二十四脉波整流资料全
二十四脉波整流资料
3．24脉波整流机组整流机组是地铁直流牵引供电系统中的重要设备之一。
整流机组的设计、结构特点和保护方式关系到整个直流牵引供电系统的正常运行。
目前，为了提高直流电的供电质量，降低直流电源的脉动量，城市轨道交通多数采用等效24脉波整流机组，一般都由两台相同容量l2脉波的整流变压器[9]和与之匹配的整流器共同组成。
3.124脉波整流机组的作用及要求在地铁供电系统中，牵引变电所高压侧的电压多为35kV AC(或33kV AC)，而接触网的电压为1500V DC(或750V DC)，所以需要降压和整流。
整流机组包括整流变压器和整流器，其作用是将35kV AC(或33kV AC)降压、整流，输出1500V DC(或750V DC)电压供给地铁接触网，实现直流牵引。
地铁牵引变电所一般设于地下，所以整流机组也安装在地下室内。
整流变压器宜采用干式、户内、自冷、环氧树脂浇注变压器，其线圈绝缘等级为F级，线圈温升限值为70K/90K(高压，低压)，其承受极限温度为155℃，铁心温升在任何情况下不应产生损坏铁心金属部件及其附近材料的温度。
在高湿期内可能产生凝露，应采取措施防止凝露对设备的危害。
整流器采用自然风冷式，适用于户内安装。
整流器柜宜采用独立式金属柜，二极管及其它元件的布置应考虑通风流畅、接线方便，同时便于维护、维修。
整流器与外部连接的跳闸信号采用接点方式，报警信号采用数字方式。
柜的上部及底部开口，采取措施防止小动物进入，正面和后面有门，各部件与柜应绝缘。
整流变压器应从结构上进行优化设计，以抑制谐波的产生，减少电磁波干扰。
整流机组产生的谐波电流应满足国家标准的规定，并满足我国电磁兼容相应的标准[10]。
根据IEC164规定，地铁作为重型牵引负荷，其负荷等级为VI级，整流机组设备的负荷特性满足如下要求：100%额定负荷时可连续运行；150%额定负荷时可持续运行2h；300%额定负荷时可持续运行1min。
整流器的设计应满足当任一臂并联的整流管有1个损坏时，能全负荷正常运行。
新24脉波二极管整流器系统实用程序界面
新24脉波二极管整流器系统实用程序界面摘要本文提出了两个新的无源24脉波的二极管整流器系统实用程序界面应用于PWM交流电机驱动器，第一种方法采用一个扩展三角形变压器装置，它导致串联的漏感与每个二极管整流桥漏感接近，这促进了相同的电流共用和性能改进。
一个特定抽头相间电抗器随后与另外两个二极管引入但从输入当前点延伸，从传统的12脉动运行至24脉动运行。
所提出的系统用于第5，7，11，13，17和19实用线路电流消除谐波时表现出清洁电力的特性。
第二个方案是采用降低自耦变压器千伏安的方法获得24脉动运行，第二方案的多相变压额定容量是0.18P0（PU）。
从详细的分析和仿真验证所提出概念并设置208V，10kV A整流系统，研究实验结果。
1简介提出的许多方法都被用来降低由二极管整流型实用接口产生的谐波电力电子系统。
[2-6]一种方法是使用常规的12脉冲变流器，需要通过AY连接的两个六脉冲转换器和AA隔离变压器（图1）。
需要一个相间电抗器，以确保在两个三相二极管桥式整流器的独立操作。
常规的12脉冲变流器的结果中不存在的第五和第七谐波在输入电线路电流的运作。
但是，输入线电流的的THD仍然很高，并不符合清洁电力的条件。
在本文中，通过进一步增加脉冲数和取消一些低次谐波，引入一个特殊抽头相间电抗器通过连接两个附加二极管如图2（图解1）。
对相间电抗器的抽头选择使得应用24脉冲的特征消除第5，7，11，13，17和19次谐波输入线电流的出现。
因此，该方法在硬件略有复杂的输入电流点扩展了传统的12脉动运行至24脉动运行。
此外，引入采用一个自耦变压器构成的减压千伏安24脉冲系统，如图6所示。
（图解2）。
多相变压第二方案的额定容量为0.18P0（PU），这大大降低了成本，重量和体积。
方案I和I1都展示出了清洁电力的特性，这也被认为是一个重要的贡献。
详细分析讨论抽头相间电抗器的设计和所产生的24脉冲整流二极管系统，所提出的系统模拟了SABER以及实验室进行的208V，l0kV A的实验结果。
脉波整流原理精选文档
脉波整流原理精选文档 TTMS system office room 【TTMS16H-TTMS2A-TTMS8Q8-等效24脉波整流机组原理分析整流机组是地铁直流牵引供电系统中的重要设备之一。
目前，城市轨道交通多数采用等效24脉波整流机组，一般都由两台12脉波的整流变压器和与之匹配的整流器共同组成。
理论上只要满足12相24脉波整流系统的要求，组成24脉波的2台变压器的联结组可以有很多种，如Dy5／Dd0一Dy7／Dd2、Dyl l／d0一Dyl／d2等。
12脉波整流采用的整流变压器为轴向双分裂式牵引整流变压器，变压器阀侧绕组采用d、Y接法；与之相匹配的单台整流器由2个三相6脉波全波整流桥组成，其中一个整流桥接至整流变压器二次侧“Y”型绕组，另一个整流桥接至整流变压器二次侧“△”型绕组，两个三相整流桥并联构成6相12脉波的整流变电系统。
单台12脉波整流机组输出波形如图1所示。
图1 单台12脉波整流机组输出波形图两套相同的十二脉波整流机组并联工作并不会改变整流脉波数，只有当两套机组的整流变压器网侧绕组分别移相+°和﹣°，并联工作时，才能形成等效二十四脉波整流。
为了实现24脉波整流，两台整流变压器的基本联结组别可采用Dyll／Dd0和Dyl／Dd2。
每个牵引变电所内并联运行的2台整流变压器原边绕组分别移相+°和一°，目前为了实现两台整流变压器在网侧实现±°的移相，在整流变压器原边采用延边三角形接法，其相量关系图如图2和图3所示。
一次侧三角绕组联结（延边三角形）二次侧y结构向量关系图二次侧D结构向量关系图图2 +°变压器向量关系图一次侧三角绕组联结（延边三角形）二次侧y结构向量关系图二次侧D结构向量关系图图3 ﹣°变压器向量关系图由于变压器网侧实现±°的移相，使2台整流变压器次边电压相位差45°，经整流器实际输出的直流波形有l5°的相位差，并联运行就构成了等效24脉波整流。
24脉波整流原理
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等效24脉波整流机组原理分析
整流机组是地铁直流牵引供电系统中的重要设备之一。
目前，城市轨道交通多数采用等效24脉波整流机组，一般都由两台12脉波的整流变压器和与之匹配的整流器共同组成。
理论上只要满足12相24脉波整流系统的要求，组成24脉波的2台变压器的联结组可以有很多种，如Dy5／Dd0一Dy7／Dd2、Dyll ／d0一Dyl ／d2等。
12组采用d 、Y 一个整流桥接至整流变压器二次侧“Y 单台12脉波整流机组输出波形如图17.5°，并联工作时，才能形成等效二十Dyll ／Dd0和Dyl 2台整流变压器原边绕组分别移相+7.5°和一7.5°的移相，在整流变压器原边采用延边三角形接法，其相量关系图如图2和图3所示。
