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晶閘管整流設(shè)備的節(jié)能措施

文檔作者：楊斌文李文圣文檔來(lái)源：湖南文理學(xué)院電氣系		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年11月02日
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上海電器技術(shù)(2oo8№．1) 晶閘管整流設(shè)備的節(jié)能措施·工藝·設(shè)■ ·啊斟
晶閘管整流設(shè)備的節(jié)能措施
楊斌文李文圣湖南文理學(xué)院電氣系
摘要： 首先分析了晶閘管整流設(shè)備的功率因數(shù)，論述了提高功率因數(shù)的措施，其中包括采用較小的控制角運(yùn)
行，降低畸變系數(shù)與減少換相重疊角。然后從合理選擇整流設(shè)備與正確使用維護(hù)設(shè)備兩方面敘述了提高晶閘管整
流設(shè)備運(yùn)行效率的措施。所有這些措施在實(shí)用中收到了良好的節(jié)能效果。
關(guān)鍵詞： 晶閘管整流設(shè)備功率因數(shù)運(yùn)行效率節(jié)能措施
Thyristor Rectifier Equipment Energy·——
saving Measures
Abstract：First power factor of the silicon rectifying equipment was analyzed，measures of increasing power factou was dis—
cussed，therein included to adopt lesser control angle work，to depress distortion factor and to decrease phase conversion 0一
verlap anSle．Then from in reasonable selection of rectifying equipment and precise use maintenance of the equipment both
side，measures of to increas e silicon revtfying equipment work effciency was depicted．All these measures at practical use
gained favorab le energy saving effect．
Keywords：thyristor rectifier equipment power factor work eficiency energy—saving measure
雖然晶閘管整流設(shè)備在許多企業(yè)得到廣泛的應(yīng)
用，但其能量損耗也是相當(dāng)大的。本文從提高設(shè)備
的功率因數(shù)與運(yùn)行效率兩個(gè)方面來(lái)討論晶閘管整流
設(shè)備的節(jié)能措施。
1 提高設(shè)備功率因數(shù)的節(jié)能
設(shè)備功率因數(shù)的提高，可以降低電力系統(tǒng)的電
能損耗，使電源容量得到充分利用。要提高晶閘管
整流設(shè)備，尤其是廣泛應(yīng)用的相控型晶閘管整流設(shè)
備的功率因數(shù)，首先要弄清楚決定其功率因數(shù)的相
關(guān)因素。
1。1 整流設(shè)備的功率因數(shù)
晶閘管整流設(shè)備的功率因數(shù)COS 是設(shè)備交流
側(cè)的有功功率P 與視在功率s。之比，即COS =
P ／S 。設(shè)三相整流變壓器一次側(cè)的相電壓和相電
流的有效值分別為U 與，，，， 的基波電流為，l1，u
一54 一
與， 之間的相位差為 ，則：
PI=3U1，IlCOS l
而：
S1=3Ul，l
那么：
COS =3Ul，lI COS 1／(3U1，I)=Ii1 COS 1／I1
= iCOS 1 (1)
式中：6 —— 電流畸變系數(shù)，表示電流中所含高次諧
波的程度
全面而言，6i與整流變壓器的接法、整流電路的
型式及負(fù)載性質(zhì)有關(guān)，但主要取決于電路的型式。
表1列出了不同電路型式與對(duì)應(yīng)6 的值。
表1 晶閘管整流電路的型式與 的值
電路型式 單相全控 三相半波 三相橋式 六相半波 雙反星形
占。 o．900 o．861 0．955 0．955 0．955
