谐波屏蔽变压器的谐波等效模型及其阻抗灵敏度分析

谐波屏蔽变压器是一种结合了变压器技术和滤波器技术的多功能变压器。为了分析系统阻抗对谐波屏蔽变压器谐波传递特性的影响,首先给出了两种谐波屏蔽变压器的拓扑结构;在忽略系统阻抗和考虑系统阻抗两种条件下,分别建立了两种谐波屏蔽变压器的谐波数学模型;并引入灵敏度函数的定义,分析了系统阻抗和滤波绕组等值阻抗对网侧谐波电流的灵敏度,分析结果表明:网侧谐波电流对系统阻抗的灵敏度很小,可忽略不计;但它对滤波绕组等值阻抗的灵敏度较大,这为谐波屏蔽变压器的阻抗设计及系统集成设计提供了重要的理论指导;最后,建立了采用两种谐波屏蔽变压器的整流系统仿真模型,仿真结果验证了理论分析的正确性。     

新型直流输电系统典型谐波分布特性分析

研究直流输电系统的谐波特性有助于分析谐波在电气设备、系统中的分布特点和谐波对电气设备的作用程度。介绍了一种基于新型换流变压器的直流输电系统及其采用的感应滤波技术,建立了采用新型换流变压器及其感应滤波系统和采用传统换流变压器及其交流无源滤波系统时表征直流输电系统谐波特性的数学模型,并从理论上对比分析了2种滤波技术对直流输电系统谐波特性的影响,表明感应滤波技术能在阀侧绕组有效实现谐波屏蔽,从而避免传统滤波方式在网侧实施谐波抑制给换流变压器带来的不利影响。通过动模试验验证了理论分析的正确性。     

新型换流变压器的谐波电流分析与计算

介绍了一种新型换流变压器,利用新型换流变压器绕组接线的特点,提出了一种全新的滤波和无功补偿方案。简要分析了新型换流变压器谐波屏蔽原理。针对高压直流输电系统中谐波分布的特点,对基于新型换流变压器的直流输电系统中绕组及滤波支路谐波电流进行了详细的分析计算,通过对比仿真结果,表明了谐波电流理论分析计算的正确性,为新型换流变压器绕组线规的选择及滤波器参数设计提供了科学数据。     

变压器感应滤波技术的发展现状与应用前景

不同于现有的无源滤波与有源滤波,本文提出了一种新型感应滤波技术,其特点是发掘供电变压器的电磁潜能,利用内部耦合绕组在谐波频率下的安匝平衡作用,力求把谐波隔离在二次绕组并就近抑制,避免谐波流窜至一次侧电网而扩大污染和危害,并可有效削弱谐波磁势对供电变压器所产生的不良影响.本文介绍了采用变压器感应滤波技术所开发出的三种类型的新型供电变压器,辩证地阐述了其内部之间的联系及相关的技术实施特点,并对其研究进展和产业化应用情况进行了综述,最后总结了新型滤波技术的实用意义及其应用前景.本文采用系统化分析方法,对变压器感应滤波技术进行了系统的研究,并通过对各种模型试验和样机挂网测量数据的分析,验证了新型感应滤波技术所具有的良好的谐波屏蔽效果.     

节能滤波型变压器及其整流系统关键问题研究

提出了一种基于感应滤波技术的节能滤波型整流变压器及其12脉波整流系统,重点解决现有整流变压器及其系统谐波污染严重、损耗大及效率核算困难等难题。该整流变压器负载绕组采用Y/△结构以抑制5、7次特征谐波,通过滤波绕组及其感应滤波装置对11、13次谐波进行治理与隔离。基于现有的感应滤波技术及其实现条件,新型整流系统谐波抑制效果优良,并可极大降低变压器铁芯的谐波磁通,具有节能的效果。在方案介绍的基础上,重点对新型整流系统的感应滤波技术、效率核算及无功补偿引起的谐波放大等关键技术问题进行分析与研究。仿真结果表明其相关技术问题可以有效解决,且谐波抑制和节能效果良好。     

基于新型换流变压器的谐波治理研究

提出了一种新型换流变压器的设计方案,将无功补偿装置移至换流变压器绕组内部,使其自身具备了自耦补偿和谐波屏蔽的功能,有效地对换流变压器的原副边绕组进行滤波,从而克服了无功功率和谐波给变压器带来的绕组和铁心中增大附加发热和噪音与振动问题,大大降低了换流变压器的负载损耗。     

自耦补偿与谐波屏蔽换流变压器的接线方案和原理研究

针对传统换流变压器和滤波方式存在的问题,对一种新型的自耦补偿与谐波屏蔽换流变压器进行研究.该换流变压器阀侧绕组采用延边三角形接线,为3倍次谐波电流提供通路;通过匝比配合,实现12脉波换流;其延边绕组与公共绕组构成自耦变压器接线,可减少换流器换向时的电流冲击;在公共绕组上连接滤波支路,并调至谐振点,配之以变压器巧妙的零阻抗设计,可以在阀侧实现无功补偿,可实现网侧绕组中无5、7、11、13次特征谐波,即谐波屏蔽.仿真结果表明论文的理论分析正确;这种新型换流变压器可大大减少网侧绕组中的谐波含量,降低谐波在变压器中引起的损耗和噪音,同时可降低换流变压器的设计容量和绝缘设计的难度,将有很好的应用前景.     