一次侧三角绕组联结（延边三角形）二次侧y 结构向量关系图二次侧D 结构向量关系图
图2+7.5°变压器向量关系图
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15°。
结组
别：Dyll ／d0T2联结组别：Dyl ／d2
图424脉波整流机组原理。
24v全波整流的电压 -回复
24v全波整流的电压-回复题目：24V全波整流的电压导言：在现代电子设备的发展中，电压的稳定与转换是一个重要的环节。
全波整流技术是一种常用的电压转换方法，能够将交流电转换为直流电，并降低电压波动，提供稳定的电源。
本文将从基本原理、电路结构、工作过程和应用领域等方面详细介绍24V全波整流的电压。
一、基本原理：全波整流是通过将输入的交流电转换为直流电的过程。
在交流电中，电流的方向会周期性地变化，而全波整流技术通过使用二极管的特性，使得电流的流动方向在整个周期内都是相同的，从而得到连续的直流电压。
以24V全波整流为例，它能够将输入的24V交流电转换为稳定的直流电。
二、电路结构：24V全波整流电路的基本结构由变压器、整流桥、滤波电路和负载组成。
1. 变压器：变压器是将输入的电压进行变换的元件。
它可以直接改变电压的大小，以满足不同电源要求。
2. 整流桥：整流桥是由四个二极管组成的元件。
它的作用是将输入的交流电转换为直流电。
当输入电压的方向为正时，其中两个二极管导通，而另外两个则截止，电流通过连接到整流桥输出端的负载。
当输入电压方向为负时，另外两个二极管则导通，电流仍然通过相同的负载。
3. 滤波电路：滤波电路用于降低直流电压中的脉动。
它通过使用电容器来平滑直流电压，使得电压波动较小。
4. 负载：负载是指连接到滤波电路输出端的电子设备或其它电路。
负载会消耗电压和电流，为系统提供所需的功能。
三、工作过程：24V全波整流的工作过程可以分为四个阶段：正半周导通、负半周导通、滤波和负载消耗。
1. 正半周导通：当输入电压为正时，整流桥的两个二极管导通，允许电流通过。
在这一阶段中，电流从变压器流向滤波电路和负载。
2. 负半周导通：当输入电压为负时，整流桥的另外两个二极管导通，电流方向依然保持不变。
此时，电流从负载回流到整流桥。
3. 滤波：滤波电路中的电容器接收交替流，通过充电和放电的过程平滑电压波动，使得输出的直流电压更加稳定。
24脉波整流相角差说明
24脉波整流相角差说明要实现等效二十四相整流,就必须使两变压器T1和T2的低压输出之间移相15°(或45°)角,经过分析,我们在高压侧采用延边三角形移相方法。
下面以Dy11d0联结组别为例，说明移相15°和移相45°的不同点。
1.移相15°为了满足T1和T2低压输出之间相角差为15°的要求，若T1联结组别为D(-7.5°)y11d0，即在Dy11d0的基础上右移7.5°。
根据高压侧延边三角形的移相原理，变压器T2联结组别为D(+7.5°)y1d0或D(-22.5°)y11d0便可达到两变压器相角差15°的目的。
方案一：联结组别为D(-7.5°)y11d0和D(+7.5°)y1d0的两台变压器组成24脉波整流时，此两台变压器的不同之处在于高压线圈外部连接杆连接以及低压的d接线圈的外部连接，因此，若两变压器进行互换时，需改变高压连接杆的外部连接和d接的低压线圈外部连接，但由于低压出线为焊接连接，其外部连接的更改是比较麻烦的，在变压器运行现场不能实现。
因此，采用此方案，两台变压器的互相兼容性差，其备品备件要2台以上(各需要1台)。
方案二：联结组别为D(-7.5°)y11d0和D（-22.5°）y11d0的两台变压器组成24脉波整流时，此两台变压器的不同之处在于高压移相角度不同，高压线圈的设计不一样，此方案的缺点除了互换性差(需更换高压线圈才可达到互换的目的)以外，还存在两台变压器的移相角度偏差大，整流精度低等缺点。
2.移相45°为满足T1和T2低压输出之间相角差为45°的要求，T1和T2的联结组别可分别为D(-7.5°)y11d0和D(+7.5°)y1d2，此两台变压器不同之处只在于高压线圈的外部连接不同，因此两台变压器的线圈在设计和工艺上完全相同的，它们只需改变外部连接杆连接位置便可满足各移相-7.5︒和+7.5︒的要求，使两台变压器具有很好的互换性，在变压器运行现场也可以实现互换，备品备件只需要1台便可，减少了设备的投资。
完整版)二十四脉波整流资料
完整版)二十四脉波整流资料地铁直流牵引供电系统中的整流机组是重要的设备之一。
为了提高直流电的供电质量，降低直流电源的脉动量，城市轨道交通多数采用等效24脉波整流机组。
该机组由两台相同容量12脉波的整流变压器和与之匹配的整流器共同组成。
整流机组的作用是将35kV AC（或33kV AC）降压、整流，输出1500V DC（或750VDC）电压供给地铁接触网，实现直流牵引。
整流变压器宜采用干式、户内、自冷、环氧树脂浇注变压器。
整流器采用自然风冷式，适用于户内安装。
整流器柜宜采用独立式金属柜，并应考虑通风流畅、接线方便，同时便于维护、维修。
整流变压器应从结构上进行优化设计，以抑制谐波的产生，减少电磁波干扰。
整流机组产生的谐波电流应满足国家标准的规定，并满足我国电磁兼容相应的标准。
根据IEC164规定，地铁作为重型牵引负荷，其负荷等级为VI级。
整流机组设备的负荷特性满足如下要求：100%额定负荷时可连续运行；150%额定负荷时可持续运行2h；300%额定负荷时可持续运行1min。
整流器的设计应满足当任一臂并联的整流管有1个损坏时，能全负荷正常运行。
直流侧空载情况下，整流变压器施加35×（1+0.05）kV的交流电压时，直流侧输出电压不超过1800 V。
的相位角为-22.5°；二次侧电压相量Ub3c3的相位角为-157.5°。
2)对于变压器T2一次侧电压相量UA1C1的相位角为-22.5°；二次侧电压相量Ua3b3的相位角为67.5°；二次侧电压相量Ub2c2的相位角为-112.5°。
在选择地铁整流机组的规格时，建议采用带三角形联结的变压器，并尽可能增加整流的相数。
具体来说，变压器可以采用Dy11d0-Dy1d2或Dy5d0-Dy7d2联结。
对于采用Dy11d0-Dy1d2联结的整流机组，单台变压器运行时只能产生12脉波，需要两台并联运行才能获得24脉波。
24脉波移相整流变压器设计
24脉波移相整流变压器设计摘要：为了减少整流装置对电网产生的谐波污染，设计一种新型共轭式24脉波移相整流变压器，从而达到消除低次谐波的目的，同时采用该结构可大大降低变压器的材料成本。
本文结合设计实例以供参考。
