12脉波整流变压器结构型式的选择
带自耦调压的12脉波桥式整流变压器设计
带自耦调压的12脉波桥式整流变压器设计海理; 肖金凤; 王博; 谢艳【期刊名称】《《电气技术与经济》》【年(卷),期】2019(000)004【总页数】3页(P44-46)【关键词】自耦调压; 12脉波桥式整流; 同相逆并联; 移相变压器【作者】海理; 肖金凤; 王博; 谢艳【作者单位】[1]南华大学电气工程学院【正文语种】中文【中图分类】TM4220 引言随着低电压、大电流、调压范围宽的大功率可控可调直流电源在电化学工业、电解电镀设备、钢铁冶金行业及交通驱动等领域中广泛应用，电力电子整流装置的功率需求不断增大，它所产生的谐波、无功功率等对电网的干扰也随着增大。
为解决电网谐波污染问题，往往采用多脉波整流技术，即通过增加整流器的输入相数的方法来抑制甚至完全消除输入电流中某些特定次数的谐波。
孟凡刚［3］［4］等人提出了一种低容量联结的六相自耦变压器应用于12脉波整流系统；张先进［5］等人研制了不带平衡电抗器的隔离型12脉波多边形自耦变压器的整流系统。
这些方法将6脉波桥式整流提升到12脉波输出，大大减小了谐波污染，但是阀侧多边形移相，绕组数量多，制造工艺复杂，对大容量整流变压器设计而言，往往需要满足调压范围大、制造工艺简单的要求。
本文介绍带自耦调压的12脉波桥式整流变压器能满足这种需要低电压、大电流、调压范围宽的直流电源设备的要求，也能解决直流电压脉动及高次谐波问题，使电压质量提高、电网危害减少。
该变压器采用“一拖二”的结构，由一台调变和两台整变按“品”字形共箱布置，调变网侧为35kV进线自耦调压，两台整变分别采用Y、D接法，阀侧Δ接通过同相逆并联方式在油箱两侧对称输出，与4组桥式整流柜及负载设备构成整流回路。
1 变压器接线原理图1.1 调变绕组接线原理图调变接线原理见图1。
采用自耦正反调压，调节范围80%～105%，在容量相同时，自耦变压器体积比隔离式变压器小，可节省硅钢片和铜线，且效率高。
图1 调变接线原理图1.2 整变绕组接线原理图整变接线原理见图2。
不对称式P型12脉冲自耦整流变压器
不对称式 P型 12脉冲自耦整流变压器摘要：多脉冲整流技术在工业大功率AC/DC变换、直流电机驱动等场合应用广泛，通过构造多电平阶梯状输入电流，可有效抑制网侧电流谐波。
文章介绍一种基于不对称式12相电压合成方法的P型自耦整流变压器，并对该变压器的电压矢量、绕组匝比关系以及整流系统的输入输出特性进行了分析。
关键词：自耦变压器整流器匝比关系电压矢量 P型结构1 不对称式P型12脉变压整流器拓扑结构图1为不对称式P型12脉变压整流器的拓扑结构。
该新型12脉变压整流器包含两个主要部分：不对称式P型12脉自耦整流变压器和三相整流单元。
三相自耦整流变压器为封闭的P型（多边形）结构，每相含原边和副边2个绕组。
三相整流单元包括主三相整流桥B1和辅三相整流桥B2。
主三相整流桥电流流过的时间比辅三相整流桥长，承担主要功率变换。
三相输入交流电接入变压器原边的ap,bp,cp输入端，该组电压称为主三相电压（Vap,Vbp,Vcp），同时该组三相电压接入主整流桥的输入端。
通过自耦变压器副边电压与原边电压相量之和构造辅助三相电压（Vas,Vbs,Vcs），该组三相电压接入辅整流桥的输入端。
不同时区，不同的主、辅电压矢量之和构成12相输出线电压矢量，主辅整流桥的二极管依据线电压矢量的切换顺序依次选通，输出电压为各时区内线电压的最大值，从而输出含12个脉动的直流电压，由于同一时刻仅一个线电压输出，不需要平衡电抗器。
图1 不对称式P型12脉变压整流器图2为该绕组在三相铁心上的绕制示意图，同一铁心柱上的绕组绕制方向相同。
每相上原边绕组中间抽头（ap,bp,cp），副边绕组中间抽头（as,bs,cs），其中抽头匝数均为总匝数的一半。
A相原边起始端与B相副边起始端相连为a1，B相原边起始端与C相副边起始端相连为b1，C相原边起始端与A相副边起始端相连为c1；A相原边终末端与C相副边终末端相连为a2，B相原边终末端与A相副边终末相连为b2，C相原边终末端与B相副边终末端相连为c2。
