双桥式变流器的特性及应用

上面已经表明，为了提高整流电压，在变流站输电线路极—大地之间通常采用单个变流桥串联的方式。采取此项措施也是为了改善电网电流曲线的波形，减小整流极电压的波动，最终降低滤波装置的安装功率。

双桥式变流器具有12个阀，一个电网频率周期内整流电压脉动12次，有12个等值电动势，这样的状态被称为12相制，有时也称为12-脉冲，区别于单桥式变流器的6相制（6-脉冲）。

十二相状态是变流站的主要状态，可以通过不同的变压器联结组别来实现。其中一个变压器连接成YNd11，另一个变压器联接组别为Yyn0。当使用具有两个阀绕组的三绕组变压器时，其中一个阀绕组被连接成三角形，另一个连接成星形。为了保证变流桥具有相等的整流电压，所有阀绕组的线电压是相同的。

所有变压器的网络绕组一定要连接成具有零线的星形，这是因为，直流输电线路和直流变流站功率较大，是连接到220kV及以上中性点接地的网络中。在联接组别一定时，相邻桥阀绕组的电压相互位移30°。因此，阀是顺序导通的，以及相邻桥的换向是一个接一个的，其相差30°。每个桥整流电压的脉动同样相互位移30°角度。因此，极电压（线性电抗器前）等于每个桥整流电压瞬时值的和，也更加平滑（见图11.11）。

图11.11 12相变流器回路a）和双个桥的整流电压b）

因为在变换回路中两个桥存在同样的阻抗，即等值电抗x_снст，在一些情况下桥可能是相互影响的，这个影响可以以相互影响系数А来评估：

对于功率无限大系统x_CHCT以及系数А等于0，变流站母线上的电压是正弦的，桥之间不存在相互影响，每个桥都是独立工作。对于有限功率系统，当变流器功率很大且能与系统功率相当时，系数А的值大于0。实际上此系数值位于0≤А≤0.5范围内。

当变流站母线上装设高次谐波过滤器时，有限功率系统的电压同样是正弦的，桥的相互影响可以忽略。

与单桥式变流器相比，这个回路的数学描述是非常复杂的。其构成原理与单桥式是一样的，通过环绕工作阀形成的回路，由节点电流方程排列而成。可见，方程组是由12个非线性一阶微分方程构成的，类似于式（10.28）。在其左侧有12个等值电动势，是在工作阀形成的回路中的有效电动势；右侧是12个阀的电流和电压以及整流电压。这些方程的求解方法是拟合法，同样也是上面所描述的单桥式变流器所采用的方法。

在额定状态下，如果每个桥的换向角小于30°，当不存在换向时每4个阀作为一组，当其中的一个桥开始换向时5个阀一组。如上所述，每个桥每经过60°换向一次，但相互相差30°，因此在稳态下两个桥的阀将每经过30°导通，循环的时间段也是30°。

在换向过程中，由于相电流的变化，会在阻抗x_сист上产生自感应电动势。此电动势表现为变电站母线电压正弦曲线以及相应的阀阳极电压波形上的突起和塌陷的形式，而使得电压曲线变形。

当换向角小于30°时，这些变形不影响当前整流阀的导通时刻，因此两个桥的工作是相对独立的。只有当各个阀导通的角位移彼此相差30°时，每个桥才工作在2—3状态，这个状态也被称为状态4—5。

此状态下对于整流器，每个桥的外部特性由方程（10.60）决定；对于逆变器，其外部特性由方程（11.12）决定。

整流器状态下双桥接线极—大地之间的总电压（其平均电压）由每个桥电压和的形式确定

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其中 U_{d 0мв}——整流器桥空载时的整流电压。

对于逆变器也是类似的，当b=常数时有

当换向角增加超过30°时，根据相邻桥换向时的整流突出部分，当a=0°时整流器当前阀的过零点向右移动，在换向结束前当前阀不能投入工作，结果出现了被迫延迟角a_5—6。此时换向角是不变的，等于30°。

当阀同时以5～6个一组工作时，随着电流的进一步增加，状态5过渡到状态5—6。然后当g=60°常数时，开始状态6，此后是直流母线极—极之间接近短路的状态6—7和状态7—8。标幺值下12相制整流器的外部特性如图11.12所示。

双桥式变流器的主要状态是4—5，运行经验显示（如伏尔加格勒—顿巴斯的直流输电线路），在其他状态下（5，5—6）变流器工作是不稳定的。

另外，还发现了一个与变流变压器工作条件有关的12相制特点：当桥串联时，变压器阀绕组的绝缘不只是受到交流电压的作用，还受直流电压的作用，存在所谓的直流电压压差（见图11.13）。

图11.12 12相制整流器的外部特性

图11.13 变压器阀绕组上直流电压的压差示意图

星形联结的阀绕组中性点相对极电压是桥整流电压的一半。如果此极接地，中性点电压将附加到相电压上，作用于阀绕组的主绝缘相电压。如果桥是被前面的串联桥与接地点隔离，这个桥的中性点对地电压将等于前面桥整流电压的和加上此桥整流电压的一半。

当阀绕组连接成三角形时，应该计及相—地电压，其直流成分同样等于桥整流电压的一半。因此，当N个桥串联时，第N个桥中性点—地的直流电压将由下面的方程确定：

U_н.з=（N-1）U_dM+U_dM/2 （11.17）

由此，要加强变流变压器阀绕组的绝缘，最终其结构复杂。