晶闸管整流装置的秘笈

1晶闸管整流装置运行要求

晶闸管整流装置设计时,应考虑以下两个情况:

1、晶闸管整流装置除应能满足发电机1.1倍额定励磁电流和电压连续运行外,还应承担发电机强励工况下需要的励磁容量及持续时间。

2、晶闸管整流装置在一个整流桥退出时,其余N-1个并联整流桥应能满足发电电动机所有工况要求(包括强励)。

2晶闸管整流装置设计

(一)晶闸管部分主要常用参数

晶闸管主要常用参数

(二)晶闸管参数计算

1、反向重复峰值电压

整流桥允许的最大输入电压应不小于1.5倍发电机额定机端电压。

整流桥额定输出电压应满足额定工况和强励工况的励磁电压要求。

晶闸管单管所能承受的正反向重复峰值电压的选择应满足式(1)。

(1)

式中:

VRRM-晶闸管单管所能承受的正反向重复峰值电压,单位为伏(V);

Ku-电压裕度系数,1.05~1.1;

Kb-过电压倍数,2.4~2.7;

U2N-励磁变额定二次电压,单位为伏(V)。

2、通态平均电流

应按下式进行计算,即

(2-4-2)

式中,

-一支路整流桥额定输出电流;

过电流倍数,一般按不低于2倍考虑。

(三)快速熔断器参数计算

1、额定电压

额定电压应根据快速熔断器熔断后实际承受的电压来确定。具体选择时一般应高于整流桥交流电压(有效值),可按下式选择。

(2-4-3)

式中,

快熔额定电压,V;

电压升高系数,考虑发电电动机机端电压的升高情况。

2、额定电流

快熔额定电流,是指在规定使用条件下熔断体能长期承载而不使性能降低的电流,通常表示为有效值,应按不低于实际流过晶闸管的电流有效值进行计算选择,并考虑到经济性选择不宜过大,应满足下式要求。

(2-4-4)

式中,

晶闸管流过工频方波1200电流条件下的有效值,A;

晶闸管通态平均电流,A;

过电流倍数,可按照不低于2倍考虑。

3、快速熔断器I2t值与晶闸管I2t值的配合

当发生类似短路造成流过晶闸管电流迅速上升时,熔断器能对晶闸管进行保护,在超过晶闸管能够承受的I2t前(一般在10ms内)能够迅速熔断。

快熔与晶闸管之间I2t配合原则以时间-电流特性曲线表示时应满足图2- 3所示要求。图中晶闸管曲线由其I2t参数决定,某一预期短路电流

对应快熔熔化特性曲线的时间

小于晶闸管曲线对应的时间

时,才能对晶闸管起到保护作用。

图2- 3快熔与晶闸管I2t配合原则

图中,

晶闸管浪涌电流;

快熔额定分断电流。

(四)风机的选型

晶闸管整流装置风道通风量的计算,可采用下列公式,即

(五)晶闸管结温计算

各种工况下晶闸管设计结温都不应超过110℃。

结温按下式计算:

式中 :

TC(max)—晶闸管设计最高结温,单位为摄氏度(℃);

Rthha(max)—散热器的热阻,单位为摄氏度每瓦(℃/W);

Rthjh—晶闸管的结-散热器热阻,单位为摄氏度每瓦(℃/W);

PTOT—单个晶闸管的总损耗,单位为瓦(W);

TA—环境温度,单位为摄氏度(℃);

PT—通态损耗,单位为瓦(W);

PON—开通损耗,单位为瓦(W);

POFF—关断损耗,单位为瓦(W);

UT0—门槛电压,单位为伏(V);

Id—整流桥输出电流,单位为安(A);

rT—晶闸管通态电阻,单位为欧(Ω);

Rthjc—结壳之间的热阻,单位为摄氏度每瓦(℃/W);

Rthch—壳-散热器的热阻,单位为摄氏度每瓦(℃/W)。

其有关各相损耗,见表2- 6所示。

表2- 6晶闸管的损耗

1晶闸管整流装置运行要求

晶闸管整流装置设计时,应考虑以下两个情况:

