牵引变电站用整流器设计.pdf
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研究与开发机电工程技术!""#年第$$卷第%期牵引变电站用整流器设计张学!杨祥江!赵毅!蔡定国"顺特电气有限公司!广东佛山&!’$""#摘要!本文介绍了专为地铁#轻轨供电而设计制造的牵引变电站用整流器$详细描述了)!脉波整流器原理#元件选择#电路保护设计%应用图形编程软件*+,-./0作为与上位计算机的通信软件%关键词!整流二极管&整流器&脉波&设计中图分类号!12#3)4$文献标识码!5文章编号!(66787#7!9!""#:"%8""&’8"$)引言随着国民经济的健康持续发展$城市容量的增加$对高压城市交通的发展有着迫切的要求$为解决公共交通和城市电网汽车污染问题$许多大中城市也相继使用了地铁#轻轨等新型的交通方式%我国继北京#上海#广州等城市兴建地铁后$深圳#天津#重庆#武汉#南京#长春#青岛#珠三角等城市或地区也已经兴建或即将兴建地铁或轻轨%作为地铁牵引机车电源的整流系统$单台容量大$谐波含量大$靠近负荷中心%对于)!脉波牵引变电站的谐波问题已经有很详细的分析研究;(<;!<%对于移相整流变压器的有图((!脉波整流器原理图关参数计算的论述已经很详尽;$<%本文重点介绍大功率机车电动机供电的整流器%由于供电的电能质量要求较高%研究整流波形图!中+,>为整流变压器的一个二次绕阻制造性能可靠#波形平滑稳定脉动小的整流器切实可行%端子&+?,?>?为另外的二次绕阻端子&!个三相桥并联组!设计方案成)!脉波整流电路%由波形图可以看出根据瞬间电压的大小在任何时’)(整流器原理$$刻总有个整流二极管导通以)!脉波整流器为例介绍整流器的工作原理%!%整流二极管中通过的平均电流为如图则$个相差)!"=的三相电源电压$可以通过变压器的适当联!")>:!!")@#$A3式中为整流器输出电流结$能够获得一组相位依次相差36=的六相电源电压$从#$%整流二极管承受的反向电压如图则而得到六相整流电压%为获得)!脉波整流装置$需要得B:!到十二相电源$我们采用由!个三相桥并联构成的)!脉%&’@!$)!!)%!@!C#&%!式中为整流变压器二次相电压有效值波整流电路$同时两组三相电源的相位差为$6=%在三相%!%整流二极管自然换相整流后输出理想空载电压的平电源是星形和三角形连接时$线电压超前相应的相电压%均值为$6=$基于这个原理$变压器一次可以接成三角形或星形&!二次绕组为双绕组$其中之一接成星形$另一接成三角!!$)$!3形%两个二次绕组的线电压相等%)!脉波整流器原理及整%$!(@"!)%!DEF9"G:B9"G:@%!@!C$#%!!!!流输出直流电压波形如图)所示%$$收稿日期!!""#""(""%!"机电工程技术!""#年第$$卷第%期研究与开发图$整流系统方案设计好整流二极管必须考虑好以下因素)!负载的性质(感性负载和阻性负载%&"整流后的直流电压&#整流后的电流&$整流电路的联结形式&牵引变电站用整流装置对感性负载供电!瞬间过压过流经常发生!从供电可靠性的角度和对整流二极管的保护出发!我们选取按整流二极管额定电压和平均电流必须留有足够的裕度&使用中可以采取几个整流二极管并联或串联使用来解决大电流高电压的大型整流装置的生产!由此产生了均压均流的问题图!,!脉波整流电路波形&(!%快速熔断器选用用线电压的有效值表示为&!’&()*+,-$.&!’整流二极管在短时间内能够承受一定的过电流而不损在三相桥式整流电路中!共阴极组整流二极管与共阳坏&但是如果短路或过载时电流数值较大!而切断的时间极组整流二极管共用一套变压器的二次绕组!共阴极组在较慢!就会造成整流二极管的损坏&发生过电流的原因一个周期的正半周导电"共阳极组在负半周导通!二者导有)生产机械过负载"整流装置阀侧短路"可逆系统中产通角相等#接在同一相上的两个整流二极管的电流相位相环流和逆流失败"某一半导体器件击穿短路!引起相邻半差,/"0!大小相等!方向相反#两个三相桥并联组成,!导体器件过电流等&脉波整流#过电流保护有以下几种)网侧进线串接电抗器’网侧利用两台整流变压器!一台移相1%-.0!一台移相2进线接过流继电器’阀侧接过流继电器!通过自动开关跳%-.0!两台与整流装置联接后并联联接便可组成!#脉波整闸网侧和阀侧连接的快速开关’快速熔断器等&本整流器流#!#脉波整流原理与,!脉波整流类似!这里不再赘述#采用整流二极管器件串联快速熔断器进行过流保护&因流$!%设计方案过的电流与半导体器件流过的电流相同!所以对半导体器整流器主电路采用!个三相桥并联!组成图$所示整件的保护最好&同时!串联的快速熔断器带有标