关键词：整流变压器；设计；24脉波；共轭式一、前言随着社会的发展，各种用电设备的不断增加，交流电网中谐波污染问题也日益突出。
为了建造绿色电网的目标，国家制定了专门的标准GB/T14549-93《电能质量公用电网谐波》，供电部门正按照这一标准对各用电客户的谐波限制措施提出了严格的要求。
特别是高能耗用电企业如氯碱化工、铝镁电解、电解铜等更是重中之重，其整流装置是主要的谐波污染源。
当前对谐波的抑制措施主要有两种方式，一种是增加整流所的等效相数；另一种是安装滤波装置。
本文只探讨与前者密切相关的单机组24脉波（两机组构成等效48脉波）移相整流变压器设计问题。
二、整流变压器设计实例我公司2012年初接得山东某化工公司的食盐电解整流变压器合同，有两个系列，每个系列有两台ZHSFPT-21500/110整流变压器，单台24脉波，两台构成等效48脉波。
整流方式为三相桥式整流，同相逆并联，冷却方式为强油风冷，变压器为主调合一免吊心结构。
(一)基本参数：网侧电压：U1=110kV±10%，50Hz±1%单机额定直流输出电压：Udn=550V单机额定直流输出电流：Idn=4×8.1kA调压范围：65~105%Udn27级等差调压，M型开关短路阻抗：10%，变压器效率：98.7%高压中性点绝缘水平按60kＶ级考虑补偿绕组容量:4000kV AR, 电压10kV额定直流空载电压:Udo=1.14×550=627V阀侧额定相电压(角接)U2=627÷1.35=464.4V阀侧额定相电压(星接)U2=627÷2.34=267.9V每支路额定相电流（角接）：I2φ=0.471×8100/2=1908A每支路额定相电流（星接）：I2φ=0.816×8100/2=3305A每支路额定臂电流：Ib=0.577×8100/2=2337A变压器额定容量: SN=1.047×627×4×8100/1000=21270kV A一次额定电流：I1N=21270/110/√3=111.6A整变高低电压比:k12=110000/√3/0.85/464.4=160.887整变高压额定相压：U1φ= k12×464.4=74715V调压线圈额定相电压：Ut=74715-110000/√3=14943V调压线圈额定相电流：It=0.85×21270/110/√3=94.9A调变高压绕组额定电流：IG=111.6-94.9=16.7A±3.75°移相时：整变基本线圈电压：Ujφ=74715×sin(60°-3.75°)/sin(120°)=71735V 整变移相线圈电压：Uyφ=74715×sin(3.75°)/sin(120°)=5643V±11.25°移相时：整变基本线圈电压：Ujφ=74715×sin(60°-11.25°)/sin(120°)=64865V 整变移相线圈电压：Uyφ=74715×sin(11.25°)/sin(120°)=16831V流过整流基本、移相绕组额定电流：Iy= Ij =94.9/4=23.7A三、设计方案的选择目前24脉波移相整流变压器有多种实现方式，其中比较流行有两种：1）.一台自耦变加两台共轭式铁心整流变压器，每台共轭式铁心整流变压器实现12脉波移相，两台实现24脉波。
24脉波整流的直流电机供电与控制系统研究
（ ｈｎ ｎ ｅ ＠ ｏ ｅｒｌ ｍ，Ｄ ｎｙｎ ５ ０ １ ｈｎ ） Ｃ ｉ Ｕ ｗ ｎｉ ｆＰ ｔ ｅ ａ ｏｕ ｏｇｉｇ２ ７ ６ ，Ｃ ｉａ
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｔ ｉ ａ ｅ ｒ ｓ ｎ ｓ ａ ２ ｐ ｌｅ ｒ ｃｉ ｉ ｇ ＤＣ ｏ ｒ ｓ ｐ ｌ ｎ ｏ ｔ ｌ ｙ ｔ ｍ ａ ｅ ｎ ａ ｔｔ ｎ ｆｒ ｒ ｓ ｒ ｃ ： ｈ ｓ ｐ ｐ ｒ ｐ ｅ ｅ ｔ ４一 ｕ ｓ ｅ ｔ ｙｎ ｐ ｗｅ ｕ ｐｙ ａ ｄ ｃ ｎ ｒ ｓ ｓｅ ｂ ｓ ｄ ｏ ｕ ｏｒ ｓ ｍｅ ． ｆ ｏ ａ ｏ
量 与传 统 直流 电机调速 系 统谐 波含量 进行 了对 比 。实 验证 明 ， 提 出的直 流供 电与 控制 系统 能够有 效 降低 对 所 网侧 的谐 波污 染 ． 高直流 电机运 行 的平稳度 。 提 关键 词 ： 直流 电机 ；直流 调速 系统 ；双 闭环 ；谐波 中图分类号 ：Ｐ ０ Ｔ ２２ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ：０ ０ １ ０ ２ １ ） １０ ０ — ４ １０ — ０ Ｘ（０ １１ － ｒ ｉ ｄ ｐ ｅ ｎ ｓ ｅ ｄ ｏ ｐ ａ ｄ ｃ ｒｅ ｔ ｌ ｏ ｏ ｍｏ ｏ ｅ ｕ ａ ｎ ｙ ｔｍ． ｌ ｇ ｎ ｕ ｒ ｎ ｔｒＰ ｏ ｔ ｌ ｓ ａ ｏ ｔ ｄ ｉ ｐ ｅ ｌｏ ｎ ｕ ｒ ｎ ｏ ｐ ｆ ＤＣ ｏｅ ｔ ｒ ｒ ｇ ｌ ｔ ｇ ｓ ｓｅ Ｖｏｔ ｅ ａ ｄ ｃ ｒｅ ｔ ｉ ａ ｈ ｒ ｎ ｃ ｏ ｏ ｅ ｔ ａｅ ｎ ｌｚ ｄ ｎ ｃ ｍｐ ｒ ｄ ａｍｏ ｉ ｃ ｍｐ ｎ ｎ ｓ ｒ ａ ａ ｙ ｅ ａ ｄ ｏ ａ ｅ ｗｉ ｔ ｄ ｔ ｎ ｌ ｏ ｂ ｅ ｌ ｏ ＤＣ ｓ ｅ ｄ ｅ ｕ ａｉ ｇ ｙ ｔ ｍ． ｈ ｔ ｒ ｉ ｏ ａ ｄ ｕ ｌ — ｐ ｈ ａ ｉ ｏ ｐ ｅ ｒ ｇ ｌ ｔ ｓ ｓｅ Ｔ ｅ ｎ
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3．24脉波整流机组整流机组是地铁直流牵引供电系统中的重要设备之一。
整流机组的设计、结构特点和保护方式关系到整个直流牵引供电系统的正常运行。
目前，为了提高直流电的供电质量，降低直流电源的脉动量，城市轨道交通多数采用等效24脉波整流机组，一般都由两台相同容量l2脉波的整流变压器[9]和与之匹配的整流器共同组成。
3.124脉波整流机组的作用及要求在地铁供电系统中，牵引变电所高压侧的电压多为35kV AC(或33kV AC)，而接触网的电压为1500V DC(或750V DC)，所以需要降压和整流。
整流机组包括整流变压器和整流器，其作用是将35kV AC(或33kV AC)降压、整流，输出1500V DC(或750V DC)电压供给地铁接触网，实现直流牵引。
地铁牵引变电所一般设于地下，所以整流机组也安装在地下室内。
整流变压器宜采用干式、户内、自冷、环氧树脂浇注变压器，其线圈绝缘等级为F级，线圈温升限值为70K/90K(高压，低压)，其承受极限温度为155℃，铁心温升在任何情况下不应产生损坏铁心金属部件及其附近材料的温度。
在高湿期内可能产生凝露，应采取措施防止凝露对设备的危害。
整流器采用自然风冷式，适用于户内安装。
整流器柜宜采用独立式金属柜，二极管及其它元件的布置应考虑通风流畅、接线方便，同时便于维护、维修。
整流器与外部连接的跳闸信号采用接点方式，报警信号采用数字方式。
