分相控制

分相控制

控制換流閥正向電流周期導通時刻的一種方法。為了改變控制角而設計的快速相位控制,按原理基本上可分為分相控制和等距離脈衝相位控制兩種方式。

基本介紹

  • 中文名:分相控制
  • 外文名:individual phase control
  • 所屬領域:電力
  • 用途:控制換流閥正向電流周期
  • 特點:控制角取決於該閥的換相電壓
  • 類型:相位控制方式
簡介,特點,分類,過分相控制,

簡介

個別相位控制又稱為按相控制或分相控制。所謂相位控制就是根據控制系統所給定的觸發角指令值產生控制晶閘管的觸發脈衝相位。在直流輸電工程發展的初期曾經使用過。控制電路依據每相電壓過零點的時刻,通過移相,形成所需的觸發脈衝。但是當交流電壓不平衡或波形畸變時,各相脈衝間隔就有差異,容易產生非特徵諧波。這些非特徵諧波流入短路容量較小的交流系統中,容易導致諧波不穩定現象,所以最近的直流輸電工程已不再使用這種方式。

特點

這是直流輸電系統早期使用的觸發相位控制方式。這種控制方式的特點是,每個閥整定的控制角取決於該閥的換相電壓。最常用的方法是建立在檢測換相電壓零點的基礎上,從該零點開始計時,經過一個預先確定延時,由相位控制單元發出控制脈衝。這種方法使每個換流閥控制脈衝相位的確定隨各相而定,且延時是相等的,因此也稱為等延遲角控制方式。由於所確定的控制角只與每個閥實際的換相電壓零點有關,因此即使在交流系統發生擾動時(如失去一相交流電壓),預置的控制角在健全相仍能維持。如整流器還需要保持最大可能的直流電壓,則這種方式還是具有一定的優點。
在電源三相電壓對稱和等相位間隔觸發等理想條件下,換流器交流側三相電流中只含有特徵諧波分量,否則將出現一系列非特徵諧波分量。換流器觸發間隔不相等是產生非特徵諧波的主要因素,而且是很敏感的因素。即使換相電壓三相不對稱,只要保持等間隔觸發,所引起的非特徵諧波電流分量將很小,一般不會產生有害的影響。但是分相控制的重要缺點卻在於,當電源三相電壓不對稱時會導致觸發脈衝不等間隔,而產生非特徵諧波。由於在換流站交流側所裝設的濾波器,一般不考慮用來濾除低次非特徵諧波,所以換流器交流側電流中的低次非特徵諧波分量將流人交流系統。如果交流系統相應的諧波阻抗較大,低次非特徵諧波電流在其上形成的壓降將會使交流電壓波形發生明顯的畸變。在一定條件下,交流電壓的畸變又會導致觸發脈衝更加不等間隔,使交流電流中某些低次諧波進一步增大,這又助長了交流電壓的畸變。這種正反饋的結果,將使某些諧波電流達到很大的數值,使直流輸電系統無法正常運行。

分類

分相式控制脈衝產生的方法有以下兩種。
(1)鋸齒波移相原理利用與交流電壓同步的矩形波,在兩個正向換相電壓零點之間積分,產生一個鋸齒波電壓V,並使該電壓與控制電壓V。進行比較,在兩電壓相等時產生一個控制脈衝。該脈衝輸入觸發系統,經過處理後觸發換流閥。
各閥均由一個相同的相位控制單元,只是所加的同步電壓不同、同步電壓取自電壓互感器,接線方式必須與換流變壓器的相同,以保證各閥的同步電壓與換相電壓同相,即兩者瞬時值之間存在正比例的關係。各閥的相位控制單元由鋸齒波發生器和電平比較器構成。
(2)正弦波移相
利用與交流電壓同步的換相電壓經過移相90°後,與控制電壓進行比較,當兩電壓相等時產生一個控制脈衝。以後的過程與鋸齒波移相原理相同。這種移相方式的特點是控制電壓和換流器輸出電壓璣呈線性關係。
不變的穩態情況下,順序發出的觸發信號也是等間隔的;如果交流電源三相不對稱,即使在穩態情況下,各相觸發信號之問也就不是等間隔的,如果換相電壓波形畸形以致順序的過零點不等間隔時也是如此,因此,分相控制雖是等控制,但不能保證換流器的等間隔觸發。同時,雖然從理論上說,分相控制能都達到等口,而實際上由於這種相位控制方式由於控制脈衝是分相產生的(一般有獨立的6條通道),因而控制脈衝的相位誤差較大,一般可達±(3°~5°)。它的優點是在交流系統電壓嚴重不平衡時,仍然可以各自產生控制脈衝,以維持直流系統的運行,所以這種控制方式現在仍廣泛地被採用。近年來,隨著直流輸電容量的增大,分相式控制方式逐漸暴露出其固有的缺點,即相位控制受交流同步電源波形的影響,從而引起了諧波不穩定。因此,這種相位控制方式已逐漸被等距離脈衝相位控制方式所取代。

過分相控制

在電氣化鐵道牽引區段,牽引供電採用單相工頻交流供電方式。為使電力系統三相負荷儘可能平衡,接觸網採用分段換相供電。為防止相間短路,必須在各獨立供電區之間建立分相區,各相間用空氣或絕緣子分割,稱為電分相。在分相區內,接觸網不帶電,列車主斷路器打開,列車惰力運行通過分相區,可有效避免列車帶電通過分相區,造成拉電弧、燒損分相絕緣器、燒損列車機車及供電設備等事故。
目前動車組的過分相控制有手動過分相、自動過分相和ATP過分相三種。手動過分相方式主要用於信號系統故障時的過分相區操作。ATP過分相是指CRH3動車組在300 km/h線路上(如新建的京滬高鐵)運行時,採用ETCS(歐洲列車控制系統)信號控制通過分相區外,其他都採用GFX-3A信號控制。

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