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)常見的電能質量問題,其會導致整流系統(tǒng)輸入電流含有非特征次諧波、各整流器件導通電流不等、負載電壓紋波系數增大等一系列問題,因而受到越來越多的重視。隨著對電能質量要求的提高和多相整流系統(tǒng)的廣泛應用,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,已成為一個研究熱點。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,并提出了相應的抑制措施。本文主要研究內容如下:
　　建

2、立了六相整流變壓器的全解耦不對稱模型,并應用該模型定性分析了變壓器結構不對稱對六相整流系統(tǒng)的影響。根據整流變壓器耦合電路的特點,建立了支路電壓、節(jié)點電壓、支路電流和節(jié)點電流之間的關系,進而得到了節(jié)點導納矩陣,應用該矩陣建立了三角形聯(lián)結自耦變壓器、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;該模型易于實現(xiàn),且包含各節(jié)點聯(lián)結特點及變壓器電氣參數等信息,可模擬變壓器結構不對稱對其繞組電壓和輸出電壓的影響;相應仿真和實驗結果表明

3、,所建模型可有效模擬變壓器結構不對稱時的變壓器狀態(tài),為定性分析變壓器結構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構和系統(tǒng)輸入電壓之間的定量關系。整流變壓器結構不對稱和系統(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構的定量關系,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,仿真結果表明,雖然過移相和欠移相時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,導致輸入電流 THD值和負載電壓紋波系數增大;研究了變壓器結構對稱時系統(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,結構對稱的變壓器不會改變輸出電壓不平衡度;應用上述分析,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構不對稱和系統(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。根據三相半波整流電路分段線性、全局非線性的特點,將其工作過程劃分為正常導通和換相兩個階段,分別列寫兩個階段的微分方程,并應用拉普拉斯變換獲得各階段的時域穩(wěn)態(tài)解,進而得到輸入電流和負載電壓的傅立葉級數表達式。仿真結

6、果表明,應用解析模型所得結果與Matlab仿真模型所得結果一致。由于解析模型在相同運算步長下,運算時間短,因此具有更高的應用價值。同時,仿真結果表明,變壓器結構不對稱和輸入電壓不平衡均會導致系統(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撲,并將其與諧波抑制電抗器相結合,有效抑制了變壓器結構不對稱和輸入電壓不平衡產生的非特征次諧波。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