[发明专利]新型整流电路及无功转化方法

说明书

技术领域

本发明是一种整流电路。新型整流电路能将感性负载或串联了直流电抗器的电阻性负载、或电容性负载中贮存的无功能量转化为能被负载所用的有功能量的一种方法。主要应用于电感性、电容性负载的直流电源系统和增加了直流电抗器的电阻性负载的直流电源系统中，包括大中型的电化学电解系统、直流冶炼系统、直流输电系统等等。本专利在十二脉波以上系统也可应用，应用原理相同。

背景技术

整流电路是一种能把交流电变成直流电的，由电力电子器件构成的电力电子电路。广泛应用于工农业生产、社会生活、科学试验等各个领域。按结构分成桥式（包括六相星形桥式中点不引出、等边六角形桥式）、双反星形、单相全波中点引出、三相半波、三相曲折形、六相星形中点引出、六相叉形（双曲折形）等多种整流电路形式（见整流变压器设计手册）。按采用电子器件的控制类型不同分成全控型、半控型和非相控型整流电路。还可以按相数和输出波形分类等等。

由两个串联换相组组成的六脉波整流电路系统叫六脉波桥式整流电路，是构成十二脉波以上桥式整流电路的基本单元。

应用较多的三相双反星形整流电路主要分为三相带平衡电抗器的双反星形整流电路（简称双反星形）和变压器铁心采用三相五柱式取消平衡电抗器的双反星形整流电路（简称五柱式双反星形）。电路特点是由两个三相半波整流电路并联组成，临界相控角α_L=60°。

桥式整流电路应用较多的主要有星形或角形桥式整流电路。三相半控桥式整流电路有一重要特点，为了保证整流元件可靠换流，星形或角形半控桥需要在感性负载两端并联续流二极管，而全控桥、非相控桥不需要这样做。半控整流桥接入感性负载时，由于电感电流不能突变，在可控硅关断期内，必须在负载两端接入续流二极管以保持电感电流的通路，以防止可控硅关断时在电感负载两端产生危险的过电压和可控硅能够换相导通。临界相控角α_L=60°。

三相半控桥式整流电路过去在发电机励磁系统偶有应用。但这种带续流臂的半控电路应用上与全控整流电路比有两大缺点，一是成本高（多增加一个续流臂，现在晶闸管价格是二极管的1.3倍，以后还会下跌）、二是安全性差（无法控制短路电流），所以应用较少。

整流电路在实际工作中，由于变压器电抗的存在，在一个换相组内两个整流臂换相不可能瞬时完成，而是整流电路的前一个整流臂慢慢减流，后一个整流臂慢慢增流，出现两个整流臂同时工作的现象，这种现象叫重叠现象，也叫换相现象。例如当相控角α=0时，在整流电路相电压曲线的交点P处，已经导电的整流臂1的相电压e_a，和将要导电的整流臂2的相电压e_b相等，于是整流臂2开始导电，负载电流开始由整流臂1向整流臂2转移，产生换相。由于换相电抗的存在，换相不可能瞬时完成，当负载电流完全由整流臂1转移至整流臂2后，换相结束，整流换相所经历的时间电角度（工作周期角）称为换相角或重叠角。换相期间整流电路会出现电压突降现象（电压突然降低）。

在整流电路中，晶闸管利用控制门极触发脉冲的相位调节直流电压的大小，整流器输出直流电压与相控角的函数关系称为相位控制特性。相位控制下，均匀联结的整流器输出的直流电压U_d=U_d0COSα，其中U_d0是非相控整流器理想空载直流输出电压（V）。

相控整流电路输出直流电压随相控角（触发延迟角）α的增加而降低，当相控角大于临界相控角α_L时，整流臂开始在交流电压的负半周导电，整流电路临界相控角α_L=π/2-π/p,其中p为脉波数。

一般在实际应用中，严禁整流电路的相控角进入临界相控角（系统进入逆变状态）。具体方法是：在系统所需要的调压范围内，由有载调压整流变压器提供粗调，由整流电路的晶闸管细调，控制晶闸管相控深度。

发明内容

新型整流电路，其特征是：包括整流电路、无功转化臂、负载；

其中，整流电路与负载连接；

其中，负载的两端并联无功转化臂；

其中，无功转化臂由可控阀器件或不可控阀器件构成；

其中，新型整流电路采用新型整流电路无功转化方法。

新型整流电路，其特征是：包括三相双反星形带平衡电抗器整流电路、两个无功转化臂、负载、或包括直流电抗器；

其中，负载和直流电抗器串联组成串联电路；

其中，三相双反星形带平衡电抗器整流电路或与负载连接，或与所述负载和直流电抗器串联组成的串联电路连接；