12脉波整流
/view/f05a78d850e2524de5187e42.html 串联型12脉波二极管整流器摘要：串联型12脉波二极管整流器是由两个相同的6脉波二极管整流器在直流输出侧串联得到的。
该类型整流器一般用作中压传动系统的变频器的前端。
但一般情况下，12脉波的二极管整流器的总谐波畸变率不能满足IEEE 标准。
关键词：串联型、二极管、整流器变频调速是当今理想的调速方法之一，也是重要的节能措施。
交—直—交变频方式因其优势受到越来越广泛的应用。
大多数的交—直—交变流装置的前置输入部分都采用二极管整流。
随着多脉波整流技术的兴起，各种大功率设备都越来越多的采用多脉波二极管整流器。
1.理论分析假定直流滤波电容d C 足够大，从而可以忽略直流电源d V 中的纹波含量。
在任何时刻（换相过程除外），上、下两个6脉波二极管整流器中各有两个二极管导通，d i 同时经过4个二极管形成回路。
由于两个6脉波二极管整流器的输出为串联连接，二次侧绕组的漏电感也可以认为是串联连接，直流电流的纹波相对较小。
输出直流电流d i 连续，且在每个供电频率周期内包含有12个脉波。
变压器二次侧星形连接的绕组中的电流a i 近似为梯形波，只是在顶端有4个纹波。
变压器二次侧三角形连接的绕组中的电流~ai 和a i 的波形形状相同，只是在相位上相差 30。
由于变压器一次侧和二次侧上面的绕组都为星形连接，折合后的电流'a i 和折合前的电流a i 波形形状应该相同，只是幅值将减少一半（可根据两个绕组匝数比计算得到）。
而二次侧三角形绕组中折合前的电流~a i 和折合后的电流'~a i 波形会不同。
且一次侧电流与二次侧电流之间存在如下关系：''~a a A i i i += 2. 仿真结果2.1 验证图2.1为12脉波串联型二极管整流器工作在额定条件下仿真所得的电流波形，从上到下依次为一次侧电流A i 、二次侧星形绕组中电流a i 、二次侧三角形绕组中电流~ai 和输出电流d i 。
35kV 12脉波移相整流变压器电磁与结构设计
- 45 -工 业 技 术１ 项目背景多脉波移相整流变压器广泛应用于各行各业的变频调速系统中，电压等级一般为10 kV~35 kV，低压侧输出脉波数以6脉波和12脉波为主，12脉波整流变压器高压侧经移相后，2台可组成24脉波输出，大大降低整流装置注入电网的谐波，提高电能质量[1]。
该项目所设计的35 kV 12脉波整流变压器，安装地点位于海拔高达4 600 m 的西藏地区，外绝缘距离与变压器温升需要特殊考虑，同时，该地区运行的变压器遭受大气过电压概率大，需要对变压器绕组进行必要的保护。
目前国内外市场上的35 kV 高压外延三角形移相整流变压器，基本绕组与高压移相绕组都采用辐向排列方式，在雷电冲击电压下，高压移相绕组尾端与高压基本绕组首端连接处冲击电位震荡很大，绝缘性能不易保证，需要增大绝缘距离以保证绝缘强度[2]。
为了解决上述技术问题，该项目通过技术研究与电磁仿真技术，将高压基本绕组与移相绕组调整为轴向排列，经仿真计算与测试，移相绕组尾端与基本绕组首端连接处的冲击电位震荡明显下降，提高了绝缘可靠性，高压移相绕组引线与其它绕组引线连接更加方便，器身的布置结构更加紧凑合理，器身机械稳定性得到提高。
２ 产品开发与设计针对项目技术协议中所需特点，研究采用合理的结构满足实现35 kV 高压外延三角形移相，单器身输出12脉波的整流变压器。
并可以D （+7.5°）d0y11配合D （-7.5°）d0y11组成24脉波整流变压器。
２．１ 电磁设计部分采用了组合式双分裂绕组结构，高压线圈4个绕组采用轴向排列后，器身布置更加紧凑，机械强度较原辐向排列结构大大提高。
经波过程电磁分析软件仿真分析，改进后结构在大气过电压下，绕组中的电位振荡大为降低，由原来电位幅值达到入波的约150%以上降低到入波的约115%，如图1所示，降低了绝缘设计的难度。
