專利名稱：：干式整流變壓器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本實(shí)用新型屬于整流變壓器
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體為一種干式整流變壓器。
背景技術(shù)：
：電力電子技術(shù)的應(yīng)用已深入到工業(yè)生產(chǎn)和社會(huì)生活的各個(gè)領(lǐng)域，而其負(fù)面效應(yīng)也日益明顯，電力電子裝置的開關(guān)動(dòng)作向電網(wǎng)中注入了大量的諧波和次諧波分量，導(dǎo)致了交流電網(wǎng)中電壓和電流波形的嚴(yán)重失真，從而替代了傳統(tǒng)的變壓器等鐵磁材料的非線性引起的諧波，成為最主要的諧波源。傳統(tǒng)的整流裝置中，由于整流變壓器結(jié)構(gòu)上的原因，并不能夠起到諧波抑制作用，諧波仍然通過(guò)變壓器進(jìn)入電網(wǎng)，從而影響電網(wǎng)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的問(wèn)題是電網(wǎng)中存在大量諧波干擾，現(xiàn)有整流變壓器不能夠起到諧波抑制作用，諧波仍然通過(guò)變壓器進(jìn)入電網(wǎng)，從而影響電網(wǎng)本實(shí)用新型的技術(shù)方案是干式整流變壓器，包括原邊繞組和副邊繞組，原邊繞組為一高壓繞組，星形連接；副邊包括一個(gè)中壓繞組和一個(gè)低壓繞組，中壓繞組為星形連接，與濾波器支路相連，低壓繞組為三角形連接，接整流器。本實(shí)用新型采用單柱繞組結(jié)構(gòu)，所設(shè)三個(gè)繞組按低壓一中壓一高壓排列。根據(jù)變壓器磁勢(shì)平衡定律，設(shè)高壓繞組匝數(shù)wl，電流為i,，中壓繞組匝數(shù)w2，電流為i2,低壓繞組匝數(shù)w3，電流為i3。由于整流器的單向?qū)щ娮饔?，低壓繞組電流i3為非正弦波形，里面包含了諧波成分，在理想狀態(tài)時(shí)諧波電流有5，7，11，13次…諧波成分，如式所示I3=2VTId[sinwt+Z(-1)—si畫t]，k=l，2，3…這樣可以把i3的各次諧波當(dāng)作激勵(lì)源，磁路中就有諧波電流的主磁通，以5次諧波做分析，i35表示低壓繞組5次諧波電流，F(xiàn)35表示低壓繞組5次諧波磁勢(shì)，0^表示5次諧波勵(lì)磁磁通，如圖3。忽略5次諧波勵(lì)磁磁勢(shì)，磁勢(shì)平勢(shì)平衡方程可以寫出為F35=F15+F25.則FfF35-F25，當(dāng)F^&時(shí)，F(xiàn)l5=0，即網(wǎng)側(cè)5次諧波電流i35=0，本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)消除諧波電流的干擾。如圖4，本實(shí)用新型單相等效阻抗電路圖，諧波電流等效為諧波電流源,三個(gè)短路阻抗為ZK,2、Zk,3、ZK2:,，分別為高壓與中壓之間短路阻抗、高壓與低壓之間短路阻抗、中壓與低壓之間短路阻抗。Z,、Z2、Z3分別為高壓繞組、中壓繞組和低壓繞組的等效漏阻抗，它們之間滿足下列關(guān)系Z產(chǎn)(ZK12+Zki3-Zk2》/2(1)Z2=(ZK12+Zk2:「Zk':i)/2(2)(Zk13+Zki廠Zk|2)/2(3)通過(guò)變壓器設(shè)計(jì)使Z2接近為0，且Z遠(yuǎn)大于Z2，諧波電流絕大部分經(jīng)Z2支路通過(guò)，Z,幾乎不流諧波電流，即諧波電流不反饋到原邊，這樣就起到了諧波屏蔽作用。本實(shí)用新型能夠達(dá)到諧波屏蔽及無(wú)功補(bǔ)償?shù)淖饔?，根?jù)磁動(dòng)勢(shì)平衡理論，閥側(cè)繞組諧波電流產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)基本上被中壓繞組感應(yīng)的相對(duì)應(yīng)次數(shù)的諧波磁動(dòng)勢(shì)相抵消；中壓繞組的等效阻抗與其他繞組等效阻抗相比很小,有利于濾波器的調(diào)諧；集變壓器功能與濾波器功能于一身，對(duì)改善變壓器性能，降低變壓器損耗都有明顯的效果。本實(shí)用新型提高了變壓器的性能，這是以往傳統(tǒng)整流變壓器所不具備的。圖1為本實(shí)用新型單柱繞組結(jié)構(gòu)圖。圖2為本實(shí)用新型外接電路示意圖。圖3為本實(shí)用新型單相三個(gè)繞組磁動(dòng)勢(shì)示意圖。圖4為本實(shí)用新型單相三個(gè)繞組等效阻抗電路示意圖。圖5為三相橋式整流電路。圖6為中壓繞組連接的單調(diào)諧濾波器組示意圖。圖7為本實(shí)用新型系統(tǒng)仿真電路。圖8為本實(shí)用新型系統(tǒng)仿真負(fù)載時(shí)直流電流Id波形。圖9為本實(shí)用新型系統(tǒng)仿真下未投濾波器時(shí)網(wǎng)側(cè)電流波形。圖10為本實(shí)用新型投入單調(diào)諧濾波器時(shí)網(wǎng)側(cè)電流波形。