阀侧移相12脉波同相逆并联整流电源

    摘要：介绍单铁心阀侧移相12脉波同相逆并联晶闸管整流器主电路原理、控制电路原理、结构上的特点，以及此装置在工业现场的运行情况。

    关键词：晶闸管整流器  12脉波  阀侧移相  同相逆并联

1 引言

    在大功率、高电压、强电流的电化学用整流电源中，整流电路多采用同相逆并联结构，由于逆并臂电流方向相反，其产生的磁场相互抵消，从而减少了磁场对电路工作的影响，同时可提高每臂的电流均衡度。而这种整流变压器多采用网侧移相。为此，对于同相逆并联12相整流电路的整流变压器需要两个铁心方可组成。这种变压器体积较大、吨位较高、接线较复杂，相应成本也较高，但对整流器结构布局要求较低。

    为保证江苏索普集团电解改造项目的顺利实施，西安中电变压整流器厂研制了KHS－20000A/800V晶闸管整流器，与现场原有的两台KHS－8000A/600V并列进行，输出直流540V、32kA。本电源整流变压器采用阀侧移相，由一个铁心组成同相逆并联12相整流电路为国内首创，体积小、重量轻、成本低。

2 原理与结构设计

2．1 主电路

    主电路采用四组三相桥同相逆并联电路，单柜输出12脉波直流电。整流变压器通过二次延边△移相±15°，系统原理如图1所示。

    整流器件和保护元件分别采用KP2500－26的晶闸管和RSM－3200A/800V快熔，四组全控三桥，每臂并联数为3，共72只晶闸管和72只快熔。器件电流裕度为3.6倍。

2．2 结构设计

    （1）四组桥全部安装在一个整流柜内，交直流母线采用同相逆并联和轴对称结构形式。同一桥臂的并联晶闸管均经过精心筛选，并采用独特的预压紧技术和完善的检测方法，以保证均流系数的技术指标和柜体的稳定运行。

    （2）同一进线水冷交流母线上部和下部各安装了3只正、负半波导通的晶闸管，整个整流柜只用了12根阀侧进线水冷交流母线，大大缩短了母线长度，减小了损耗。

    （3）直流母线分两组由柜两侧分别引出，在远离柜体处汇流后连接至总母线。

    （4）晶闸管水冷散热体进出口管径增大至φ14，冷却水流量可达17L/min，既增大了散热量，也便于更换。

    （5）安装快熔的水冷母线采用一次挤压成型的异型单孔母线，冷却可靠并且效果有所提高。直流正负极冷却水路分别汇流，以减少电腐蚀。

3 控制保护系统

3．1 触发系统

    触发控制系统框图见图2。

    整个触发系统是针对电网及直流输出均为模拟量的实际情况，在吸收了国内外技术基础上开发出来的，具有线路简单、性能可靠、外接线少等特点。

    系统主要采用了TC－13型晶闸管控制触发板，很好地满足了晶闸管触发控制的要求，主要由电源、调节器、移相控制、脉冲形成、脉冲放大等环节组成，其核心部件为输出六路调制脉冲的787集成触发芯片。具有功耗小、输出功率大、输入阻抗高、抗干扰能力强、移相范围宽、外接元件少、稳定性高等特点。可对系统进行稳压、稳流、正负反馈控制，以及电流过载封脉冲等控制功能。控制极端子外接方式避免了过去插件式造成的种种弊端。

    针对本装置特点，控制系统采用了双触发电路，即两块TC－13触发控制板分别控制两套整流电路，各自独立闭环的自动稳流方式，解决了直流侧电流的不平衡和振动问题，保证了两套系统的电流平衡，避免了相互牵制。

3．2 保护系统

    在换相保护电路参数的设计上充分考虑到单铁心单柜12脉波因素带来的不利影响。

    本装置有一套完整的保护系统，设置了7种保护：电源缺相、水压下降、水温过高、母线温度高、过电压、电流过载、元器件损坏。装置的过电压保护采用压敏电阻、阻容以及电容保护。

4 结语

    在电解氯碱化工生产中，由于生产的连续性，要求电源常年不间断运行。整流电源的高可靠性、高稳定度、高效率是衡量其技术性能的重要指标。

    本设备经安装、调试后，于1999年11月顺利投入运行至今，总体情况良好。

    此套整流装置具有自身损耗较低、运行状态良好、体积与占地面积较小等优点。为化工厂改造节省了资金与空间，经济效益显著。