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工藝·設(shè)備·啊秘·晶閘管整流設(shè)備的節(jié)能措施 上海電器技術(shù)(20085／0．1)
由變流技術(shù)的知識(shí)可知，當(dāng)忽略較小的換流重
疊角 時(shí)， 角與晶閘管的控制角Od相等， 1 那么
由式(1)得：
COS iCOSOd (2)
如果考慮換流重疊角，在實(shí)際應(yīng)用的電路中，一
般情況下 1=Od+y／2，則：
COS = i COS(Od+y／2) (3)
從式(2)、式(3)兩功率因數(shù)的表達(dá)式可以看
出，晶閘管整流設(shè)備與其他用電設(shè)備不同，它的功率
因數(shù)主要取決于晶閘管的控制角Od，而與負(fù)載的性
質(zhì)關(guān)系不大。
1．2 提高功率因數(shù)的措施
由上述分析可知，要提高COS 的值，最主要的
是減小晶閘管的控制角Od；其次是減少 i的值和
的值。
(1)采用較小的控制角運(yùn)行。對(duì)于需要長(zhǎng)時(shí)間
在低電壓情況下工作的負(fù)載，可以通過(guò)改變整流變
壓器的二次抽頭或采用Y／a變換等方法，降低整流
變壓器的二次電壓。這樣，可使晶閘管在較小的控
制角下輸出低電壓，而不采用增大控制角的方法來(lái)
降低整流輸出電壓。
對(duì)于長(zhǎng)時(shí)間在較高電壓情況下工作的負(fù)載，同
理可升高整流變壓器的輸出電壓，使晶閘管設(shè)備盡
量運(yùn)行在小的控制角范圍內(nèi)。也可采用硅二極管整
流與晶閘管整流串聯(lián)供電，如圖1所示。二極管整
流的輸出電壓略小于負(fù)載所需要的最小電壓。晶閘
管整流輸出電壓的變化范圍只要能滿足負(fù)載在較高
圖1 二極管整流與晶閘管整流串聯(lián)供電示意圖
電壓范圍內(nèi)變化的需要就行了，這樣就減小了晶閘
管的控制角。
對(duì)于電壓變化范圍要求較大的負(fù)載，可采用兩
組晶閘管整流電路串聯(lián)供電，如圖2所示。當(dāng)需要
高電壓時(shí)，兩組VT都工作在小控制角的整流狀態(tài)，
負(fù)載電壓為兩組整流輸出電壓之和，即U ：U +
；當(dāng)需要低電壓時(shí)，可使VT1工作在小控制角的
整流狀態(tài)，VT2工作在小逆變角的逆變狀態(tài)(此時(shí)
COS =cos(／3+y／2)， 一逆變角)，負(fù)載電壓Ud=
】一 2
[
。
鞏
圖2 兩組晶閘管整流串聯(lián)供電示意圖
圖1和圖2兩串聯(lián)整流電路，對(duì)于大容量負(fù)載
更加適用。
(2)降低畸變系數(shù) 與減少換相重疊角 。
① 增加整流電路的相數(shù)。由變流技術(shù)的知識(shí)
可知，整流電路的相數(shù)越多，電流中的高次諧波的最
低次數(shù)越高，且幅值也越小， 更接近于1?。
② 采用恰當(dāng)接法的變壓器。對(duì)于單個(gè)整流設(shè)
備，整流變壓器采用Y／△接法；對(duì)于串聯(lián)的兩個(gè)整
流電路，其整流變壓器分別采用Y／Y接法與Y／△
接法，如圖2所示。這樣有利于消除高次諧波 ]，減
少 。
③ 采用通斷性能好(開(kāi)關(guān)時(shí)間短、速度快、
一55 —
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上海電器技術(shù)(2o08№．1) 晶閘管整流設(shè)備的節(jié)能措施·工藝·設(shè)■ ·盯舅
正向壓降小)的晶閘管，降低通斷電壓，減少重疊
角y。
(3)安裝電容補(bǔ)償裝置。在整流變壓器一次側(cè)
裝設(shè)適當(dāng)容量的電容器，用以補(bǔ)償晶閘管整流設(shè)備
的無(wú)功，使功率因數(shù)得到提高。采用這一方法時(shí)，要
注意在電容器回路中串入恰當(dāng)電感量的電抗器，避
免接入電容后與原電路中的電感產(chǎn)生諧振。
2 提高設(shè)備運(yùn)行效率的節(jié)能
設(shè)備效率的提高，可以減少設(shè)備本身的電能損
耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能。這主要通過(guò)合理選擇整流設(shè)備與正
確使用維護(hù)設(shè)備兩個(gè)方面來(lái)體現(xiàn)。
2．1 合理選擇整流設(shè)備
(1)用于不需要調(diào)壓的場(chǎng)合時(shí)，選用二極管整
流設(shè)備，不選用可調(diào)壓的晶閘管整流設(shè)備。因?yàn)榫?
