多相整流變壓器輸出電壓不平衡及其影響的研究.pdf

1、整流變壓器輸出電壓不平衡是多相整流系統(tǒng)常見的電能質(zhì)量問題,其會(huì)導(dǎo)致整流系統(tǒng)輸入電流含有非特征次諧波、各整流器件導(dǎo)通電流不等、負(fù)載電壓紋波系數(shù)增大等一系列問題,因而受到越來越多的重視。隨著對電能質(zhì)量要求的提高和多相整流系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用,如何抑制整流變壓器輸出電壓不平衡對多相整流器的影響,已成為一個(gè)研究熱點(diǎn)。本文以六相整流系統(tǒng)為例,定量分析了變壓器輸出電壓不平衡對多相整流系統(tǒng)的影響,并提出了相應(yīng)的抑制措施。本文主要研究內(nèi)容如下:
　　建

2、立了六相整流變壓器的全解耦不對稱模型,并應(yīng)用該模型定性分析了變壓器結(jié)構(gòu)不對稱對六相整流系統(tǒng)的影響。根據(jù)整流變壓器耦合電路的特點(diǎn),建立了支路電壓、節(jié)點(diǎn)電壓、支路電流和節(jié)點(diǎn)電流之間的關(guān)系,進(jìn)而得到了節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣,應(yīng)用該矩陣建立了三角形聯(lián)結(jié)自耦變壓器、雙反星形整流變壓器和△/Y/△整流變壓器的全解耦不對稱模型;該模型易于實(shí)現(xiàn),且包含各節(jié)點(diǎn)聯(lián)結(jié)特點(diǎn)及變壓器電氣參數(shù)等信息,可模擬變壓器結(jié)構(gòu)不對稱對其繞組電壓和輸出電壓的影響;相應(yīng)仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明

3、,所建模型可有效模擬變壓器結(jié)構(gòu)不對稱時(shí)的變壓器狀態(tài),為定性分析變壓器結(jié)構(gòu)不對稱對多相整流系統(tǒng)的影響提供了保障。
　　為簡化多相整流系統(tǒng)模型,分析了整流變壓器輸出電壓與整流變壓器結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)輸入電壓之間的定量關(guān)系。整流變壓器結(jié)構(gòu)不對稱和系統(tǒng)輸入電壓不平衡是整流變壓器輸出電壓不平衡的主要原因。通過分析變壓器繞組匝數(shù)變化對其輸出電壓的影響,建立了變壓器輸出電壓不平衡度與變壓器結(jié)構(gòu)的定量關(guān)系,給出了電壓不平衡度隨變壓器各相匝比的變化規(guī)律;研

4、究了過移相和欠移相對多相整流系統(tǒng)的影響,仿真結(jié)果表明,雖然過移相和欠移相時(shí)變壓器輸出電壓不平衡度等于零,但由于變壓器輸出電壓不滿足多相整流系統(tǒng)的移相要求,導(dǎo)致輸入電流 THD值和負(fù)載電壓紋波系數(shù)增大;研究了變壓器結(jié)構(gòu)對稱時(shí)系統(tǒng)輸入電壓對變壓器輸出電壓不平衡度的影響,理論分析表明,結(jié)構(gòu)對稱的變壓器不會(huì)改變輸出電壓不平衡度;應(yīng)用上述分析,可將六相整流系統(tǒng)簡化為三相半波整流電路的串、并聯(lián)。
　　為定量分析變壓器結(jié)構(gòu)不對稱和系統(tǒng)輸入電壓不

5、平衡對多相整流系統(tǒng)電能質(zhì)量的影響,建立了多相整流系統(tǒng)的解析模型。分析發(fā)現(xiàn),六相半波整流系統(tǒng)可以簡化為兩個(gè)三相半波整流電路的并聯(lián),六相全橋整流系統(tǒng)可由四個(gè)三半波整流電路串、并聯(lián)得到,因此,三相半波整流電路是六相整流系統(tǒng)的基本電路。根據(jù)三相半波整流電路分段線性、全局非線性的特點(diǎn),將其工作過程劃分為正常導(dǎo)通和換相兩個(gè)階段,分別列寫兩個(gè)階段的微分方程,并應(yīng)用拉普拉斯變換獲得各階段的時(shí)域穩(wěn)態(tài)解,進(jìn)而得到輸入電流和負(fù)載電壓的傅立葉級數(shù)表達(dá)式。仿真結(jié)

6、果表明,應(yīng)用解析模型所得結(jié)果與Matlab仿真模型所得結(jié)果一致。由于解析模型在相同運(yùn)算步長下,運(yùn)算時(shí)間短,因此具有更高的應(yīng)用價(jià)值。同時(shí),仿真結(jié)果表明,變壓器結(jié)構(gòu)不對稱和輸入電壓不平衡均會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)輸入電流中含有非特征次諧波。
　　提出了一種升壓型自耦變壓器拓?fù)?并將其與諧波抑制電抗器相結(jié)合,有效抑制了變壓器結(jié)構(gòu)不對稱和輸入電壓不平衡產(chǎn)生的非特征次諧波。通過分析多相整流系統(tǒng)對整流變壓器輸出電壓的要求,提出了一組變壓器移相角,并以移相角