一种新型升压18脉波自耦变压整流器的研究

为使多脉波整流器满足某些特定升压场合对输出直流电压的需求,该文对星形自耦变压器进行优化设计,提出一种直流侧输出电压可变的低容量新型18脉波自耦变压整流器。基于18脉波整流器对新型自耦变压器结构的要求,确定新型自耦变压器的相量图及各绕组之间的匝比关系,设计自耦变压器升压拓扑,给出拓扑的升压范围,分析其工作原理,详细推导电压增益与输入电流总谐波含量、输出直流电压以及整流器所用2种磁性器件等效容量之间的基本关系与变化规律,比较几种不同结构升压整流器系统等效容量。理论分析、仿真结果表明,所提出的自耦变压整流器不仅能够实现18脉波整流,而且具有系统功率密度高,体积小等优点,适合运用于三相四线制升压整流场合。     

之字形自耦变压器移相角影响分析及Matlab仿真

自耦变压器较传统隔离式变压器在一定程度上减小了整流系统的体积,同时自耦变压器由于其对称的设计结构使其在消除谐波、降低负载电压纹波系数方面也优于传统隔离式变压器。为适应升压场合,优化了传统移相角。分析了移相角对12脉波整流系统输入侧电流和负载电压的影响,及对12脉波整流系统之字形自耦变压器等效容量和平衡电抗器等效容量的影响。给出了新的移相角,使之字形自耦变压器能适用于二次侧电压稍大于一次侧电压的升压场合。仿真结果表明,在同匝比条件下,之字形自耦变压器较传统隔离式移相变压器容量小33%且结构对称。     

基于新型升压自耦变压器的12脉波整流系统

为扩展自耦变压器的应用范围,增大其升压比,通过分析多脉波整流系统对移相自耦变压器输出电压的要求,给出了新的移相自耦变压器移相角范围;设计了移相角为π/2的自耦变压器,将其应用于12脉波整流系统,并计算分析了系统输入电流、负载电压和磁性器件容量。理论分析、仿真结果和实验结果表明,移相角等于π/2时,自耦变压器容量仅为系统输出功率的63%,且自耦变压器具有结构对称性好和绕组个数少等优点。     

基于星形联结自耦变压器的高功率密度12脉波整流器研究

为减小移相变压器的等效容量,并降低其绕组结构的复杂程度,提出一种等效容量小、绕组结构简单的星形联结移相自耦变压器。根据多脉波整流器对移相变压器的要求,确定了星形联结移相自耦变压器的相量图以及各绕组之间的匝比关系;定义了应用星形连接自耦变压器的12脉波整流器的开关函数,并应用该函数分析了12脉波整流器的输入电流和负载电压,并计算了该整流器所使用的3种磁性器件的等效容量。理论分析、仿真及实验结果表明,该整流器可以实现12脉波整流,且具有系统功率密度高、结构简单等优点,适合应用于三相四线制的大功率整流场合。     

两种新型24脉波整流电路

本文提出了两种新型的24脉波二极管整流电路。通过增加两个二极管和特殊的抽头均衡变压器将传统的12脉波整流电路改进成新型的24脉波整流电路，输入电流不含5、7、11、13、17、19次谐波。整流电路使用自耦变压器使得所需变压器的容量大大减少，第二种电路的自耦变压器容量(0.14Po)比第一种电路的容量(0.23Po)更小。仿真和实验结果证实两种电路的可行性     

应用于轨道交通中24脉波自耦变压整流器的仿真研究

整流器在轨道交通中应用非常普遍,但是整流器件的强非线性会使其对电网注入大量谐波。为了减少谐波电流对电力系统产生的影响,提出一种新型24脉波整流方式来抑制谐波。分析了多脉波整流技术的谐波抑制原理、自耦变压器的结构和等效容量,网侧输入电流几个方面的内容。得出自耦变压器网侧输入电流具有良好的波形质量,其等效容量远小于输出功率的特点。最后利用电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC搭建了该24脉波整流电路在轨道交通中的仿真模型。仿真结果验证了该模型应用于轨道交通中的适用性。     