柜的上部及底部开口，采取措施防止小动物进入，正面和后面有门，各部件与柜应绝缘。
整流变压器应从结构上进行优化设计，以抑制谐波的产生，减少电磁波干扰。
整流机组产生的谐波电流应满足国家标准的规定，并满足我国电磁兼容相应的标准[10]。
根据IEC164规定，地铁作为重型牵引负荷，其负荷等级为VI级，整流机组设备的负荷特性满足如下要求：100%额定负荷时可连续运行；150%额定负荷时可持续运行2h；300%额定负荷时可持续运行1min。
整流器的设计应满足当任一臂并联的整流管有1个损坏时，能全负荷正常运行。
基于Multism的二十四脉波整流原理的探究
基于Multism的二十四脉波整流原理的探究摘要：二十四脉波整流是城市轨道交通直流牵引供电采用的普遍方法，它是将三相交流电经过两组变压整流器并联给接触网供电，二十四脉波的整流原理是学生学习的难点，本文通过引入multism软件搭建仿真电路，从简单的单相全波整流电路出发，到三相全波整流电路，再到12脉波整流，及至二十四脉波的整流过程。
由波形让学生直观感受二十四脉波形成过程。
引导学生通过观察波形辐值与相位，分析整流脉波形成的源，深入理解二极管的特性的原理及应用，理解整流电路中的原理，从而加深对二十四脉波整流机组的理解。
关键词：二十四脉波整流 Multism 谐波失真引言在地铁牵引变电所中设有两套整流机组，它们接于35kV同一段母线上，整流变压器一般采用树脂浇筑式干式变压器，容量一般为2000-4000kVA，电压等级35/1.2kV/1.2kV，为三绕组变压器，二次侧两个绕组容量相同[1]。
两台变压器可通过改变外部连接件移相±7.5˚，一台（T1）联结组别为Dy11d0 ，另一台（T2）为Dy1d2 。
一方面由于24脉波整流技术要求两台12脉波整流机组一次侧输入电源具有严格的同期性，以保证其低压输出端电压相位角相差15°。
另一方面为保证接触网电压平均值，减小两套整流机组的压差，防止两套整流机组出力不均，严重时其中一套整流机组过载二极管受损[2]。
因此，对于二十四脉波的形成过程，是学习的一个重点，也是学生学习的一个难点，难点在于它既涉及到变压器结构，也有三相交流电的电压、幅值相位的理解，也有三相负载连接方式特点，同时还涉及整流的原理、二极管的特性。
大量波形的分析，如果直接从变压器连接方式出发，通过相量的角度分析，学生学习难度较大，学习会比较枯糙，也不便于学生理解二十四脉波形成过程，为了学生提高学习兴趣，通过Multism电路仿真，引入软件的仿真示波器，让学习变的更加直观，Multisim是美国国家仪器(NI)有限公司推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。
24脉波移相整流变压器技术研究综述
24脉波移相整流变压器技术研究综述孙玉伟;潘天雄;严新平;袁成清;汤旭晶;潘鹏程【摘要】在解决大功率电力系统整流谐波问题方面,多脉波整流技术因其谐波抑制率高、设备成本低和运行可靠性高而具有显著优势.然而,随着电力系统的谐波控制标准不断提升,特别是在解决城市轨道交通直流牵引供电系统谐波方面,传统的12脉波整流器难以有效解决输出高品质稳定直流电的问题.在介绍24脉波整流技术的原理及分类的基础上,分别就基于隔离型、自耦型、直线式和圆形变压器的24脉波整流器移相变换原理、拓扑结构及性能特点进行了对比分析,探讨了柱式、直线式和圆形移相变压整流器在铁磁结构、绕组布设和匝数计算等方面的差异.【期刊名称】《武汉理工大学学报（交通科学与工程版）》【年(卷),期】2019(043)003【总页数】5页(P438-442)【关键词】24脉波整流器;谐波;自耦变压器;圆形变压器;直线式变压器【作者】孙玉伟;潘天雄;严新平;袁成清;汤旭晶;潘鹏程【作者单位】武汉理工大学能源与动力工程学院武汉 430063;武汉理工大学国家水运安全工程技术研究中心可靠性工程研究所武汉 430063;武汉理工大学交通部船舶动力工程技术交通行业重点实验室武汉 430063;武汉理工大学能源与动力工程学院武汉 430063;武汉理工大学能源与动力工程学院武汉 430063;武汉理工大学国家水运安全工程技术研究中心可靠性工程研究所武汉 430063;武汉理工大学交通部船舶动力工程技术交通行业重点实验室武汉 430063;武汉理工大学能源与动力工程学院武汉 430063;武汉理工大学国家水运安全工程技术研究中心可靠性工程研究所武汉 430063;武汉理工大学交通部船舶动力工程技术交通行业重点实验室武汉 430063;武汉理工大学能源与动力工程学院武汉 430063;武汉理工大学国家水运安全工程技术研究中心可靠性工程研究所武汉 430063;武汉理工大学交通部船舶动力工程技术交通行业重点实验室武汉 430063;武汉理工大学能源与动力工程学院武汉 430063;武汉理工大学国家水运安全工程技术研究中心可靠性工程研究所武汉 430063【正文语种】中文【中图分类】U665.10 引言整流变换作为最常用的电能变换之一，已广泛应用于直流电机、电镀、新能源、航天等各个领域，而整流器件的强非线性给电网带来了大量的谐波污染[1-2],为此许多国家都相继制定了限制电力系统谐波的标准，如IEC555-2,IEEE519等[3].大功率整流工程实践中主要采用LC滤波、功率因数校正、PWM整流和多脉波整流等谐波控制方法，其中：尤以具有谐波抑制率高、低噪声、低电磁干扰(EMI)和射频干扰(RFI)、实现简单、可靠性高等特点的多脉波整流技术应用最为广泛.随着多脉波整流技术的发展，整流系统脉波数增多，电网总谐波畸变率(total harmonic distortion，THD)得以有效控制，但脉波数过多会使系统过于复杂，制造精度和对称性难以得到保证[4].24脉波整流系统在兼顾了设备复杂度和成本等因素的同时，具有良好的系统谐波抑制能力，而成为多脉波整流技术发展的主流[5].本文首先阐述了24脉波整流技术的原理及分类，从移相变压器的结构形式出发，分别介绍了基于隔离型、自耦型、直线式和圆形移相变压器24脉波整流系统的拓扑结构和变换原理，并对其结构和性能做了对比分析，最后对该领域进行了总结和展望.1 24脉波整流技术原理及分类24脉波整流器通常由移相变压器和多个整流桥构成，在一个三相电源系统中，输出直流电压在一个交流周期内有24个波头[6-7].其原理是通过移相变压器，实现交流线电压移相，多相输出到若干个三相整流桥，通过各整流桥的谐波叠加抵消，抑制输入电流中23次以下的谐波，从而减小交流输入系统中的谐波含量和直流输出电压中的波纹[8].24脉波整流器的类型很多，根据不同的特性可以作如下归类：根据内置移相变压器有无电隔离可以分为隔离型和非隔离型，根据整流器中电力电子器件是否可控可以分为可控型和不控型[9].