经电磁场仿真软件进行器身的详细磁场仿真计算，绕组结构与布置改进后油箱中磁密有一定程度的增大，如图2所示，右侧绕组磁通密度明显高于左侧绕组。
500kV圭山变电站12脉波整流融冰装置谐波抑制的分析研究
500kV圭山变电站12脉波整流融冰装置谐波抑制的分析研究摘要：2018年云南平均气温突破了历史同期最低记录，冰灾后，直流融冰技术在省内电力行业中得到了广泛应用，可控整流技术带来的谐波问题也随之而来，本文结合现有对高压直流输电谐波的理论研究成果,通过对云南500kV圭山变电站12脉波整流融冰装置交流侧的典型波形进行了统计分析,整理出直流融冰系统交流侧谐波存在的一些特点,分析研究后提出治理方案,为以后新建厂站的直流融冰装置进行滤波设计时提供参考。
关键词：直流融冰；谐波；仿真统计；分析研究；治理引言入网整流融冰设备的谐波源主要是晶闸管整流器，晶闸管整流器即使在理想状态下运行（即三相交流系统完全对称，直流换流电抗等于零）时，整流变二次绕组也会流过全方波电流，对应的一次绕组流过梯形波电流，其电流波形发生畸变，对于三相全控桥12脉波整流器，变压器原边及供电线路中含有11、13、23次等高次谐波电流，而三相交流系统很难完全对称，造成谐波成分更复杂，电压与电流波形发生畸变更严重，注入电网后将对电气设备产生危害，所以必须采取措施有效抑制谐波注入电网。
为满足整流融冰装置投入后，圭山变电站500kV、220kV侧母线电压谐波总畸变率小于2.0%，35kV侧母线电压谐波总畸变率小于3.0%的入网要求，根据系统条件进行分析研究，保证融冰设备符合入网条件。
1.直流融冰装置回路结构500kV圭山变电站直流融冰装置主回路结构采用12脉动整流方式，由整流变压器、晶闸管换流器、平波电抗器组成，经过站内35kV侧Ⅲ段母线接入系统，见下图。
其中，融冰装置额定输出容量60MW，额定电流4500A，额定电压13.45kV；整流变额定容量70/35/35MVA，额定电压35±2x2.5%/5.5/5.5kV，短路阻抗Ud1-2 = Ud1-3=20%，接线方式D-d-y11；平波电抗器电感值8mH，额定电压35 kV，额定电流4500A。
轴向双分裂式12脉波牵引整流变压器均衡电流的分析计算_上_王念同
=
2 g
sin
π 12
(14)
若换相电抗 xB 均分布于阀侧(二次), 此时 g =
2 , 那么 K x2
=
2 g
sin
π 12
=sin
π 12
≈0 .26 ;若换相电抗
xB 均分布于网侧(一次), 此时 g =1 , 那么 K x1 =
2sin
π 12
≈2 ×0 .26
=0 .52
=2K x2
, 这是两个极端情
E j6m =2
2
u
2N
sin
1π2 sin
π 12
= 2 - 3u2N ≈0 .189u2N 2
(16)
(3)等效均衡电压有效值(方均根值 r .m .s ., 近
似正弦波)
π
∫ E j6 =
12 π
12〔(3
0
-1)u2N sin ωt 〕2 d ωt
=(3 -1)
1π2(2π4
-
1 8
)u 2N
1 前言
目前 , 我国各大城市大力发展的城市轨道交通 设施 , 其牵引整流电力系统大都采用轴向分裂结构 变压器的 12 脉波(或 24 脉波)双桥并联不带桥间平 衡电抗器的整流电路 。由于整流变压器的阀侧(二 次)线电压之间互差 30°相位 , 虽然两桥输出的直流 电压平均值相等 , 但其瞬时值却不等 。 两桥之间的 瞬时电压差称为均衡电压 。在一定的负载条件下 , 均衡电压可以产生均衡电流 , 它通过变压器的两组 阀侧绕组和两整流桥形成不流经负载的环流 。均衡 电流的大小主要决定于回路中的均衡电抗(在不设 平衡电抗器的变压器中主要决定于变压器的漏抗)。
衡电流完全可以流通 , 电路转入两整流桥完全并联
两种12脉波整流变压器分析与仿真