非对称12脉波整流自耦变压器绕组结构研究

传统的基于自耦变压器的多脉波整流电路在输入电压不变时只能输出特定的电压。针对非对称型自耦变压器建立了自耦变压器绕组抽头位置参数和输出电压之间的关系,提出了不同输出电压要求下非对称型12脉波整流电路自耦变压器绕组的不同设计方法;并进一步研究了电压变换比对变压器容量的影响。计算分析得到了具有最小变压器容量的连接方式,给非对称型多脉波整流变压器设计提供一种设计准则。仿真结果验证了理论分析的正确性。     

输入侧断相对自耦型12脉波整流器的影响

分析了输入侧断相对使用升压型三角形联结自耦变压器的12脉波整流器的影响,给出正常工作和断相运行时整流器各处的电压和电流特征。理论分析和实验结果表明,两整流桥输出电压的瞬时差是形成12脉波整流的关键;断相时,12脉波整流器等效为两个具有相同输入电压的单相全桥整流电路的并联,两整流桥输出电压瞬时差等于零,导致负载电压为2脉波,直流侧电能质量显著降低;所断相的输入电流等于零,整流器工作于严重的不对称状态。     

六相三角形联结自耦变压器优化设计

为降低多脉波整流系统设计成本,提高谐波抑制效率,对原边为三角形联结的自耦变压器进行了优化设计。通过几何方法分析自耦变压器相量图,给出了原边为三角形联结的自耦变压器所有副边位置;并通过分析副边位置系数和比例系数的关系,推导出不同变比时自耦变压器通用设计公式;同时分析了自耦变压器结构参数与其等效容量的关系,通过图表法得到等效容量最小时的结构参数。仿真和实验结果验证了理论分析的正确性。     

24脉波整流变压器铁心采用共轭式与非共轭式结构分析

对24脉波整流变压器铁心采用共轭式与非共轭式的结构特点进行了分析。目前24脉波整流变压器有多种实现方式:①一台自耦变加两台共轭式整流变压器每台共轭式整流变压器网侧移相实现12脉波相两台实现24脉波。②一台自耦变加四台整流变压器每台整流变     

航空用24脉波自耦变压整流装置的研究

从抑制谐波电流和减小体积质量的目的出发,设计了基于星形连接自耦变压器的24脉波自耦变压整流装置(ATRU),提出了采用4组相间变压器并联整流桥输出的方法来简化电路。介绍了ATRU的工作原理,分析了整流电路的等效容量。对相间变压器的结构和工作机理进行了详细分析。在Saber仿真的基础上,研制了一台18 k W ATRU原理样机。实验结果表明改进了相间变压器的24脉波ATRU不仅能够保证各个整流桥独立工作,降低输入电流的总谐波畸变,而且通过降低整流装置的等效容量,有效减小了其体积和质量,简化了电路结构。     

基于新型整流变压器的多重化整流系统

提出了四种基于一种新型整流变压器的12、18、24与48脉波的多重化整流系统拓扑结构,计算出满足上述脉波数时的移相角和绕组匝比;对四种整流系统的功率因数和特征谐波进行了分析计算;对比新型整流变压器与传统整流变压器计算容量表明,基于新型整流变压器的多重化整流系统的功率因数和特征谐波次数与传统方案基本相同,但新方案下的变压器计算容量比传统整流变压器计算容量要小,具有良好的经济效益,为新型整流变压器的推广应用提供科学依据。     

新型换流变压器在地铁供电中的应用

针对城轨交通供电系统的传统换流站产生的谐波和无功功率由变压器绕组注入交流网侧,既增大变压器制造成本,又产生噪音问题,提出了一种具有内部三角形绕组的自耦补偿与谐波屏蔽换流变压器,它将传统无功补偿装置移至绕组内部且公共绕组的等效短路阻抗为零阻抗设计,使二次侧各种谐波源无法进入高压网络,有效抑制了供电系统中的谐波成分,从而具备自耦补偿和谐波屏蔽功能。对比传统的轴向双分裂式12脉波牵引整流变压器,分析新型换流变压器的谐波电流后计算出了变压器网侧电流特征谐波。新型换流变压器可以进一步减小网侧特征谐波,且解决了传统的轴向双分裂式12脉波牵引整流变压器副边匝比问题。     

基于自耦变压器的两种多脉波整流系统的分析和比较

在总结国外利用自耦变压器构建的多脉波整流系统的研究现状及其进展的基础上,对目前提出的两种比较成熟的12脉波、18脉波整流结构做了介绍,并对其各自的优缺点进行了深入的分析和比较。     