移相变压器是其中的关键设备，原边绕组与副边绕组的联结方式有很多种，包括△/Y、延边三角形、曲折形、多边形等[10].其移相原理都是通过绕组的不同联结方式，改变原副边绕组电压的相位，图1和表1分别介绍了几种绕组的联结方式和相应的原副边匝数计算公式.限于篇幅，本文主要以延边三角形接法为例介绍相应的整流拓扑结构.图1 移相变压器的原副边绕组联结方式表1 移向变压器原副边匝数比关系及相角度[10]△/YN2=n·3·N1±30°3·sin α·N3=sin(30°-α)·N2N2+2·N3=2·n·cos α·N130°-30°<α<30°sin α·N2=sin(60°-α)·N3(n·N1)2+N22-N32=2·n·N1·N2·cos α60°-60°<α<60°sin α=k·sin(120°-α)·(n·N1)2+N22-(k·N2)2=2·cos α·n·N1·N2-60°<α<60°注：n-变压器的变压比;α-移相角;N1-原边匝数;N2、N3-副边匝数;“k”-多边形绕组上抽头两端绕组的匝数比.2 基于隔离变压器的24脉波整流技术概况2.1 24脉波隔离式不控型整流器24脉波不控型整流器目前已广泛应用于国内城市轨道交通牵引供电系统，这种整流装置可靠性更高，更加经济，缺点是电能只能单向流动且整流器体积庞大，图2为几种典型的不控型24脉波整流系统.图2a)整流机组主要由两台12脉波轴向双分裂式牵引整流变压器和四组全波整流桥组成，变压器原边采用延边三角形，副边绕组分别采用△，Y接法，输出4组线电压相位差15°，通过整流桥整流后实现了24脉波整流[11-13].该系统采用的轴向双分裂式结构的变压器，增大了其抗干扰能力，原边采用延边三角形移相，一次侧3次谐波电流不注入电网，二次侧形成多脉波输出，使直流波形更加平缓，谐波含量更低.图2b)4组整流桥为串联联结，该电路的副边相比图2a)的对称性更好，它们共同的缺点是变压器体积庞大且效率低[14].图2c)，变压器采用Y/Y/△联结，两个副边绕组的交流线电压相位相差30°，引入变抽头均衡电抗器后，产生不流经负载的附加环流以11、13次谐波为主要成分，与网侧11，13次谐波相位相反，从而相互抵消形成24脉波整流[15-17].该系统在设计变压器时，要求副边两绕组对称性好，必须注意铁芯结构及副边三角形绕组和星形绕组的匝数设计，变抽头均衡电抗器起电压均衡、电流平波等作用，合理的均衡电抗器设计能提高并联双桥的利用率，维持电流连续及减小直流脉动.图2d)经过整流桥和2抽头变换器形成24脉波整流，该整流变压器副边都采用延边三角形联结，从而对称性更好，更有利于谐波的抑制.图2 隔离式不控型24脉波整流系统2.2 24脉波隔离式可控型整流器24脉波隔离式可控型整流器主要应用于大功率场所，如高压直流输电 (high-voltage direct current，HVDC)、大型直流电机驱动、可再生能源转换系统等.图3a)移相变压器原边绕组为△，Y接法，副边绕组采用4组延边三角形接法，分别移相-22.5°，-7.5°，+7.5°，+22.5°[19].图3b)2抽头变换器采用晶闸管取代了二极管，通过晶闸管的闭环控制，使2个整流桥输出的电流平均值相等，从而避免了抽头变换器饱和，减小了抽头变换器的电感值[20].图3 隔离式可控型24脉波整流系统3 基于自耦变压器的24脉波整流技术概况隔离型的多脉波整流器实现了输入输出的隔离，结构比较简单，但是其输入的能量完全通过磁耦合到输出端，导致变压器等效容量大，造成整流器的体积庞大.在不要求电气隔离的情况下采用自耦变压器，通过变压器磁耦合的能量仅占输出功率能量的一小部分，从而减小变压器容量，减小整流器的体积与成本.图4a)为一种采用自耦变压器的24脉波整流系统[21]，其特点是采用的单台自耦变压器，输入端电流经过变压器移相后，形成四组三相电路线电压依次相差15°，四组整流桥电路分别通过平衡电抗器并联联结，输出24脉波直流.此电路中采用的自耦变压器的等效容量仅为输出功率的17.3%，整流器体积大大减小，在大功率整流场合下优势尤为显著.图4b)为三角形连接自耦变压器24脉波整流系统[22]，与图4a)不同的是，它由两台12脉波自耦变压整流器并联构成，通过相间变压器分别移相±7.5°，分别接入两台延边三角形变压器，输出4组相位依次相差15°，幅值相等的整流桥输入电压.此方案的自耦变压器等效容量为输出功率的17.04%，且其变压器结构对称，易于谐波抑制.图4 自耦变压器24脉波整流系统4 基于直线式移相变压器的24脉波整流系统孙盼等[23-24]设计了一种基于直线式移相变压器的多脉波整流器，提出了一种基于直线感应电机原理的直线式移相变压器拓扑.图5为3相/12相直线式移相变压器结构图.图中阴影部分构成了一次侧A相绕组，一次侧与二次侧铁心长度、宽度尺寸相同，分别采用短距绕组和整距绕组，各开有12个槽和12套绕组，其极对数为1.一次侧12个绕组采取60°相带分相，将对称的三相交流电通入一次侧三相绕组，在变压器气隙间将生成一个平移的正弦磁场，二次侧的 12 套绕组感应出相位依次相差30°的电动势，将产生的12相输出分成4组三相电源，并联后接入至整流桥向负载供电，输出的电压含有24个脉波，与传统的隔离式柱形24脉波整流系统相比，其谐波畸变率THD更低.图5 直线式移相变压器结构[25]5 基于圆形移相变压器的24脉波整流系统王铁军等[25]设计了应用于24脉波整流系统的圆形移相变压器，采用圆柱式铁芯结构，利用旋转磁场实现多组移相.图6为圆形移相变压器结构示意图，其机构与感应电机相似，变压器原边固定，放置一组星形连接的3相对称绕组，副边(即定子)放置4组星形连接的3相绕组，副边a1至a4相位依次相差15°，槽口位子见图6，各绕组的b，c相对应于a相上相移120°和240°.根据旋转磁场原理，通电后原边绕组在铁芯内产生旋转磁场，副边绕组将依次产生四组15°移相的三相感应电动势，将四组三相输出分别接入桥式整流电路，4组整流桥串联叠加后得到24脉波直流输出.图6 3相/12相圆形变压器结构[26]6 整流变压器的对比分析传统的柱形移相变压器为了保持输出三相的对称性并实现正确的移相，需要特殊设计绕组的匝数比、联结方式和串联次序等.变压器的结构随着脉波数的增多更复杂，体积更庞大，且不同的联结方式只能实现一种角度的移相.基于直线电机结构的直线式移相变压器，其绕组布设更为方便，除了可以用于整流外，还可以用于逆变电路，通过模块的叠加能应用于大功率整流场合.该变压器内部的铁芯存在纵向和横向两个边端，产生边端效应，会影响其效率和谐波分量[27].通过减小气隙宽度和增加边齿宽度削弱边端效应，使直线式移相变压器工作在最佳状态，其效率和电压调整率与柱形变压器相比稍低，但抑制谐波效果更好. 圆形移相变压器因其采用圆形电机式铁芯结构，原副边绕组均匀分布于铁芯内部，磁路更加紧凑和对称，移相更为准确.