具體實(shí)施方式如圖l，干式整流變壓器，包括原邊繞組和副邊繞組，單柱繞組結(jié)構(gòu)，所設(shè)繞組按低壓一中壓一高壓排列，原邊繞組為一高壓繞組，星形連接；副邊為一個(gè)中壓繞組和一個(gè)低壓繞組，中壓繞組為星形連接，與濾波器支路相連，低壓繞組為三角形連接，接整流器，如圖2。工業(yè)上廣泛應(yīng)用三相橋式整流電路，下面以連接橋式整流器來(lái)說(shuō)明本實(shí)用新型。如圖5，當(dāng)橋式整流電路中的觸發(fā)角0《3《兀/3時(shí)，直流輸出平均電壓Ud=l.35U2Lcos3;當(dāng)觸發(fā)角冗/3<3<2;7"/3時(shí)，直流輸出平均電壓Ud=2.34U2[l+cos(;r/3+3)]，其中Lk為閥側(cè)線電壓，1)2為閥側(cè)相電壓。對(duì)于電感性負(fù)載,由于電流是連續(xù)的，晶閘管的導(dǎo)通角總是2;r/3，Ud=l.35U2Lcos3，12=0.816Id，12為變壓器二次側(cè)電流有效值，Id為直流電流。當(dāng)5=0'時(shí)，12在理想狀態(tài)下根據(jù)傅立葉級(jí)數(shù)分解，12=^Id[sinwt+Z(-l)丄sinnwt],k=l,2,3…，可以看出12中含有5、7、11、13等幅值較大的主要次諧波電流。對(duì)于功率因素，不考慮換相角的影響，2=v^，式中v為基波因數(shù)，v=0.955;A為位移因數(shù)，cos3。中壓繞組連接濾去5、7、11及13次主要特征諧波的LC濾波器，如圖6。LC濾波器也稱為無(wú)源濾波器，是由濾波電容器、電抗器和電阻器適當(dāng)組合而成的濾波裝置，與諧波源并聯(lián)，除起濾波作用外還兼顧無(wú)功補(bǔ)償?shù)男枰C濾波器又分為單調(diào)諧濾波器、高通濾波器用雙調(diào)諧濾波器等幾種。本實(shí)施例的中壓繞組濾波器采用了單調(diào)諧方案，如表2。表1單調(diào)諧濾波器參數(shù)<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行系統(tǒng)仿真，如圖7，包括輸入電源，新型干式整流變壓器模型，整流器模型和負(fù)載，驗(yàn)證變壓器在投入濾波器后具有諧波屏蔽作用。仿真結(jié)果如表2和圖8—10。表2是未投濾波器時(shí)和投入單調(diào)諧濾波器網(wǎng)側(cè)諧波比較，可看出投入單調(diào)諧濾波器后諧波得到很大的抑制。表2網(wǎng)側(cè)諧波比較<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>圖8是一個(gè)直流側(cè)的波形圖，從圖可看出橋式整流的電流是脈動(dòng)的，是閥側(cè)諧波電流的源頭。從圖IO可以看出濾波器有一短暫的過(guò)渡過(guò)程，在這一過(guò)程中，網(wǎng)側(cè)電流波形較不穩(wěn)定，穩(wěn)定運(yùn)行后，與圖9未投濾波器時(shí)對(duì)比，單調(diào)諧濾波器的濾波效果很好。權(quán)利要求1、干式整流變壓器，包括原邊繞組和副邊繞組，其特征是原邊繞組為一高壓繞組，星形連接；副邊包括一個(gè)中壓繞組和一個(gè)低壓繞組，中壓繞組為星形連接，與濾波器支路相連，低壓繞組為三角形連接，接整流器。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的干式整流變壓器，其特征是為單柱繞組結(jié)構(gòu)，所設(shè)三個(gè)繞組按低壓一中壓一高壓排列。3、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的干式整流變壓器，其特征是中壓繞組連接單調(diào)諧濾波器。專利摘要干式整流變壓器，包括原邊繞組和副邊繞組，原邊繞組為一高壓繞組，星形連接；副邊包括一個(gè)中壓繞組和一個(gè)低壓繞組，中壓繞組為星形連接，與濾波器支路相連，低壓繞組為三角形連接，接整流器。本實(shí)用新型能夠達(dá)到諧波屏蔽及無(wú)功補(bǔ)償?shù)淖饔?，根?jù)磁動(dòng)勢(shì)平衡理論，閥側(cè)繞組諧波電流產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)基本上被中壓繞組感應(yīng)的相對(duì)應(yīng)次數(shù)的諧波磁動(dòng)勢(shì)相抵消；中壓繞組的等效阻抗與其他繞組等效阻抗相比很小，有利于濾波器的調(diào)諧；集變壓器功能與濾波器功能于一身，對(duì)改善變壓器性能，降低變壓器損耗都有明顯的效果。本實(shí)用新型提高了變壓器的性能，這是以往傳統(tǒng)整流變壓器所不具備的。文檔編號(hào)H01F27/28GK201229838SQ20082004023公開日2009年4月29日申請(qǐng)日期2008年7月22日優(yōu)先權(quán)日2008年7月22日發(fā)明者朱曙明,華肖申請(qǐng)人:常州特種變壓器有限公司