作者：西安理工大学 席俊国 王若峻 崔杜武 （710048） 西安电力电子技术研究所 张大卫 郑宏 （710061） 来源：《电源技术应用》

摘要：介绍电化学整流电源及其设计，结合国内外发展的情况，对系统设计的目前状况和发展趋势进行了综述。 关键词：电化学整流电源 设计方法

电化学整流电源主要用做铝镁电解、食盐电解、其它金属电解、水电解等设备的直流电源，其特点是提供强大的直流电流，而且必须连续供电；同时由于耗电量大，要求电源效率较高。近年来，随着有色、冶金、化工工业以及功率半导体器件、控制方式和计算机应用的发展，电化学整流电源在设计技术方面也得到了很大的提高，建模、仿真、分析设计在逐步贯穿整个设计过程。

现代电化学整流电源的设计包括主电路设计、控制电路设计、计算机辅助设计、辅助系统设计、计算机监控设计。

1 主电路结构

电化学整流电源由于其容量较大，所以在主电路结构上与普通的整流电路有所区别，因为这个原因，使得无论在电路结构形式还是元器件的选择方面，可以通用的并不是太多。

1．1 电联结方式

常用的电联结方式是双反星形带平衡电抗器联结和三相桥式联结。双反星形带平衡电抗器整流电路多用在低压、大电流的电源中，因为在同样输出电流情况下，它比桥式整流少用一半整流器件，但是它的整流变压器利用率较低，在同等功率情况下，变压器容量比三相桥式整流变压器高20％左右；在电压较高的整流电路中，一般采用三相桥式整流电路，该电路的变压器利用率高，在同等直流功率情况下，可以使用最小容量的整流变压器，从而使整个设备的造价降低。由于三相桥式整流电路性能优越，在大电解电源中得到了越来越广泛的应用。

随着铜材价格上涨导致变压器造价提高，以及元器件的价格逐渐下降，三相桥式联结将成为电化学整流电源的主要联结方式。

1．2 电路结构形式

由于电化学整流电源的最大特点是低电压、大电流、大容量，所以合理地设计整流装置的电联结形式有助于降低电磁干扰、提高器件的均流度和整流设备的电效率。

国内电化学用大电流整流电源多采用“同相逆并联”结构，这种结构特点是消除本相磁场干扰，使整流器件并联易于均流，缺点是整流变压器阀侧绕组结构和接线复杂，导致整流变压器成本高。

欧洲各公司一般不采用同相逆并联结构，而采用自支持非封闭结构，也能达到消除自身磁场干扰、均流性能好的效果，但是在进出线设计不合理时效果很差，若因冷却要求外罩，一般均采用非导磁材料；

在国内，目前出现了同相逆并联准自支持结构，它充分结合了两者的特点，电路结构形式采用同相逆并联技术，而在柜体结构和导电母线排的安装设计上采用类似自支持结构的形式，这些主要是考虑所设计的整流电源的特点和技术要求。

从长远发展角度来看，同相逆并联与自支持结构会并存，它们也是整流电路的两种主要结构形式。

1．3 整流器件选择

对于电化学整流电源，由于电流和功率较大，考虑到器件的并联均流技术，所以整流器件选择余度不是很大，主要是电力整流二极管和晶闸管。

用二极管做为电化学整流电源的整流器件，具有以下特点：

●系统控制电路相对简单；

●电源调压采用整流变压器网侧绕组有载分段调压（粗调）和阀侧绕组串接饱和电抗器调压（细调）的联合调整方式，这样使得整流电路结构较复杂；

●整流输出的稳流控制通过饱和电抗器进行；

●对于操作人员来说操作、维护相对简单。

用晶闸管做为电化学整流电源的整流器件，具有以下特点：