该变压器同侧匝数相同，原副边匝数比计算更为简单，电压调整率较大，适合于可控整流.在效率、功率因数等方面，其性能较柱形变压器略低，在电磁设计方面仍有进一步改善的空间.7 结论1) 移相变压器是24脉波整流系统的必需器件，采用自耦变压器大大减小了整流器的体积，提高了整流器的整体性能，但其非隔离因素和相对复杂的绕组结构使其成为大范围应用的一个瓶颈.2) 随着多脉波整流技术的发展，通过改进移相变压器的电磁结构，基于直线式移相变压器和圆形移相变压器等新型的整流装置，减少了设备元件数量，降低了设计和制造成本.3) 在24脉波整流电路理论设计的基础上，将其与直流侧有源谐波抑制方法相结合，可得到更好的波形.参考文献【相关文献】[1]陈坚.电力电子变换和控制技术[M].北京:高等教育出版社，2002.[2]黄俊，王兆安.电力电子变流技术[M].北京:机械工业出版社，1992.[3]孟凡刚，杨世彦，杨威.多脉波整流技术综述[J]．电力自动化设备，2012，32(2): 922-927．[4]周帅. 城市轨道交通多脉波整流技术研究[D].大连：大连交通大学,2011.[5]任志新.多脉冲自耦变压整流器(ATRU)的研究[D].南京：南京航空航天大学,2008.[6]马化盛,张波,易颂文,等.二十四脉波整流器四种结构形式的分析[J].华南理工大学学报(自然科学版),2003(4):61-65.[7]SINGH B, GAIROLA S, SINGH B N, et al. 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单机24脉波共轭式整流变压器的结构
移相电角
整流变 1 +18.75°
整流变 2 -11.25°
整流变 3 +11.25°
整流变 4 -18.75°
所 对 应 的 阀 侧 电 角 分 别 为 ：-11.25°、+18.75°、
-18.75°、+11.25°。
4.3 主要技术参数确定
4.3.1 阀侧相电流
I2n=
0.471Id0 2
=
0.471×16 2
Abstract：The principle, structure and main technical characteristics of single 24-pulse conjugated type rectifier transformer are presented. The example is given out. Key words：Rectifier transformer； Conjugated type； Circulation
所 对 应 的 阀 侧 电 角 分 别 为 ：-3.75° 、+26.25° 、 -26.25°、+3.75°。
同理， 可以得出第二台整流变压器一次侧移相 电角，如表 2 所示。
表 2 移相电角（第二台） Table 2 Phase shift angles (the second transformer)
（0.65+ 1.05-0.65 2
）×U′=U14′= 35 000 姨3
U′= 35 000 =23 773.2V 0.85× 姨 3
则 自 耦 变 第 1 挡 、 第 27 挡 的 二 次 电 压 分 别
为：
U1′=1.05×U′=24 961.9V U27′=0.65×U′=15 452.6V
24脉波整流电路的设计与分析精编版
xxxx大学毕业设计(论文)任务书课题名称24脉波整流电路的设计与分析学院电气学院专业班级电气工程及其自动化0x2班姓名欧耶学号6444344444毕业设计（论文）的工作内容:1、整流电路的基础理论介绍;2、整流谐波的危害及治理;3、滤波电路的原理及作用介绍4、24脉波整流电路的原理、设计以及仿真分析;5、整流变压器保护起止时间：20 年 2 月14 日至20 年 6 月13 日共16 周指导教师签字系主任签字院长签字摘要AC/DC 变换器是电力电子装置中最为常用的一种变换器，为了减小其对电网的污染,提高功率因数，在中、高功率场合下通常采用多脉波二极管整流技术,可以降低设备成本，提高效率，并且不会产生额外的EMI。
整流电路是高压直流电源系统中的重要组成部分。
整流电路的设计、结构特点和保护方式关系到整个高压直流电源系统的正常运行。
本文介绍了整流电路中最新流行的24脉波整流电路的构成原理、特点、谐波危害治理及保护配置。
文中首先介绍了整流电路的基本理论知识并对几个基本整流电路进行分析，接着介绍了整流电路谐波的危害及治理和滤波电路，最后详细介绍了24脉波整流电路的原理，并对整流电路通过MATLAB对该电路进行了仿真。
经过理论分析、仿真研究,证实了该电路的合理性和可靠性,与传统的12脉波整流相比24脉波整流具有有效减小输入电流谐波含量、提高功率因数的优点。
关键词 :整流、谐波、仿真、保护AbstractAC / DC power converter is the most commonly used electronic devicesin a converter .In order to reduce the pollution of its power grid and improve power factor, in middle-and high-power situations multi-pulse diode rectifier technology is used, which can reduce cost of the equipmentand increases efficiency, besides it would not generate additional EMI.Rectifier circuit is an important component of the high voltage DC power supply system. Rectifier circuit design, structural features and conservation relates to the normal operation of high voltage DC power supply system. This text introduces the constitute principle，feature，governance of harmonics hazard and protection disposition of the rectifier circuit of the pulse wave rectifier circuit 24, which is latest widespread. Firstly, it is written about the basic theoretical