变压器漏感对整流电路的影响研究

邓 欣，李 强，吴景培，成卓敏，荣 军



变压器漏感对整流电路的影响研究

邓 欣，李 强，吴景培，成卓敏，荣 军

（湖南理工学院信息与通信工程学院，湖南岳阳414006）

以三相半波可控整流电路为例，分析了变压器漏感对整流电路的影响。首先理论分析了变压器漏感的对整流电路的影响，然后推断了换相重叠角与延迟角以及变压器漏感之间的关系。最后通过MATLAB/Simulink中对变压器漏感对整流电路的影响进行仿真验证，实验结果表明漏感会导致换相时电压和电流的波形出现“断层”现象，而且漏感的大小和触发角大小会影响换相重叠角大小。

三相半波可控整流电路 变压器 漏感 仿真

0 引言

在整流电路的实际运用中，变压器绕组总有漏感。这是由于电感对电流的变化起着阻碍作用，电感电流不能突变，因此换相过程不能瞬间完成，而是将持续一段时间。一般在整流理论分析中，忽略了漏感对整流电路的影响，因此在实际应用中是有影响的。为了进一步分析漏感对整流电路的影响，本文以三相半波可控整流为例，首先阐述了漏感对其整流的影响，然后通过仿真软件得出了换相重叠角与漏抗X以及触发延迟角之间的关系，为整流电路的实际应用提供参考。

1 变压器漏感对整流电路影响的工作原理介绍

图1为考虑变压器漏感时的三相半波可控整流电路带电感负载的电路图及波形。假设负载中电感很大，负载电流为水平线[1]。

图1所示的电路在交流电源的一周期内有三次晶闸管换相过程，因各次换相过程情况一样，这里只分析从VT1换相至VT2的过程。在时刻之前VT1导通，时刻触发VT1，VT1导通，此时因a、b两相均有漏感，故、均不能突变，于是VT1和VT1均同时导通，相当于将a、b两相短路，两相电压差为，它在两相组成的回路中产生环流如图所示。由于回路中有两个漏感，是逐渐增大的，而是逐渐减小的。当增大到等于时，，VT1关断，换流过程结束。换相过程持续的时间用电角度表示，称为换相重叠角。换相重叠角的计算过程如下：负载电压为：

图1 考虑变压器漏感时的三相半波可控整流电路及波形

由式（1）可得：

（2）

继而得到：

（5）

式（5）变形可以得到：

2 考虑变压器漏感时三相半波可控整流电路MATLAB/Simulink的建模与仿真

图2 考虑变压器漏感时的三相半波可控整流电路的仿真模型

2.1 仿真模型

为了方便仿真，将变压器次级端直接由三个交流电源代替，然后用三个独立的电感代替变压器次级边的漏感，其在MATLAB/Simulink仿真模型如图2所示。图2的所示仿真模型主要由3个交流电源，3个电感，3个晶闸管，1个阻感性负载等构成[2]。为了通过仿真实验验证文中换相重叠角与漏抗，以及触发延迟角之间的关系，将漏感分别设置为漏感参数：L=0.001 H、L=0.003 H、L=0.005 H。另外在保持漏感参数保持为L=0.001 H的情况下，将触发延迟角分别设置为=30°、=60°，研究三者之间的关系。

2.2 仿真结果及其分析

考虑变压器漏感时三相半波可控整流电路的仿真结果分别如图3和图4所示。其中图3(a)、(b)和(c)分别为漏感L为0.001 H、0.003 H和0.005 H，并且保持触发延迟角为30°的仿真波形。图4(a)、和(b)分别为触发延迟角为30°和45°，并且保持漏感为0.001 H的仿真波形。从图3可以清楚看到，当漏感漏感L变大时，也就是漏抗增大时，换相重叠角越大，也就意味着输出负载平均电压越低，这是不利的。从图4也可以清楚的看到，当触发延迟角越大，其换相重叠角越大。从而验证了变压器漏感对整流电路的影响理论分析的正确性。

(a)=30°L=0.001 H的仿真波形

(b)=30°L=0.003 H的仿真波形

(c) α=30°LB=0.003 H的仿真波形

3 结束语

本文首先分析了变压器漏感对三相半波整流电路的影响，然后通过MATLAB/Simulink仿真软件对其进行了仿真，其仿真结果与理论分析完全一致，另外也可以通过仿真实验得出以下结论：

(a)L=0.003H，30°的仿真波形

(b)L=0.003 H，45°的仿真波形

图4 漏感保持不变触发延迟角变换时仿真波形

第一：由于换相重叠角的出现，整流输出电压平均值U降低；第二：换相重叠角的出现，使得整流电路的工作状态增多；第三：换相重叠角的出现，导致晶闸管的d/d减小，有利于晶闸管的安全开通，因此有时可以人为的串入进线电抗器以抑制晶闸管的d/d；第四：换相时晶闸管电压出现缺口，产生正的d/d，可能使晶闸管误导通，为此必须加吸收电路；第五：换相使电网电压出现缺口，成为干扰源，这是要极力避免的。

[1] 王兆安, 刘进军. 电力电子技术, 北京: 机械工业出版社, 2009.

[2] 谢涛, 荣军, 何凯, 等. 单相桥式整流电路在MATLAB中的建模与仿真[J]. 电子技术, 2014, 3(3): 19-22.

Influence of Transformer Leakage Inductance on Rectification Circuit

Deng Xin, Li Qiang, Wu Jingpei, Cheng Zhuomin, Rong Jun

（Department of Information and Communication Engineering,Hunan Institute of Science and Technology,Yueyang 414006, Hunan, China)

TM46

A

1003-4862（2017）04-0055-03

2016-09-15

邓欣（1997-），男，本科。研究方向：自动控制。