新型换流变压器在矿井电网谐波抑制中的应用研究

消除提升机变流装置的谐波是煤矿电网谐波治理的主要目标。在矿井提升机谐波治理中大多采用无源型滤波器在交流电源侧滤波,由此换流器产生的大量谐波和无功电流通过阀侧绕组后,必然会在网侧绕组中产生一定的谐波和无功电流。为克服这一缺点,采用一种新型的滤波方式,即阀侧绕组采用延边三角形接法,并在中心抽头处接无源滤波器,绕组利用安匝平衡原理可以起到无功补偿和谐波屏蔽作用。它代替传统的换流变压器在整流电源系统中的应用,不仅为无功补偿和谐波屏蔽提供了新的手段,并可降低换流变压器的绝缘设计难度和设计容量,具有较好的经济效益。     

集成电抗型电力感应调控滤波系统

为满足电气装备高功率密度的发展趋势,提出一种集成电抗型电力感应调控滤波系统(controllable inductive power filtering system with integrated reactor,CIPF-IR)。感应滤波技术充分发挥变压器电磁潜能,使谐波电流被屏蔽在变压器低压侧;集成滤波电抗通过将特定变压器绕组与供电绕组功率解耦,实现电气设备的小型化设计。介绍了新型变压器,并获得其电感矩阵;建立CIPF-IR系统的等效电路模型和数学模型,探讨集成电抗耦合度、虚拟阻抗与谐波滤除率之间的关系,揭示了互感对滤波性能影响。对新型变压器样机进行测试,结果表明:集成电抗器具有良好的线性度、与其他绕组耦合度低等特点;CIPF-IR系统能加强感应滤波性能,减少谐波对变压器损耗;集成电抗与感应滤波绕组结合具有可行性和有效性。     

基于感应滤波的工业整流系统潜在谐波放大及防治措施

在高耗能企业中采用12脉波感应滤波技术能有效治理谐波、低功率因数等电能质量问题。但在实际工程应用中,由于系统阻抗参数波动以及变压器、感应滤波装置参数匹配、设计不当等原因,产生低次谐波电流放大的现象,导致感应滤波系统的滤波性能受到影响,严重时会威胁整个感应滤波系统的安全运行。本文从理论上分析了谐波放大现象的机理,建立了系统谐波作用的数学模型,给出了在变压器滤波绕组侧采取混合有源滤波或对无源滤波装置优化设计两种防治谐波放大的方案。该方案在某电解铝企业得到了应用,有效解决了低次谐波放大现象,仿真及工程现场运行验证了理论分析的正确性。     

基于调谐技术的谐波电能提取利用装置

提出一种新型的基于基波磁通补偿原理与调谐滤波技术相结合,通过三绕组变压器在不取用基波功率的前提下获取电网中谐波电能的装置。通过合理设计变压器的3个绕组阻抗参数,使变压器原边与串联阻容电路形成调谐电路,从而使电网中的谐波电能流入变压器的原边。变压器三次侧绕组根据基波磁通补偿原理消除谐波电能中的基波无功;使二次侧绕组提取到不含基波无功的谐波电能,并经过变频装置变为可直接利用基频电能。在此基础上,利用Matlab对其稳态特性进行了仿真研究,并与直接滤波效果进行了对比,证明该原理的正确性。     

Novel active filter system composed of inverter bypass circuit for suppression of harmonic resonance

We have developed a novel harmonic compensation system consisting of shunt LC filters on the load side, a step‐down transformer on the receiving end, and a small‐capacity active filter with one end connected to the secondary winding of the transformer and the other to the load bus. The active filter which constitutes the bypass circuit for the main service transformer is current‐controlled to give adequate damping of the harmonic resonance caused by the inductance behind the load bus, especially at lower harmonic frequencies. We have installed this new compensation system in combination with a TCR‐type SVC and shunt LC filters at the Yamanashi Maglev Test Line. We present an outline of the reactive power and harmonic current compensation systems, and harmonic resonance test results which show satisfactory performance of the active filter. © 1999 Scripta Technica, Electr Eng Jpn, 129(1): 82–90, 1999     

单相家用电器负载瞬时谐波补偿的应用研究

将用1个PLL电路、4个乘法器、2个LPF、2个加法器实现单相电路瞬时谐波电流检测的方法应用于家用电器谐波补偿用有源电力滤波系统中,通过计算机仿真研究其控制性能,并构成了缩小变压器模型的实验系统进行实验,通过仿真及实验结果证明了单相瞬时谐波电流检测方法在实际系统中的实用性。     