knowledgeand some basic analysis of rectifier circuit. Second part relates to the harmonic rectifier hazards， governance and filter circuit. At last， 24 pulse rectifier circuit principle is expounded in detail, with simulationto rectifier circuit through the MATLAB. Going through the theoretical analysis and simulation study, the reasonableness of the circuit and reliability is confirmed. Comparing with the traditional 12-pulse rectifier，24 pulse rectifier could efficiently reduce harmonics contentin input current, and enhance power factors.Keywords: rectifier, harmonics, simulation, protection摘要 (2)Abstract (3)第一章绪论 (6)1.1 引言 (6)1.2 整流的定义 (6)1.4 各整流电路分析 (8)1.4.1单向半波整流电路 (8)1.4.2单向全半波整流电路 (9)1.4.4三相半波可控整流电路 (10)第二章整流谐波的危害及治理 (14)2.1 引言 (14)2.2 整流谐波的产生分析 (14)2.3 谐波危害 (18)2.4谐波的治理 (19)2.4.1 谐波治理分析 (19)2.4.2 治理方法 (19)第三章滤波电路 (21)3.1 引言 (21)3.2 滤波电路简介 (21)3.3 电阻滤波电路 (21)3.4 电感滤波电路 (22)3.5.1空载时的情况 (24)3.5.2带载时的情况 (24)3.6 小结 (25)第四章 24脉波整流电路 (26)4.1 引言 (26)4.2 整流原理 (27)4.3 数据分析 (29)4.4 24脉波整流电路变压器连接方式 (30)4.5 仿真 (31)4.6 仿真结果与分析 (33)4.7 结论 (34)第五章整流变压器保护 (35)5.1 引言 (35)5.2 变压器的保护设置 (35)5.3 整流器的保护设置 (35)5.3.1整流器二极管的保护 (35)5.3.2整流器自身保护 (36)5.4 小结 (36)第六章总结 (37)致谢 (38)参考文献 (39)第一章绪论1.1 引言电能的变换电路有AC/DC、DC/DC、DC/AC和AC/AC四种。
24脉波整流电路的设计和分析
xxxx大学毕业设计(论文)任务书课题名称24脉波整流电路的设计与分析学院电气学院专业班级电气工程及其自动化0x2班姓名欧耶学号6444344444毕业设计（论文）的工作内容:1、整流电路的基础理论介绍;2、整流谐波的危害及治理;3、滤波电路的原理及作用介绍4、24脉波整流电路的原理、设计以及仿真分析;5、整流变压器保护起止时间：20年2月14日至20年6月13日共16周指导教师签字系主任签字院长签字摘要AC/DC 变换器是电力电子装置中最为常用的一种变换器，为了减小其对电网的污染,提高功率因数，在中、高功率场合下通常采用多脉波二极管整流技术,可以降低设备成本，提高效率，并且不会产生额外的EMI。
整流电路是高压直流电源系统中的重要组成部分。
整流电路的设计、结构特点和保护方式关系到整个高压直流电源系统的正常运行。
本文介绍了整流电路中最新流行的24脉波整流电路的构成原理、特点、谐波危害治理及保护配置。
文中首先介绍了整流电路的基本理论知识并对几个基本整流电路进行分析，接着介绍了整流电路谐波的危害及治理和滤波电路，最后详细介绍了24脉波整流电路的原理，并对整流电路通过MATLAB对该电路进行了仿真。
经过理论分析、仿真研究,证实了该电路的合理性和可靠性,与传统的12脉波整流相比24脉波整流具有有效减小输入电流谐波含量、提高功率因数的优点。
关键词 :整流、谐波、仿真、保护AbstractAC / DC power converter is the most commonly used electronic devicesin a converter .In order to reduce the pollution of its power grid and improve power factor, in middle-and high-power situations multi-pulse diode rectifier technology is used, which can reduce cost of the equipmentand increases efficiency, besides it would not generate additional EMI.Rectifier circuit is an important component of the high voltage DC power supply system. Rectifier circuit design, structural features and conservation relates to the normal operation of high voltage DC power supply system. This text introduces the constitute principle，feature，governance of harmonics hazard and protection disposition of the rectifier circuit of the pulse wave rectifier circuit 24, which is latest widespread. Firstly, it is written about the basic theoretical knowledgeand some basic analysis of rectifier circuit. Second part relates to the harmonic rectifier hazards， governance and filter circuit. At last， 24 pulse rectifier circuit principle is expounded in