前言

　　可控硅整流裝置不論在電力系統(tǒng)還是在現(xiàn)代工業(yè)的各行各業(yè)中已得到廣泛應(yīng)用。如冶金行業(yè)中，應(yīng)用于金屬冶煉；化工行業(yè)中，應(yīng)用于電解、電鍍；在電力系統(tǒng)中，既可作為系統(tǒng)控制、保護(hù)的工作電源，同是又可作為蓄電池的充電裝置�？煽毓枵餮b置要安全運(yùn)行，必須有可靠的保護(hù)措施。在整流裝置過(guò)載或者輸出短路時(shí)，保護(hù)措施能起到安全保護(hù)作用，使裝置不受損壞。我們把這種保護(hù)功能，歸結(jié)為限流保護(hù)和過(guò)流保護(hù)。這兩種保護(hù)是否可靠，直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量，代表著產(chǎn)品的水平。

　　1可控硅整流裝置的控制原理

　　1.1可控硅整流裝置的開(kāi)環(huán)控制

　　以三相全控橋?yàn)槔�，可控硅整流裝置的輸出電壓ud與可控硅控制角α之間的關(guān)系如下：

　　ud=1.35uzlcosα

　　式中：ud—可控硅整流裝置輸出電壓；uzl—整流變壓器二次側(cè)線(xiàn)電壓；α—可控硅控制角。

　　由上式可以看出，可控硅整流裝置的輸出電壓與可控硅控制角α有關(guān)系。在如圖1中α實(shí)際上由控制電壓uy決定，即當(dāng)uy增加時(shí)，α增大，則ud減��；當(dāng)uy減小時(shí)，α減小，則ud增大。所以調(diào)節(jié)uy的大小，可以控制整流裝置的輸出電壓值。這便構(gòu)成了整流裝置的開(kāi)環(huán)控制。



　　1.2可控硅整流裝置的閉環(huán)控制

　　整流裝置的輸出通過(guò)調(diào)節(jié)單元，來(lái)控制ud這一過(guò)程便構(gòu)成了可控硅整流裝置的閉環(huán)控制。如圖2所示。圖中的調(diào)節(jié)單元為整個(gè)控制系統(tǒng)的核心，這個(gè)調(diào)節(jié)單元設(shè)計(jì)的如何，決定著整流裝置能否正常工作。



　　1.3調(diào)節(jié)單元

　　調(diào)節(jié)單元的構(gòu)成及原理如圖3所示。圖中uvf為裝置uif為裝置輸出電壓或電流反饋信號(hào)。當(dāng)只有電壓反饋uvf時(shí)，整流裝置工作在恒壓狀態(tài)下；當(dāng)只有電流反饋uif時(shí)，裝置工作在恒流狀態(tài)下。r1、r3、r5、c、n構(gòu)成了pi調(diào)節(jié)器。pi調(diào)節(jié)器輸出uy與電壓反饋uvf之間的關(guān)系為：



　　由式中可以看出，uvf決定uy，從而決定整流裝置的輸出電壓ud，這樣就構(gòu)成了一個(gè)自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。這一調(diào)節(jié)單元的加入，使整流裝置自動(dòng)工作在恒壓或恒流狀態(tài)。

　　當(dāng)電網(wǎng)波動(dòng)或整流裝置負(fù)載變化而引起整流裝置輸出電壓高于輸出整定值時(shí)，電壓反饋uvf升高，uy也升高，則控制角α增大。由整流裝置輸出電壓公式可以看出，ud相應(yīng)減小，控制角α減小，使ud增大，以達(dá)到整定值。通過(guò)這種自動(dòng)調(diào)節(jié)，使整流裝置達(dá)到穩(wěn)定電壓的目的。整流裝置處于恒流工作狀態(tài)時(shí)，其調(diào)節(jié)過(guò)程與恒壓狀態(tài)的調(diào)節(jié)過(guò)程原理相同，這里不再贅述。

　　rp1為整流裝置輸出電壓或電流值的設(shè)置電位器，通過(guò)rp1的調(diào)整，使裝置輸出一定的電壓或電流值。

2限流保護(hù)

　　限流保護(hù)是在整流裝置工作在恒壓狀態(tài)下所加入的一種保護(hù)措施。當(dāng)整流裝置輸出電流超過(guò)額定值時(shí)，這種保護(hù)能使整流裝置的輸出電壓降低，并使裝置繼續(xù)運(yùn)行，如圖4所示。

　　電流反饋信號(hào)uif經(jīng)過(guò)運(yùn)算放大器放大，再經(jīng)過(guò)反相器倒相后，與電壓反饋信號(hào)uvf通過(guò)選通電路相迭加在一起，做為pi調(diào)節(jié)器的輸入。這里uifˊ=r7/r5（r2/r1•uif+r2/r3•urp1）

　　運(yùn)算放大器n1與反相器n2完成電流反饋信號(hào)的放大作用。電路應(yīng)該這樣設(shè)計(jì)和調(diào)整，當(dāng)整流裝置輸出電流超出輸出電流額定值，即|uif|>|urp1|時(shí)，保證uifˊ>uvf；當(dāng)整流裝置輸出電流低于輸出電流額定值即|uif|<|urp1|時(shí)，uifˊ<uvf，而選通電路能保證：

　　當(dāng)uifˊ>時(shí)，uˊ=uifˊ-uv2
　　當(dāng)uifˊ<時(shí)，uˊ=uvf-uv1
　　uv1—二極管v1的管壓降，uv2—二極管v2的管壓降。

　　綜上所述，電流反饋與電壓反饋經(jīng)選通電路后，保證只有一個(gè)信號(hào)作為pi調(diào)節(jié)器的輸入。也就是說(shuō)，當(dāng)整流裝置輸出電流超出電流額定值時(shí)，則只有電流反饋?zhàn)鳛閜i調(diào)節(jié)器的輸入，那么整流裝置處于恒流工作狀態(tài)。當(dāng)整流裝置輸出電流低于電流額定值時(shí)，只有電壓反饋?zhàn)鳛閜i調(diào)節(jié)器的輸入，則整流裝置工作在恒壓狀態(tài)下。

　　由此可見(jiàn)，整流裝置只有加入限流保護(hù)后，在超負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，電流能受到有效的抑制，元件不會(huì)被損壞，裝置能得到可靠的保護(hù)。

　　在實(shí)際工作中，用于給蓄電池充電的整流裝置，就經(jīng)常工作在限流狀態(tài)下。比如，在為蓄電池恒壓充電時(shí)，由于電池初始電壓很低，整流裝置的輸出電壓與電池端電壓之間的壓差較大，則充電電流很大，超出整流裝置輸出的額定電流，但由于整流裝置中設(shè)有限流作用，裝置便可在額定輸出狀態(tài)下恒流運(yùn)行，隨著電池電壓的上升，使整流裝置逐步脫離限流環(huán)節(jié)，自動(dòng)轉(zhuǎn)為恒壓工作狀態(tài)。圖5給出了整流裝置在為蓄電池充電時(shí)的電壓、電流與時(shí)間的關(guān)系曲線(xiàn)。



3過(guò)流保護(hù)

　　用在可控硅整流裝置中的過(guò)流保護(hù)方式很多，如快速熔斷器保護(hù)、快速電流繼電器保護(hù)、自動(dòng)空氣斷路器保護(hù)和電子回路保護(hù)等。根據(jù)多年的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，我們采用電子回路作整流裝置的過(guò)流保護(hù)措施，其原理見(jiàn)圖6所示。



　　可控硅觸發(fā)脈沖是由一個(gè)電平信號(hào)