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工業(yè)電爐的應(yīng)用：整流器的負(fù)載是逆變器，對(duì)整流器的基本要求
來源:開封市華能電爐有限公司
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作者:huanengdl
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發(fā)布時(shí)間: 2017-03-15
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整流部分的主要作用是把三相工頻交流電流變換為直流電流。它包括輸入電路、橋式整流電路和濾波電路及整流控制電路。從電壓互感器、電流互感器測(cè)得的電壓、電流信號(hào)送入整流控制電路截壓、截流環(huán)節(jié)，使電壓、電流被限定在設(shè)定值上。
整流部分的主要作用是把三相工頻交流電流變換為直流電流。它包括輸入電路、橋式整流電路和濾波電路及整流控制電路。從電壓互感器、電流互感器測(cè)得的電壓、電流信號(hào)送入整流控制電路截壓、截流環(huán)節(jié)，使電壓、電流被限定在設(shè)定值上。在感應(yīng)加熱裝置中，整流器的負(fù)載是逆變器，對(duì)整流器的基本要求如下：
①提供所需要的直流功率，為了滿足感應(yīng)加熱的工藝要求，輸出直流電壓必須連續(xù)平滑可調(diào)。
②電流型逆變器要求輸出電流連續(xù)、電流脈動(dòng)系數(shù)小，應(yīng)采用電抗器濾波；而電壓型寬逆變器則要求電壓平穩(wěn)、電壓脈動(dòng)小，應(yīng)采用電容器濾波。
③在出現(xiàn)負(fù)載短路或逆變顛覆時(shí)，必須采取保護(hù)措施。電流型逆變器要求整流器能把儲(chǔ)存在電路中的能量迅速反饋電網(wǎng)，電壓型逆變器則要求整流器立即停止工作。
④要求整流電路在加熱負(fù)載變化時(shí)，能自動(dòng)限制輸出電壓和電流值，以及具有過電流和過電壓保護(hù)功能。
⑤盡量使供電電網(wǎng)的負(fù)載平衡對(duì)稱，減少諧波干擾。
目前中頻電源大多采用三相全控橋式整流電路，這是因?yàn)樗碾妷赫{(diào)節(jié)范圍大，而移相控制角α變化范圍小，有利于系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)。同時(shí)，三相全控橋式整流電路的電壓脈動(dòng)頻率較高，減輕了直流濾波環(huán)節(jié)的負(fù)擔(dān)。另外，它還可以工作在有源逆變狀態(tài)，當(dāng)中頻逆變電路顛覆時(shí)，將貯存在濾波電抗器中的能量通過有源逆變方式返回網(wǎng)側(cè)，使逆變電路得到保護(hù)。
在大功率感應(yīng)加熱電源中，為了減少諧波干擾，也有采用12相整流電路的。這種電路把兩組三相全控橋的直流側(cè)串聯(lián)或并聯(lián)，其三相電源則分別由電源變壓器的三角形和星形接繞組供電。
中頻電源所采用的三相全控橋式整流電路對(duì)其相應(yīng)的觸發(fā)電路有6個(gè)要求：
①產(chǎn)生相位互差60°的脈沖，依次觸發(fā)6個(gè)橋臂的晶閘管。
②觸發(fā)脈沖的重復(fù)頻率必須與工頻電網(wǎng)頻率同步。
③采用單脈沖觸發(fā)時(shí)，其脈沖寬度大于90°，采用雙脈沖觸發(fā)時(shí)，脈沖寬度為25°-30°。
④輸出脈沖有足夠的功率，一般為可觸發(fā)功率的3—5倍。
⑤觸發(fā)電路應(yīng)具有良好的抗干擾能力。
⑥能迅速準(zhǔn)確執(zhí)行保護(hù)指令，能在控制角α=0°-90°范圍內(nèi)平滑移相。
感應(yīng)加熱用晶閘管中頻電源的工作環(huán)境比較惡劣，大多連續(xù)工作，電網(wǎng)情況復(fù)雜，要求中頻電源有很高的可行性、穩(wěn)定性。常用的集成化整流觸發(fā)電路有正弦波移相觸發(fā)電路、鋸齒波移相觸發(fā)電路和數(shù)字移相觸發(fā)電路。其中數(shù)字移相電路具有重復(fù)性好、穩(wěn)定性好、對(duì)稱性好、抗干擾能力強(qiáng)、調(diào)試方便等優(yōu)點(diǎn)，采用數(shù)字量給定尚可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制。