两种12脉波整流变压器分析与仿真葛笑寒【摘要】比较两种12脉波整流变压器的结构和设计原理.一种利用阀侧的星三角自动30度移相,电源侧采用延边三角形移相.第二种电源侧采用自耦调压绕组,整流分裂为高低压两套绕组,延边三角形在整流变高压侧,都为三角形联结,在整流绕组的高压侧实现相位的左右移相.前者结构简单,造价较低,电压可调性较差.后者变压器绕组增多,结构复杂,高度、造价增加,但调压灵活,多用于需要频繁调压的领域.【期刊名称】《安徽电子信息职业技术学院学报》【年(卷),期】2019(018)001【总页数】5页(P10-13,26)【关键词】整流变压器;12脉波整流变压器;三角形连接【作者】葛笑寒【作者单位】三门峡职业技术学院,河南三门峡 472000【正文语种】中文【中图分类】TM422近年来电力电子技术的发展，使得大功率整流设备普遍应用。
兼具变换电压和隔离作用的整流变压器的应用逐渐增多。
但是，随之带了谐波污染，导致电网波形畸变。
减小谐波的办法主要有有缘电力滤波器、感应滤波技术和多重化整流技术三种[1]。
在大功率整流领域，一般都采用多脉波的整流变压器降低谐波，12脉波整流变压器是经典的整流变压器[2]。
但是，随着电源容量的增大，电压的提升及调压的需求，另外一种12脉波整流变压器也迅速应用。
这种新的12脉波整流变压器的主要特点是，内部整流变压器和调压器绕组共油箱，即高压绕组采用自耦多级调压，低压绕组采用双分裂的独立铁芯的4套绕组，一次采用延边三角形实现移相，阀侧采用三角形接入整流绕组。
本文主要介绍这两种结构的整流变压器，并进行比较。
一、方案一整流变压器结构（一）脉波整流变压器的联结组别目前，常用轴向分裂变压器。
高压绕组星型或者延边三角形连接，低压绕组形成双分裂的星型和三角形联结的绕组接入整流柜，形成12脉波整流[3]。
工业中常把两个12脉波电路并联，形成24脉波电流。
如图1所示1号变压器采用Dy11d0联结，移相7.5°。
阀侧移相12脉波同相逆并联整流电源
在大功率、高电压、强电流的电化学用整流电源中,整流电路多采用同相逆并联结构,由于逆并臂电流方向相反,其产生的磁场相互抵消,从而减少了磁场对电路工作的影响,同时可提高每臂的电流均衡度。而这种整流变压器多采用网侧移相。为此,对于同相逆并联12相整流电路的整流变压器需要两个铁心方可组成。这种变压器体积较大、吨位较高、接线较复杂,相应成本也较高,但对整流器结构布局要求较低。
本设备经安装、调试后,于1999年11月顺利投入运行至今,总体情况良好。
此套整流装置具有自身损耗较低、运行状态良好、体积与占地面积较小等优点。为化工厂改造节省了资金与空间,经济效益显著。
为保证江苏索普集团电解改造项目的顺利实施,西安中电变压整流器厂研制了KHS－20000A/800V晶闸管整流器,与现场原有的两台KHS－8000A/600V并列进行,输出直流540V、32kA。本电源整流变压器采用阀侧移相,由一个铁心组成同相逆并联12相整流电路为国内首创,体积小、重量轻、成本低。
2 原理与结构设计
2．1 主电路
主电路采用四组三相桥同相逆并联电路,单柜输出12脉波直流电。整流变压器通过二次延边△移相±15°,系统原理如图1所示。
整流器件和保护元件分别采用KP2500－26的晶闸管和RSM－3200A/800V快熔,四组全控三桥,每臂并联数为3,共72只晶闸管和72只快熔。器件电流裕度为3.6倍。
3 控制保护系统
3．1 触发系统
触发控制系统框图见图2。
整个触发系统是针对电网及直流输出均为模拟量的实际情况,在吸收了国内外技术基础上开发出来的,具有线路简单、性能可靠、外接线少等特点。
系统主要采用了TC－13型晶闸管控制触发板,很好地满足了晶闸管触发控制的要求,主要由电源、调节器、移相控制、脉冲形成、脉冲放大等环节组成,其核心部件为输出六路调制脉冲的787集成触发芯片。具有功耗小、输出功率大、输入阻抗高、抗干扰能力强、移相范围宽、外接元件少、稳定性高等特点。可对系统进行稳压、稳流、正负反馈控制,以及电流过载封脉冲等控制功能。控制极端子外接方式避免了过去插件式造成的种种弊端。
关于UPS中的12脉冲整流器 变压器