基于换流变压器高压直流输电系统建模与仿真

本文提出了一种自耦补偿与谐波屏蔽的新型换流变压器,阐述了新型换流变压器的接线方案和谐波抑制机理;建立了新型换流变压器谐波模型,分析了绕组的谐波电流,推导出使新型换流变压器网侧绕组谐波电流为零的条件。最后针对具体的新型高压直流输电平台模型给出了滤波装置设计实例,分析仿真计算结果表明,本文提出的新型换流变压器原理正确,参数选择合理,滤波效果好,总谐波含量小,在谐波治理方面实现了新突破,具有良好的应用前景。     

电容式电压互感器谐波测量方法研究

针对电容式电压互感器(capacitor voltage transformer,CVT)谐波测量数据准确度无法满足电能质量监测系统要求的问题,文中提出了一种具有谐波测量功能的CVT的实现方案,通过在常规CVT的分压器低压端串入电容C3,利用电容分压原理获得电网谐波测量信号。建立了该CVT的宽频等效电路模型,分析电容C3两端输出电压在谐波频段内的变化情况,明确了影响其频率特性的关键参数。并基于此方案研制了1台110 kV具有谐波测量功能的CVT样机,通过了型式试验并开展了谐波准确度试验,试验结果表明,在2~50次谐波信号测量范围内,该样机满足电能质量监测设备谐波要求,进一步验证了所提方案的有效性。     

一种高压大容量有源电力滤波器研究

提出一种新型的基于变压器谐波电流补偿的高压大容量有源电力滤波器。变压器采用副方多补偿绕组结构,原方绕组与谐波负载相并联,副方补偿绕组分别与逆变器相联。实时检测变压器原方绕组的谐波电流,通过逆变器产生与原方绕组谐波电流成比例的谐波补偿电流注入变压器副方多补偿绕组中。当原、副方绕组的谐波电流满足谐波电流补偿条件时,变压器原方绕组对谐波电流呈现近似为零的低阻抗,而对基波电流呈现很大的励磁阻抗,从而输导高压电力系统中的谐波电流流入变压器支路。仿真结果证明了这种滤波新原理的正确性。     

多脉波整流电路在直驱式风力发电中的应用

直驱式风力发电系统的应用越来越广泛,为此有必要对其整流变换部分的实用电路之一,即多脉波整流电路进行研究。该电路拓扑采用两个六脉波整流器串联,并通过移相变压器实现多脉波输出。通过相位补偿,其交流侧可以得到THD<3%的正弦电流。由于电路中只使用无源器件,并且在达到同样性能的前提下,比其他整流电路所用器件少很多,因此降低了整个系统的成本。此外,与其他多脉波整流器相比,可以附加一个额外的低功率谐波注入电路,以进一步提高该拓扑结构抑制谐波的性能。仿真和实验证明,多脉波整流电路具有高功率因数、低谐波特性,非常适合用于直驱式风力发电系统。     

An Estimation Method to Determine Equivalent Circuit Parameters for Harmonic Analysis

This paper proposes a new estimation method to determine arbitrary circuit parameters for the harmonic analysis of a distribution network. Harmonic analysis is important in maintaining electric power quality. An interesting phenomenon, a temporary cut‐down of the harmonic voltage level at dawn, even if demand is slightly increasing at this time, is often observed in actual power systems. This paper proposes to utilize observations of this phenomenon to estimate circuit parameters. In addition, it is claimed that a detailed equivalent circuit is preferable to a conventional simplified equivalent circuit for explaining the phenomenon. This paper also discusses the usefulness of the Harmonic Characteristics Curve, which is proposed in this paper as a new concept, at the secondary winding of the distribution transformer, and the correlation of PQ, the monitored values of the active and reactive power at the secondary winding of distribution transformer. This correlation should determine the equivalent fundamental frequency admittance of the shunt capacitors installed for distribution lines. © 2014 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 187(1): 16–23, 2014; Published online in Wiley Online Library ( wileyonlinelibrary.com ). DOI 10.1002/eej.22451     

单相电路谐波抑制技术的研究

通过分析变压器负载侧和控制侧的谐波电流对电源电流的影响,提出一种新的谐波抑制方案--基于变压器磁路控制的谐波抑制技术.在传统电力变压器上附加控制绕组,通过控制绕组注入相应的谐波电流,抑制负载绕组弓l起的谐波,从而使变压器原边电流不含相应的谐波.该方案使变压器在电网中不仅起电能传输和变压的作用,并且可用于电能质量控制.理论分析和仿真研究验证了该方法的有效性.     

12脉波整流电路与电源变压器结构型式

以6脉波整流电路为基础,着重研究12脉波整流电路与电源变压器结构型式,并对其产生谐波电流进行分析和计算,阐述了12脉波整流机组的连接方式,由此可以很好地抑制6脉波整流电路中某些特定次数的高次谐波。通过调整每台变压器网侧的匝数来改变电抗,对电流分配有调节作用,完全可使两台整流电路达到负荷电流平衡分配。