閘管元件的損耗比二極管元件的損耗大，且其附屬
設(shè)備的損耗也比二極管整流的附屬設(shè)備損耗大；用
于需要調(diào)壓的場(chǎng)合時(shí)，應(yīng)根據(jù)負(fù)載的要求，選用電壓
調(diào)整范圍合理的晶閘管整流設(shè)備，不應(yīng)選用調(diào)壓范
圍過(guò)寬的設(shè)備。因?yàn)檎髟O(shè)備的調(diào)壓范圍越寬，其
損耗越大，效率越低 ]。
(2)根據(jù)負(fù)載功率的大小，恰當(dāng)選擇晶閘管整
流設(shè)備的容量與電流，既不能太小也不能過(guò)大。因
為容量過(guò)大，設(shè)備的運(yùn)行效率會(huì)降低；如果某一負(fù)載
要求短時(shí)大電流、長(zhǎng)期小電流甚至空載時(shí)，最好選用
兩臺(tái)容量不同的整流設(shè)備對(duì)應(yīng)供電，以減少空載損
耗；在有多種不同的負(fù)載時(shí)，有些單位為節(jié)省投資，
用一臺(tái)整流設(shè)備來(lái)滿足所有負(fù)載的要求。這樣會(huì)使
設(shè)備的容量、電壓、電流的裕量過(guò)大，長(zhǎng)期使用會(huì)造
成很大的電能浪費(fèi)。正確的方法是：按照負(fù)載的功
率、電壓、電流的變化范圍分類，對(duì)于同類型的負(fù)載
可用同一整流設(shè)備供電。這樣做雖然投資大一些，
但運(yùn)行效率高，總體來(lái)說(shuō)更合算。
(3)選用效率高的整流設(shè)備。對(duì)于二極管整流
設(shè)備，選用肖特基功率二極管作整流元件的設(shè)備，因
為該二極管開(kāi)關(guān)時(shí)間短、速度快、正向壓降只有一般
一56一
硅元件的一半，這樣正向壓降損耗也只有一般硅元
件的一般；對(duì)于晶閘管整流設(shè)備，選用高電壓、大電
流、開(kāi)關(guān)速度快的晶閘管元件，因?yàn)樗梢詼p少設(shè)備
中元件的個(gè)數(shù)以及元件的開(kāi)關(guān)損耗，提高整個(gè)設(shè)備
的效率。
2．2 正確使用維護(hù)設(shè)備
(1)盡可能減少整流設(shè)備空載或輕載運(yùn)行的時(shí)
間，因?yàn)樵O(shè)備空、輕載運(yùn)行時(shí)效率低心]。
(2)整流設(shè)備的輸出線路要盡可能的縮短，
且導(dǎo)線的截面具有一定的裕量，以減少線路上的損
耗。
(3)沒(méi)備的輸入輸出線聯(lián)接要牢靠，以減少接
觸電阻造成的損耗。
(4)加強(qiáng)通風(fēng)除塵等工作，使晶閘管整流元件
及整個(gè)設(shè)備的散熱效果良好，以便減少因溫升過(guò)高
引起的器件熱損耗。
(5)加強(qiáng)巡視檢查，發(fā)現(xiàn)不良跡象，及時(shí)處理。
3 結(jié)語(yǔ)
上述提高整流設(shè)備功率因數(shù)與運(yùn)行效率的措
施，在開(kāi)關(guān)廠、鋁冶煉廠等多家單位得到應(yīng)用，收到
了良好的節(jié)能效果。如開(kāi)關(guān)廠的KGHS一1000
／250型晶閘管整流設(shè)備，鋁冶煉廠的GHS一2000／
160型晶閘管整流設(shè)備，運(yùn)行時(shí)的功率因數(shù)一般保
持在0．95左右(未作電容補(bǔ)償)，效率95％ 以上。
還有選用肖特基二極管模塊MBR40ol0oCT(2×
200 A、100 V、25 ns)的整流器，運(yùn)行效率在98％
以匕。
參考文獻(xiàn)
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版社，2002．
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