关于UPS中的12脉冲整流器变压器12脉冲整流器的历史渊源12脉冲整流技术的发展由来已久，早在70年代初期，当大功率可控硅发展成熟之际，人们就已经发现了可控硅整流器在将交流电转换为直流电的同时，产生了大量的谐波电流注入到电网中，随之而来的就是谐波电流对电网中的其它负载产生的影响，为此，人们寻求一种解决方法，希望去除掉整流器产生的谐波电流。
1. 12脉冲整流器的历史渊源12脉冲整流技术的发展由来已久，早在70年代初期，当大功率可控硅发展成熟之际，人们就已经发现了可控硅整流器在将交流电转换为直流电的同时，产生了大量的谐波电流注入到电网中，随之而来的就是谐波电流对电网中的其它负载产生的影响，为此，人们寻求一种解决方法，希望去除掉整流器产生的谐波电流。
在当时的技术水平和条件下，只有两种解决方案：其一是采用两套整流器通过不同相位的叠加，以便消除H5、H7次谐波，也就是12脉冲整流器；另外一种方案就是采用LC型的无源滤波器，试图消除（主要是）H5和（部分的）H7以及少量的其它更高次的谐波。
这在当时算是比较先进的技术。
在UPS领域，梅兰日兰（MGE UPS SYSTEMS）公司可谓是12脉冲整流器应用的先驱。
早在1976年，梅兰日兰推出的第二代大功率全可控硅UPS（可控硅整流器－可控硅逆变器－可控硅静态开关）――Alpase 3000系列中，就已经开始使用了12脉冲整流器。
在1981年11月，梅兰日兰在法国、欧共体和美国还同时注册了专利（FR2517489 - EP0080925 - US449812），专利标题为“由两个Graetz整流桥组成的、可抑制电网中5、7次谐波电流的12相可控硅静态变换器”【原文为：Static converter with electric valves comprising a twelve-phase connectionwith two Graetz bridges for the suppression of harmonics 5 and 7 of network current】。
基于6RA70的12脉动整流器设计
基于6RA70的12脉动整流器设计马少才张华伟摘要：6RA70直流调速系统是西门子公司生产的全数字直流调速产品，其单台调速性能优异，而且可以实现多台并联运行。
本文设计了两台6RA70并联12脉动整流，对系统进行了硬件和软件设置，并得到了良好的运行结果。
关键词：6RA70, 12脉动整流，直流调速，Abstract: 6RA70 DC speed regulation system is the digital product of SIEMENS，the performance of the single device in speed regulation is very well, and every one can work with others in parallel. In this paper, two devices working in parallel, in order to obtain a 12-pulse commutator, were designed; also some work was done to the hardware and software of the devices. The result of the experiment was very good. Keywords: 6RA70, 12-pulse commutating, DC speed regulation1．引言6RA70 SIMOREG DC MASTER 系列整流器为全数字紧凑型整流器，输入为三相电源，可向直流电机的电枢和励磁供电，输出额定电枢电流可从15A至3000A。
此系列的整流器可以并联使用，最高可提供12000A的电枢电流，85A的磁场电流[1]。
6RA70 SIMOREG DC MASTER系列整流器以其紧凑和节省空间的结构为特色，其紧凑式设计使他们特别容易保养和维护，电子板箱包含基本电子板和附加板。
