一种解决单相桥式全控整流电路晶闸管续流问题的新方法
moboyou 2025-05-04 15:27 10 浏览
晶闸管整流电路，尤其是单相桥式可控整流电路，是电力电子技术中最为重要，也是应用最为广泛的电路。发电机励磁系统以晶闸管整流桥为主要组成部分，是发电机的核心，不但关系到发电机组的安全可靠运行，而且关系到电网的安全稳定。
当前，电力系统的安全稳定运行对国民生产的作用越来越大，因而对励磁系统的可靠性和安全性要求很高：一方面，对功率器件大电流高参数的需求高，同时，要求退出一个功率柜仍能满足发电机所有运行工况的要求；另一方面，要求励磁系统的启动成功率高，要保证并网时间准确且顺利。
随着电力电子技术的发展，越来越多的大功率器件研发应用成功，单管输出电流越来越大，虽然满足了大型发电机组励磁系统对功率容量的要求，但同时也带来了很多附加问题需要解决。如大功率晶闸管的擎住电流大，当负载为大电感时，晶闸管在触发导通后因电流上升缓慢无法达到擎住电流，导致关断失效，进而引发励磁系统启动失败，影响正常发电和效益，且现有研究缺乏对单相桥式全控整流电路续流问题的系统性分析与验证。
为解决单相桥式全控整流电路晶闸管续流问题，国电南瑞科技公司等单位的研究者，对续流电阻在整流回路中的作用，及其对回路其它方面的影响展开分析和讨论。他们在Matlab中建立单相全控整流桥模型，对不同负载工况进行仿真，并通过现场工程试验验证续流电阻的作用及其引起的问题，给出解决方法，以期为实际工程应用中续流电阻的选取提供参考依据。
仿真结果显示，整流回路阻感负载并联续流电阻可以解决晶闸管因擎住电流不能正常导通的问题，但是同时要注意续流电阻阻值的恰当选取，选取原则要考虑整流桥逆变的效果。以触发角90°为例，并联续流电阻后，由于晶闸管在电感维持导通的负半波的时间内提前关断，导致整流输出电压平均值不为零，负半波不完整，电压平均值为正。当触发角大于90°，整流桥处于逆变状态时，同样存在这样的问题，导致逆变时间长，甚至不能逆变。
由此可见，在工程设计中：一方面，需综合考虑续流电阻在整流回路整流态和逆变态中的作用及电源频率的影响，合理选取电阻的大小；另一方面，续流电阻在整流时分流，逆变时吸收转子能量，功率消耗大，应合理选取电阻值，以防过热影响运行。
研究者表示，此方案解决了大功率晶闸管擎住电流较大、负载为大电感的情况下，励磁系统启动时晶闸管不能正常开通导致开机失败的问题，可为工程应用提供技术支撑和指导，后续在工程应用中可对不同阻值的续流电阻开展试验，以充分验证结论的正确性。
本工作成果发表在2024年第10期《电气技术》，论文标题为“单相桥式全控整流电路晶闸管续流问题分析”，作者为袁亚洲、舒畅 等。
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