實(shí)際工作，由于線路電感和整流元件的內(nèi)阻壓降的存在，管子無法承受較大的電流上升率(di/dt)，在帶有整流變壓器的裝置中，變壓器的漏電感就能限制di/dt。容量小于500kW的裝置中，為了降低成本，往往省略變壓器，而在每一橋臂中串入電感，或在三相工頻輸入側(cè)接有三只空芯電抗器。這就使得可控硅元件之間的換流不是瞬時(shí)完成，而存在著換流重疊角。
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①提供所需要的直流功率，為了滿足感應(yīng)加熱的工藝要求，輸出直流電壓必須連續(xù)平滑可調(diào)。
②電流型逆變器要求輸出電流連續(xù)、電流脈動(dòng)系數(shù)小，應(yīng)采用電抗器濾波；而電壓型寬逆變器則要求電壓平穩(wěn)、電壓脈動(dòng)小，應(yīng)采用電容器濾波。
③在出現(xiàn)負(fù)載短路或逆變顛覆時(shí)，必須采取保護(hù)措施。電流型逆變器要求整流器能把儲(chǔ)存在電路中的能量迅速反饋電網(wǎng)，電壓型逆變器則要求整流器立即停止工作。
④要求整流電路在加熱負(fù)載變化時(shí)，能自動(dòng)限制輸出電壓和電流值，以及具有過電流和過電壓保護(hù)功能。
⑤盡量使供電電網(wǎng)的負(fù)載平衡對(duì)稱，減少諧波干擾。
目前中頻電源大多采用三相全控橋式整流電路，這是因?yàn)樗碾妷赫{(diào)節(jié)范圍大，而移相控制角α變化范圍小，有利于系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)。同時(shí)，三相全控橋式整流電路的電壓脈動(dòng)頻率較高，減輕了直流濾波環(huán)節(jié)的負(fù)擔(dān)。另外，它還可以工作在有源逆變狀態(tài)，當(dāng)中頻逆變電路顛覆時(shí)，將貯存在濾波電抗器中的能量通過有源逆變方式返回網(wǎng)側(cè)，使逆變電路得到保護(hù)。
在大功率感應(yīng)加熱電源中，為了減少諧波干擾，也有采用12相整流電路的。這種電路把兩組三相全控橋的直流側(cè)串聯(lián)或并聯(lián)，其三相電源則分別由電源變壓器的三角形和星形接繞組供電。
中頻電源所采用的三相全控橋式整流電路對(duì)其相應(yīng)的觸發(fā)電路有6個(gè)要求：
①產(chǎn)生相位互差60°的脈沖，依次觸發(fā)6個(gè)橋臂的晶閘管。
②觸發(fā)脈沖的重復(fù)頻率必須與工頻電網(wǎng)頻率同步。
③采用單脈沖觸發(fā)時(shí)，其脈沖寬度大于90°，采用雙脈沖觸發(fā)時(shí)，脈沖寬度為25°-30°。
④輸出脈沖有足夠的功率，一般為可觸發(fā)功率的3—5倍。
⑤觸發(fā)電路應(yīng)具有良好的抗干擾能力。
⑥能迅速準(zhǔn)確執(zhí)行保護(hù)指令，能在控制角α=0°-90°范圍內(nèi)平滑移相。
感應(yīng)加熱用晶閘管中頻電源的工作環(huán)境比較惡劣，大多連續(xù)工作，電網(wǎng)情況復(fù)雜，要求中頻電源有很高的可行性、穩(wěn)定性。常用的集成化整流觸發(fā)電路有正弦波移相觸發(fā)電路、鋸齒波移相觸發(fā)電路和數(shù)字移相觸發(fā)電路。其中數(shù)字移相電路具有重復(fù)性好、穩(wěn)定性好、對(duì)稱性好、抗干擾能力強(qiáng)、調(diào)試方便等優(yōu)點(diǎn)，采用數(shù)字量給定尚可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制。
實(shí)際工作，由于線路電感和整流元件的內(nèi)阻壓降的存在，管子無法承受較大的電流上升率(di/dt)，在帶有整流變壓器的裝置中，變壓器的漏電感就能限制di/dt。容量小于500kW的裝置中，為了降低成本，往往省略變壓器，而在每一橋臂中串入電感，或在三相工頻輸入側(cè)接有三只空芯電抗器。這就使得可控硅元件之間的換流不是瞬時(shí)完成，而存在著換流重疊角。
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