12脉波整流并(575v)
西安龙海电气有限公司12 脉波 KGPS 中频电源控制原理KGPS 系列感应加热晶闸管变频装置是利用晶闸管将三相工频交流电能转 换为几百或几千赫的单相交流电能。
具有控制方便、运行可靠、 效率高等特 点，有利于提高产品的产量和质量。
本装置采用全数字控制，扫频启动方式， 无须同步变压器等，线路简单，调试方便，负载适应能力强，启动可靠。
应用 于铸钢、不锈钢、合金钢的冶炼，真空冶炼，感应加热等不同场合。
1．主电路原理 1.1 整流电路原理 整流电路主要是将 50HZ 的交流电整流成直流。
由 12 个晶闸管组成的 12 脉 波串联全控整流电路，输入工频电网电压 575V，控制可控硅的导通，实现输出 0～750V 连续可调的直流电压。
(如图)六相 12 脉波全控整流桥工作原理 当触发脉冲在任意控制角时，其输出直流电压为： Ud = 1.35UaCosaX2式中：Ua = 三相进线电压 a-控制角1.2 逆变电路原理：该产品采用了并联逆变器，这种逆变器对负载变化适应能力强，见图（4） 所示。
它的主要作用是将三相整流电压 Ud 逆变成单相 400-10KC 的中频交流电。
一般，由于功率大小、进线电压等原因，逆变可控硅的数量有，四只、八只、 十六只三种，即采用单管、串管、并管等技术。
但为了分析方便，将其等效为 图（4）电路。
下面分析一下逆变器的工作过程，假设图（4）中，先是①②导通③④截止， 则直流电流 Id 经电抗器 Ld，可控硅①②流向 Lc 谐振回路，Lc 产生谐振，振荡 电压正弦波。
此时电容器两端的电压极性为左正右负，如果在电容器两端电压 尚未过零时之前的某一时刻产生脉冲去触发可控硅③④，此时形成可控硅 ①②③④同时导通状态，由于可控硅③④的导通，电容器两端的电压通过可控 硅③④加在可控硅①②上使可控硅①②两端承受反压而关断，也就是说可控硅 ①②将电流换给了③④。
换流以后，直流电流 Id 经电抗器 Ld、可控硅③④反向 流向 LC 谐振回路。
12脉波整流变压器结构型式的选择
12脉波整流变压器结构型式的选择在大型的电化学或电冶金用直流电源系统中，同相逆并联12脉波整流机组是组成24相、36相、48相整流系统的基本组成单元。
12脉波整流机组主电路的连接型式有两种方案：一种是由一台整流变压器与两台整流装置整流装置组成的单机组12脉波整流电路整流电路（简称“单机组12脉波整流电路”）；另一种是由置于同一油箱内的两台完全独立的整流变压器与两台整流装置组成的双机组等值12脉波整流电路（简称“等值12脉波整流电路”）。
二者的连接方式。
上述两种连接方式的整流电路，对12脉波整流输出电压（电流）波形的对称性以及对网侧谐波电流谐波电流的影响是不同的，应引起设计人员和用户的注意。
1两种连接方式对谐波电流的影响理想情况下，12脉波整流电路运行过程中，不会在网侧产生5次和7次谐波电流。
但单机组12脉波整流电路，由于变压器两个阀侧绕组的输出电压和阻抗不容易做到很一致，使得运行时存在着严重的负荷分配不均的问题。
需要通过晶闸管相控或饱和电抗器的励磁调节来纠正这种偏差，从而导致二个三相桥晶闸管导通的相位差不能严格地保持为30°，使得网侧仍然存在5次和7次谐波电流。
对于等值12脉波整流电路，由于变压器两个阀侧绕组的输出电压和阻抗容易做到一致，而不会破坏12脉波的对称性。
图1单机组12脉波整流电路图2等值12脉波整流电路2阀侧绕组之间负荷电流分配不均的问题2.1单机组12脉波整流电路单机组12脉波整流电路，其整流变压器网侧只有一组绕组，导致两组阀侧绕组间负荷分配不均的原因是Y接和△接这两组绕组间匝比NY/N△偏离1/，彼此理想空载直流电压Udio不相等，因此，负荷分配不可能平均。
整流变压器阀侧两组绕组间的匝比NY/N△值接近1/的可取整数比为4/7（偏差1.04％）、7/12（偏差1.02％）、11/19（偏差0.27％）。
基于电力电子变压器的串联型12脉波整流器贾腊
