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    快恢復二極管并聯應用的均流問題

    作者:海飛樂技術 時間:2018-05-25 08:56

     電解用整流器的輸出功率極大,每個整流臂往往由十幾個乃至數十個整流元件并聯組成,均流問題十分突出。關于電流不平衡的產生原因和解決措施,可參看本站有關電力電子快恢復二極管串、并聯技術的文章,此處僅提示結構設計中的一些注意點。
      1)當并聯快恢復二極管數很多,在結構上形成分支并聯回路時,可以將快恢復二極管按正向壓降接近程度分級分組,在可能流過較大電流的支路里,裝配正向壓降稍大的元件組。
      2)在快恢復二極管開通前后陽極-陰極間電壓較高、開通后電流上升率較大時,常選用開通時間盡量一致的快恢復二極管。但由于快恢復二極管參數可選擇的自由度太小,為了經濟和維修更換方便,常和電路補償方法結合使用。采用補償后能使元件開通時間的分散度在5~6µs左右較合適。補償方法可以在每個快恢復二極管支路中串入均流電抗器,或者將整流變壓器閥側線圈多分幾組,減少每個線圈支路中的快恢復二極管數。
      3)實際上,裝置在結構安排上不能做到完全對稱的程度,因此存在著因并聯元件布線長短不同引起的電流不平衡和電流匯流出入口位置不同引起的電流不件數較多時,采用圖1中I的配置方式,可使不平衡度較小。

    圖1 匯流位置引起的電流不平衡 
    圖1 匯流位置引起的電流不平衡
    a)快恢復二極管配置  b)電流分布
      4)也存在僅僅某一臂受其他相的影響而產生電流不均衡,這往往是互感產生的影響,規律較難尋找,必須從幾何位置的配列上檢測互感。
      5)除了原理上分析的各種不均流因索和相應采取的均流措施外,元件裝配的質量優劣對電流平衡影響很大,必須給予充分重視??旎謴投O管的陰極、陽極和散熱導體的貼合應緊密,保持一定的壓力,防止產生不平衡電壓。在電源裝置從裝配地運往現場安裝后,還須作一次全面檢查,并復試每臂均流情況。圖2是采用雙孔內水冷母線(兼作散熱器)的螺旋形快恢復二極管和平板形快恢復二極管的裝配圖。對于螺旋形快恢復二極管應保證元件螺栓中心與散熱母線螺孔中心良好的重合性以及接觸面的平整。對于平板形快恢復二極管,除要求接觸面平整外,還應對壓緊的球頭螺栓施以一定的扭力矩(圖示快恢復二極管所施加扭力矩為(50N·m±5N·m),以保證快恢復二極管管芯和散熱器之間,有一定的接觸壓力。
    圖2 半導體快恢復二極管裝配圖 
    圖2 半導體快恢復二極管裝配圖
      a)平板形快恢復二極管 b)螺旋形快恢復二極管
      6)電流平衡一般要經過一段時間后才能穩定。緊固部件的松動或快恢復二極管的劣化都會破壞均流,因此對使用中的整流器還需要作定期檢查維護。  圖3a是12個快恢復二極管并聯的均流試驗實測結果,從圖3b可見電流不平衡程度與負載電流成反比關系。
    圖3 并聯元件電流分配試驗實例 
    圖3 并聯元件電流分配試驗實例
    a)12個快恢復二極管并聯  b)不平衡率與負載的關系  圖4是上述試驗中有代表性的三個快恢復二極管,因開通時間差而形成的電流不平衡情況。
    圖4 開通時間差形成的電流不平衡實例 
    圖4 開通時間差形成的電流不平衡實例
    a) ld =115A, (2ms, 77A) / 每格, a =54°
    b) ld =260A, (2ms, 77A) / 每格, a=54°
    c) Ia =700A, (2ms, 154A) / 每格, a=54°



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