1、晶闸管整流装置除应能满足发电机1.1倍额定励磁电流和电压连续运行外,还应承担发电机强励工况下需要的励磁容量及持续时间。

2、晶闸管整流装置在一个整流桥退出时,其余N-1个并联整流桥应能满足发电电动机所有工况要求(包括强励)。

2晶闸管整流装置设计

(一)晶闸管部分主要常用参数

晶闸管主要常用参数

(二)晶闸管参数计算

1、反向重复峰值电压

整流桥允许的最大输入电压应不小于1.5倍发电机额定机端电压。

整流桥额定输出电压应满足额定工况和强励工况的励磁电压要求。

晶闸管单管所能承受的正反向重复峰值电压的选择应满足式(1)。

(1)

式中:

VRRM-晶闸管单管所能承受的正反向重复峰值电压,单位为伏(V);

Ku-电压裕度系数,1.05~1.1;

Kb-过电压倍数,2.4~2.7;

U2N-励磁变额定二次电压,单位为伏(V)。

2、通态平均电流

应按下式进行计算,即

(2-4-2)

式中,

-一支路整流桥额定输出电流;

过电流倍数,一般按不低于2倍考虑。

(三)快速熔断器参数计算

1、额定电压

额定电压应根据快速熔断器熔断后实际承受的电压来确定。具体选择时一般应高于整流桥交流电压(有效值),可按下式选择。

(2-4-3)

式中,

快熔额定电压,V;

电压升高系数,考虑发电电动机机端电压的升高情况。

2、额定电流

快熔额定电流,是指在规定使用条件下熔断体能长期承载而不使性能降低的电流,通常表示为有效值,应按不低于实际流过晶闸管的电流有效值进行计算选择,并考虑到经济性选择不宜过大,应满足下式要求。

(2-4-4)

式中,

晶闸管流过工频方波1200电流条件下的有效值,A;

晶闸管通态平均电流,A;

过电流倍数,可按照不低于2倍考虑。

3、快速熔断器I2t值与晶闸管I2t值的配合

当发生类似短路造成流过晶闸管电流迅速上升时,熔断器能对晶闸管进行保护,在超过晶闸管能够承受的I2t前(一般在10ms内)能够迅速熔断。

快熔与晶闸管之间I2t配合原则以时间-电流特性曲线表示时应满足图2- 3所示要求。图中晶闸管曲线由其I2t参数决定,某一预期短路电流

对应快熔熔化特性曲线的时间

小于晶闸管曲线对应的时间

时,才能对晶闸管起到保护作用。

图2- 3快熔与晶闸管I2t配合原则

图中,

晶闸管浪涌电流;

快熔额定分断电流。

(四)风机的选型

晶闸管整流装置风道通风量的计算,可采用下列公式,即

(五)晶闸管结温计算

各种工况下晶闸管设计结温都不应超过110℃。

结温按下式计算:

式中 :

TC(max)—晶闸管设计最高结温,单位为摄氏度(℃);

Rthha(max)—散热器的热阻,单位为摄氏度每瓦(℃/W);

Rthjh—晶闸管的结-散热器热阻,单位为摄氏度每瓦(℃/W);

PTOT—单个晶闸管的总损耗,单位为瓦(W);

TA—环境温度,单位为摄氏度(℃);

PT—通态损耗,单位为瓦(W);

PON—开通损耗,单位为瓦(W);

POFF—关断损耗,单位为瓦(W);

UT0—门槛电压,单位为伏(V);

Id—整流桥输出电流,单位为安(A);

rT—晶闸管通态电阻,单位为欧(Ω);

Rthjc—结壳之间的热阻,单位为摄氏度每瓦(℃/W);

Rthch—壳-散热器的热阻,单位为摄氏度每瓦(℃/W)。

其有关各相损耗,见表2- 6所示。

表2- 6晶闸管的损耗


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