基于电力电子变压器的串联型12脉波整流器贾腊发布时间：2023-05-27T08:01:15.373Z 来源：《中国科技信息》2023年6期作者：贾腊[导读] 针对串联型多脉波整流器中移相变压器体积大与重量高等问题，研究一种基于电力电子变压器的串联型12脉波整流器。
仿真和实验结果表明，使用电力电子变压器代替工频主变压器后，主变压器体积和重量减小三分之二，电力电子变压器输入电流THD值为6．5%左右，负载电压和电流保持恒定。
中车永济电机有限公司山西省运城市永济市 044500摘要：针对串联型多脉波整流器中移相变压器体积大与重量高等问题，研究一种基于电力电子变压器的串联型12脉波整流器。
仿真和实验结果表明，使用电力电子变压器代替工频主变压器后，主变压器体积和重量减小三分之二，电力电子变压器输入电流THD值为6．5%左右，负载电压和电流保持恒定。
关键词：电力电子变压器；AC-AC变换器；多脉波整流器；功率密度；等效模型；电能质量多脉波不控整流器以其低成本、易实现、高可靠性等优势在船舶、飞机等独立电力系统中得到广泛应用[1-2]。
目前直流电力系统或交直流混合电力系统的接地技术研究不够深入，接地特性分析仍面临许多挑战。
多脉波不控整流器的二极管数量及其导通组合多、二极管导通与关断时刻不受控，对于由其供电的舰船、飞机等独立电力系统，当发生直流单极接地短路时，短路暂态过程复杂且时间极短，导致其单极接地短路的动态数学建模非常困难，只能依赖时域仿真进行接地短路特性分析，无法掌握其动态特性的影响因素与变化规律。
因此，有必要开展多脉波不控整流器单极接地短路动态数学建模研究，为独立电力系统的接地方式制定、接地短路特性分析与接地保护设计提供模型基础。
1基于电力电子变压器的串联型12脉波整流器的电压分析图1所示为基于电力电子变压器的串联型12脉波整流器拓扑。
三相交流电压源与输入电感Ls串联连接；电力电子变换器包括单相二极管整流桥和单相全桥逆变器两部分，其和高频变压器共同组成电力电子变压器；高频变压器的绕组结构如图2所示，原边绕组采用星形联结，副边绕组分别采用角形联结和星形联结，匝比满足1∶槡3K∶K，使其输出的两组三相电压幅值相等、相位相差30°；两组三相高频电压供给后级两组三相二极管整流桥，两组三相二极管整流桥输出端串联连接；直流侧采用大电容滤波，电容C1=C2，负载可等效为恒压负载。
串联型12脉波二极管整流器
摘要：串联型12脉波二极管整流器是由两个相同的6脉波二极管整流器在直流输出侧串联得到的。该类型整流器一般用作中压传动系统的变频器的前端。但一般情况下，12脉波的二极管整流器的总谐波畸变率不能满足IEEE标准。
关键词：串联型、二极管、整流器
变频调速是当今理想的调速方法之一，也是重要的节能措施。交—直—交变频方式因其优势受到越来越广泛的应用。大多数的交—直—交变流装置的前置输入部分都采用二极管整流。随着多脉波整流技术的兴起，各种大功率设备都越来越多的采用多脉波二极管整流器。
1.串联型12脉波二极管整流器
1.1整流器的结构
图1 12脉波串联型二极管整流器简化结构框图
12脉波串联型二极管整流器的典型结构简化框图如图1所示，它由两个完全相同的6脉波二极管整流器构成，移相变压器二次侧两个三相对称绕组分别给其供电。两个整流器的直流输出串联连接。为了消除网侧电流 中的低次谐波，可令变压器二次侧星形连接的绕组的线电压 与变压器一次侧绕组线电压 同相，而变压器 三角形连接的绕组的线电压 超前 一个相角，即
图2.9 =0.6pu时仿真结果
图2.10 =0.7pu时仿真结果
图2.11 =0.8pu时仿真结果
图2.12 =0.9pu时仿真结果
图2.13 =1pu时仿真结果
图2.14为网侧电流 与THD关系曲线，其中横轴为 （单位为pu），纵轴为THD（单位为%）。MATLAB中绘制曲线的程序为：
>> x=[0.1:0.1:1];
二次侧绕组线电压的有效值为
则变压器的绕组匝数比为
图1中的 表示供电电源和变压器之间总的线路电感，变压器总的漏电感可在变压器内部设置。
1.2 理论分析