差接三角形12脉自耦变压整流器调压技术

针对多脉冲自耦变压整流器(ATRU)的调压技术进行研究,提出一种可调压的差接三角形拓扑结构,实现了宽范围电压输出。该结构自耦变压器一次侧中间抽头,合理设置一次侧三段式绕组匝数与二次绕组匝数比例以构成两组相位差为30°的三相输出电压相量,经两组整流桥后得到多脉冲输出直流。通过改变变压器绕组匝数关系可以达到调节输出电压的目的。以自耦变压器输入输出电压比为变量推导绕组匝比关系,并依此对输入电流和自耦变压器等效容量的计算进行进一步的推导和仿真证明,分析在不同电压比下的自耦变压器等效容量变化。最后通过制作一台原理样机进行实验,验证了设计分析的正确性。     

12脉波整流电路在直驱型风力发电系统中的应用研究

描述了适用于直驱型风力发电系统整流变换的12脉波整流电路。该电路拓扑中采用两个六脉波整流桥串联,并通过移相变压器实现12脉波输出。其交流侧可以得到THD值小于3%的正弦电流。该拓扑结构只使用无源器件,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,降低了成本。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提高该拓扑结构抑制谐波的性能。     

基于直流侧有源谐波抑制方法的高功率密度多脉波整流器

为提高多脉波整流器的谐波抑制能力和功率密度,提出了一种使用直流侧有源谐波抑制方法和星形联结自耦变压器的多脉波整流器。该整流器的两个整流桥分别与两个Boost变换器相连,通过控制Boost电路的输入电感电流使整流器输入电流近似为正弦波;使用星形联结自耦变压器作为移相变压器,该变压器绕组结构交互联结,可显著降低变压器的容量,提高系统的功率密度。计算了使整流器输入电流为正弦波时的Boost变换器电感电流理论波形,并给出了可实现的电感电流波形,进一步分析了直流侧谐波抑制方法对星形联结自耦变压器容量的影响。仿真及实验结果表明,该整流器可有效抑制输入电流谐波,且具有较高的功率密度。     

一种大电流整流器的谐波抑制方法研究

针对应用星形联结自耦变压器的大电流整流器,提出一种应用有源平衡电抗器(AIPR)抑制其输入电流谐波的方法。分析不使用有源平衡电抗器时的输入电流、负载电压及自耦变压器的容量;给出有源平衡电抗器副边所接辅助电路的拓扑及其控制方法;当整流器输入电流谐波得到最大抑制时,确定辅助电路输入电流的幅值、频率和相位,并计算有源平衡电抗器对负载电压、自耦变压器容量的影响。实验结果表明,使用有源平衡电抗器后,整流器的输入电流总谐波畸变率(THD)由27%降到了3. 7%,输入电流谐波得到显著抑制;辅助电路的容量仅为负载功率的5. 1%,谐波抑制代价较小;负载电压不受有源谐波抑制方法的影响,仍为6脉波;有源谐波抑制方法改变了星形联结自耦变压器的绕组电流,导致其容量由95%上升到105%。     

基于叉形联结自耦变压器的大电流整流器研究

为减小移相变压器体积,提高整流器功率密度,提出一种使用叉形联结自耦变压器的6相大电流整流器。通过分析大电流整流器的特点,得到理想大电流整流器应由移相自耦变压器和两组三相半波整流电路组成;根据大电流整流器对移相自耦变压器的结构要求,设计移相角等于π/3的叉形联结自耦变压器,将其应用于大电流整流器,分析大电流整流器的输入电流、负载电压及叉形联结自耦变压器的容量。理论分析和实验结果表明,所提出的大电流整流器与双反星形整流器具有相同的电能质量,但输出相同的负载功率时,叉形联结自耦变压器的容量比双反星形变压器小30%,可显著提高整流器的功率密度。     

移相变压器不对称对多脉波整流系统的影响

移相变压器结构不对称是多脉波整流系统常见的现象.通过分析多脉波整流系统对移相变压器结构的要求,给出了移相变压器的结构不对称类型,研究了不同不对称类型对移相变压器输出电压有效值和相位差的影响.以三角形联结自耦变压器为例,通过仿真和实验分析了原边绕组不对称对整流系统的影响.实验结果表明,当绕组不对称时,系统各处电压和电流相对于对称时均产生较为明显的改变,且输入电流中含有5、7次等非特征次谐波,系统长期运行于不对称状态会对电网产生较大污染.