的相间电压有关。系统电感越大,换相缺口越宽。负荷电流越大,换相缺口越宽。换
相时相间电压越小,换相缺口越宽。
换向缺口的深度取决于换相时的相间电压。由于换相时出现相间短路现象,短路点的电位处于被短路两相的中间值,因此换相时的相间电压
越高,换相缺口的深度越大。
二, 换相缺口对系统的影响
换相缺口相当于窄脉冲,因此其中含有丰富的高次谐波。当一台变压器的主要负荷是一台可控硅整流器时,换相缺口的宽度最大,对系统的
影响也最大。当一台变压器的负荷是多台可控硅整流器时,由于单台可控硅整流器的负荷电流小,因此换相缺口的宽度窄,并且多台可控硅整流
器的换相时间不可能一致,因此换相缺口对系统的影响会大大减轻。
换相缺口对系统中的容性负荷(例如无功补偿装置)影响最大。由于换向缺口扰动会导致电容器与系统电感(例如变压器漏感)产生振荡,
因此可能引起严重问题。这时需要注意的是:由于电容器与系统电感的谐振频率不可能等于工频的整数倍,因此这种振荡属于分数谐波,不能简
单的用谐波放大来解释。
三, 怎样减少换相缺口的影响
由于可控硅的换相过程是必然存在的,因此完全消除换相缺口是不可能的,只能采取措施尽量减少换相缺口对系统的影响。在可控硅整流器
电源侧附加整流变压器或者进相电抗器,可以减少换相缺口对系统的影响,但是当附加电感过大时可能影响到可控硅整流器的正常工作。
特别需要注意的是:企图用并联滤波器消除换相缺口是徒劳的,只会带来更严重的后果。因为可控硅换相过程存在相间短路,任何滤波器都
不可能消除这种短路现象,而只会被这种扰动所激发而产生振荡。
对于无功补偿装置,为了避免换相缺口的影响则应该将电容器串联电抗器,电抗器的工频阻抗应选择为电容器阻抗的8%以上,否则会产生比
较严重的寄生振荡。在电抗器上并联电阻具有抑制寄生振荡的效果。
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