假定直流滤波电容 足够大，从而可以忽略直流电源 中的纹波含量。
12脉波整流变压器在多逆变器共DC母线应用设计中的选型
应用案例一：ZIMMER Lun Staple Project— Fibre Line VVVF System
摘要 引言 应用案例 选型要点
工程背景： 该工程有2条年产9万吨涤纶短纤维的生产线。每条线的 后纺工段有10台额定电压为690V的变频电机完成对纤维丝 束的导丝、拉伸、紧张热定型、卷曲等加工过程，每台电 机都由1台逆变器单独传动，通过对各电机的调频调速，使
摘要 引言 应用案例 选型要点 额定电压 额定容量 结构
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Siemens Industrial Automation Ltd. Shanhai (Sias)
应用案例二：张家港沙景5000mm宽厚板轧机工程板坯库、 加热炉区域变频传动系统
摘要 引言 应用案例 选型要点 额定电压 额定容量 结构
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摘要 引言 应用案例 选型要点 额定电压 额定容量 结构
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Siemens Industrial Automation Ltd. Shanhai (Sias)
应用案例二：张家港沙景5000mm宽厚板轧机工程板坯库、 加热炉区域变频传动系统
摘要 引言 应用案例 选型要点 B10-B22空载全速运转时，对应的两个二次绕组的Uab电压波形：
摘要 引言 应用案例 选型要点 额定电压 额定容量 结构
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Siemens Industrial Automation Ltd. Shanhai (Sias)
多逆变器共DC母排方案中12脉波整流变压器的 选型要点：
变压器的技术数据
摘要 引言 应用案例 选型要点 额定电压 额定容量 结构
Siemens Industrial Automation Ltd. Shanhai (Sias)
应用案例二：张家港沙景5000mm宽厚板轧机工程板坯库、 加热炉区域变频传动系统
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12脉波整流变压器结构型式的选择
在大型的电化学或电冶金用直流电源系统中，同相逆并联12脉波整流机
组是组成24相、36相、48相整流系统的基本组成单元。
12脉波整流机组主电路的连接型式有两种方案：一种是由一台整流变压器与两台整流装置组成的单机组12脉波整流电路（简称单机组12脉波整流电路）；另一种是由置于同一
油箱内的两台完全独立的整流变压器与两台整流装置组成的双机组等值12脉
波整流电路（简称等值12脉波整流电路）。
二者的连接方式如图1、图2所示。
上述两种连接方式的整流电路，对12脉波整流输出电压（电流）波形的对
称性以及对网侧谐波电流的影响是不同的，应引起设计人员和用户的注意。
1两种连接方式对谐波电流的影响
理想情况下，12脉波整流电路运行过程中，不会在网侧产生5次和7次谐波电流。
但单机组12脉波整流电路，由于变压器两个阀侧绕组的输出电压和阻
抗不容易做到很一致，使得运行时存在着严重的负荷分配不均的问题。
需要通过晶闸管相控或饱和电抗器的励磁调节来纠正这种偏差，从而导致二个三相桥晶闸管导通的相位差不能严格地保持为30°，使得网侧仍然存在5次和7 次谐波电流。
对于等值12脉波整流电路，由于变压器两个阀侧绕组的输出电压和阻抗容
易做到一致，而不会破坏12脉波的对称性。
图1单机组12脉波整流电路
图2等值12脉波整流电路
2阀侧绕组之间负荷电流分配不均的问题
2.1单机组12脉波整流电路单机组12脉波整流电路，其整流变压器网侧只。