燃機啟動裝置SFC係統整流電路的Simulink仿真分析
創新點滴
作者：舒楊
摘要：燃氣輪機在啟動時，通過SFC裝置給發電機定子通入變頻電流，使發電機作為電動機帶動機組旋轉直至自持轉速。文章結合SFC裝置，闡述了裝置內的三相十二脈衝全控整流器工作原理，並對電阻負載和阻感負載下整流器輸出的直流進行了分析，對其性能差異進行了比較。
關鍵詞：燃氣輪機；SFC；三相十二脈衝全控整流器；電阻負載；阻感負載 文獻標識碼：A
中圖分類號：TM422 文章編號：1009-2374（2015）21-0035-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.21.018
燃氣輪機組的啟動是通過把發電機作交流同步電動機使用，用一套靜止變頻裝置（Static Frequency Converter簡稱SFC）作為啟動裝置，SFC把頻率可調的交變電流加到發電機定子上，使發電機變成調頻調速電動機方式轉動起來，同軸帶動燃氣輪機啟動，加到定子上的是經變頻器變頻後的交流電源，使得啟動過程按照預先設定的速率加速上升。
1 SFC的設備組成
SFC由相控整流橋、濾波器和逆變器組成。相控整流橋將輸入的工頻交流電壓轉變為可變的直流電壓。濾波器是一個電感，改善整流橋輸出的直流電壓的脈動程度，和整流橋一起組成電流源。逆變器則把電流源輸出的電流逆向變為頻率可變的階梯形的交流電流。
2 三相橋式全控整流電路
整流電路的負載為帶反電動勢的阻感負載。假設將電路中的晶閘管換作二極管，這種情況也就相當於晶閘管觸發角α=0°時的情況。此時，對於共陰極組的3個晶閘管，陽極所接交流電壓值最高的一個導通。而對於共陽極組的3個晶閘管，則是陰極所接交流電壓值最低（或者說負得最多）的一個導通。這樣，任意時刻共陽極組和共陰極組中各有1個晶閘管處於導通狀態，施加於負載上的電壓為某一線電壓。
α=0°時，各晶閘管均在自然換相點處換相。由變壓器二繞組相電壓與線電壓波形的對應關係看出，各自然換相點既是相電壓的交點，同時也是線電壓的交點。在分析ud的波形時，既可從相電壓波形分析，也可以從線電壓波形分析。從相電壓波形看，以變壓器二次側的中點n為參考點，共陰極組晶閘管導通時，整流輸出電壓ud1為相電壓在正半周的包絡線；共陽極組導通時，整流輸出電壓ud2為相電壓在負半周的包絡線，總的整流輸出電壓ud=ud1-ud2是兩條包絡線間的差值，將其對應到線電壓波形上，即為線電壓在正半周的包絡線。由於負載端接得有電感且電感的阻值趨於無窮大，電感對電流變化有抗拒作用。流過電感器件的電流變化時，在其兩端產生感應電動勢Li，它的極性是阻止電流變化的。當電流增加，它的極性阻止電流增加，當電流減小，它的極性反過來阻止電流減小。電感的這種作用使電流波形變得平直，電感無窮大時趨於一條平直的直線。