变压器漏感对整流电路的影响

在前面分析整流电路时，认为变压器是理想的。但实际上变压器绕组总有漏感，该漏感可用一个集中的电感 BL表示，并将其折算到变压器二次侧。由于电感对电流的变化起阻碍作用，电感电流不能突变，因此换相过程不能瞬时完成，而是会持续一段时间。

下面以三相半波全控整流电路为例分析考虑变压器漏感时的换相过程以及有关参量的计算，然后将结论推广到其他的电路形式。

图3-24为考虑变压器漏感时的三相半波可控整流电路图及波形。假设负载中电感很大，负载电流为水平线。

图3-24 考虑变压器漏感时三相半波整流电路及波形

该电路在交流电源周期的一周期内有3次晶闸管换相过程，因各次换相情况一样，这里只分析从VT1换相至VT2的过程。在 ωt1时刻之前VT1导通， ωt1时刻触发VT2，VT2导通，此时因a，b两相均有漏感，故ia，ib均不能突变，于是VT1和VT2同时导通，这相当于将a，b短路，两相间电压差为 ub -ua ，它在两相组成的回路中产生环流ik如图3-24所示。由于回路中含有两个漏感，故有 2 LB (dik /dt)=ub -ua 。这时，ib =ik 是逐渐增大的，而ia =id -ik 是逐渐减小的。当ik增大到等于id时，ia=0，VT1关断，换相过程结束。换相过程持续的时间用电角度γ表示，称为换相重叠角。

在上述换相过程中，整流输出电压瞬时值为

由此式可知，在换相过程中，整流电压ud为同时导通的两个晶闸管所对应的两个相电压的平均值，由此可得ud波形如图3-24所示。与不考虑变压器漏感时相比，每次换相ud波形均少了阴影标出的一块，导致ud的平均值降低，降低的多少用ΔUd表示，称为换相压降：

式中 XB = ωLB 。XB是漏感为 LB的变压器每相折算到二次侧的漏电抗。

我们还关心换相重叠角γ的计算，由式（3-30）可以得

由上式得

进而得出

当时，ik =Id ，于是

由此式即可计算出换相重叠角γ。对上式进行分析得出γ随其他参数变化的规律：

（1）Id越大则γ越大；

（2）XB越大则γ越大；

（3）当α≤90°时，α越小则γ越大。

对于其他整流电路，可用同样的分析方法进行分析，本书中不再一一叙述。但将结果列于表3-1中，以方便读者使用。表中所列m脉波整流电路的公式为通用公式，可适用于各种整流电路，对于表中未列出的电路，可用公式（3-36）导出。(www.xing528.com)

表3-1 各种整流电路换相压降和换相重叠角的计算

① 单相全控桥电路的换相过程中，环流ki是从-Id变为Id，本表所列公式不适用；

② 三相桥等效为相电压有效值，等于的6脉波整流电路，故其m=6，相电压有效值按代入。

根据以上分析及结果，再经进一步分析可得出以下变压器漏感对整流电路影响的一些结论：

（1）出现换相重叠角γ，整流输出电压平均值Ud降低。

（2）整流电路的工作状态增多，例如三相半波可控整流电路的工作状态由3种增加至6种：（VT1）→（VT1，VT2）→（VT2）→（VT2，VT3）→（VT3）→（VT3，VT1）→…

（3）晶闸管的di/dt减小，有利于晶闸管的安全开通。有时人为串入进线电抗器以抑制晶闸管的di/dt。

（4）换相时晶闸管电压出现缺口，产生正的du/dt，可能使晶闸管误导通，为此必须加吸收电路。

（5）换相使电网电压出现缺口，成为干扰源。

例3-3 三相桥式不可控整流电路，阻感性负载，R=10Ω，L=∞， U2 = 220V ，XB = 0.2Ω，求Ud、Id、IdVD、I2和γ的值。

解：三相桥式不可控整流电路相当于三相桥式全控整流电路当α=0°时的情况。

解方程组得

又因为

即解出

换相重叠角为

二极管电流平均值IdVD和变压器二次侧电流的有效值I2分别为