detail, with simulationto rectifier circuit through the MATLAB. Going through the theoretical analysis and simulation study, the reasonableness of the circuit and reliability is confirmed. Comparing with the traditional 12-pulse rectifier，24 pulse rectifier could efficiently reduce harmonics contentin input current, and enhance power factors.Keywords: rectifier, harmonics, simulation, protection摘要 (2)Abstract (3)第一章绪论 (6)1.1 引言 (6)1.2 整流的定义 (6)1.4 各整流电路分析 (8)1.4.1单向半波整流电路 (8)1.4.2单向全半波整流电路 (9)1.4.4三相半波可控整流电路 (10)第二章整流谐波的危害及治理 (14)2.1 引言 (14)2.2 整流谐波的产生分析 (14)2.3 谐波危害 (18)2.4谐波的治理 (19)2.4.1 谐波治理分析 (19)2.4.2 治理方法 (19)第三章滤波电路 (21)3.1 引言 (21)3.2 滤波电路简介 (21)3.3 电阻滤波电路 (21)3.4 电感滤波电路 (22)3.5.1空载时的情况 (24)3.5.2带载时的情况 (25)3.6 小结 (26)第四章 24脉波整流电路 (27)4.1 引言 (27)4.2 整流原理 (27)4.3 数据分析 (29)4.4 24脉波整流电路变压器连接方式 (30)4.5 仿真 (31)4.6 仿真结果与分析 (33)4.7 结论 (35)第五章整流变压器保护 (36)5.1 引言 (36)5.2 变压器的保护设置 (36)5.3 整流器的保护设置 (36)5.3.1整流器二极管的保护 (36)5.3.2整流器自身保护 (37)5.4 小结 (37)第六章总结 (38)致谢 (39)参考文献 (40)第一章绪论1.1 引言电能的变换电路有AC/DC、DC/DC、DC/AC和AC/AC四种。
(完整版)24脉波整流原理
等效24脉波整流机组原理分析整流机组是地铁直流牵引供电系统中的重要设备之一。
目前，城市轨道交通多数采用等效24脉波整流机组，一般都由两台12脉波的整流变压器和与之匹配的整流器共同组成。
理论上只要满足12相24脉波整流系统的要求，组成24脉波的2台变压器的联结组可以有很多种，如Dy5／Dd0一Dy7／Dd2、Dyl l／d0一Dyl／d2等。
12脉波整流采用的整流变压器为轴向双分裂式牵引整流变压器，变压器阀侧绕组采用d、Y接法；与之相匹配的单台整流器由2个三相6脉波全波整流桥组成，其中一个整流桥接至整流变压器二次侧“Y”型绕组，另一个整流桥接至整流变压器二次侧“△”型绕组，两个三相整流桥并联构成6相12脉波的整流变电系统。
单台12脉波整流机组输出波形如图1所示。
图1 单台12脉波整流机组输出波形图两套相同的十二脉波整流机组并联工作并不会改变整流脉波数，只有当两套机组的整流变压器网侧绕组分别移相+7.5°和﹣7.5°，并联工作时，才能形成等效二十四脉波整流。
为了实现24脉波整流，两台整流变压器的基本联结组别可采用Dyll／Dd0和Dyl／Dd2。
每个牵引变电所内并联运行的2台整流变压器原边绕组分别移相+7.5°和一7.5°，目前为了实现两台整流变压器在网侧实现±7.5°的移相，在整流变压器原边采用延边三角形接法，其相量关系图如图2和图3所示。
一次侧三角绕组联结（延边三角形）二次侧y结构向量关系图二次侧D结构向量关系图图2 +7.5°变压器向量关系图一次侧三角绕组联结（延边三角形）二次侧y结构向量关系图二次侧D结构向量关系图图3 ﹣7.5°变压器向量关系图由于变压器网侧实现±7.5°的移相，使2台整流变压器次边电压相位差45°，经整流器实际输出的直流波形有l5°的相位差，并联运行就构成了等效24脉波整流。
24脉波牵引整流变连接组别
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!" 脉波牵引整流变压器的联结组
王念同， 魏雪亮
（上海沪光变压器有限公司，上海 !"#!"$）
针对目前 !"ห้องสมุดไป่ตู้脉波牵 引 整 流 变 压 器 的 联 结 组 标 号 存 在 的 一 些 问 题 ， 提出了两种既有利于制造厂生产又 摘要： 对用户安装接线方便的联结组标号方案。
及相量图如图%所示。这种接法形成了64’(5$$ 联结 组标号。
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"号变压器—负移相变压器
为了满足与正移相变压器相同的联结组标号，
即 64’(5$$ ， 可采用两步来实现。 首先， 网侧绕组采用负移相延边三角形接法。 阀 侧绕组绕向与网侧绕组绕向相反，其接法仍与! 号 变压器一样， 此时变压 器 联 结 组 标 号 为 64)(51 （网
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相 ’+#,- ） 联结组组合 压器一般采取面对面的排列安装方式，如图+ 所示。 考虑到适应这种安装排列方法，就采用上述联结组 标号。 这种联结组标号的两台变压器， !号变压器与
关键词： 牵引整流变压器； 脉波； 联结组 中国分类号： !"#$% 文献标识码： & 文章编号： （%’’%） $’’$()#%* ’+(’’’,(’#
! 前言
为解决大中城市日益突出的交通拥挤和环境污 染问题， 应大力发展大容量城市轨道交通。 从减少网 侧谐波电流的影响这一角度考虑，我国用于轨道交 通的牵引整流变电站已经由 $% 脉波向 %# 脉波发展。 可以预见，我国今后建设的轨道交通牵引整流变电 站将会以 %# 脉波为主流， 系统电压等级则有 -*./ 和
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3. 24脉波整流机组整流机组是地铁直流牵引供电系统中的重要设备之一。
整流机组的设计、结构特点和保护方式关系到整个直流牵引供电系统的正常运行。
目前，为了提高直流电的供电质量，降低直流电源的脉动量，城市轨道交通多数采用等效24脉波整流机组，一般都由两台相同容量12脉波的整流变压器［9］和与之匹配的整流器共同组成。
3.1 24脉波整流机组的作用及要求在地铁供电系统中，牵引变电所高压侧的电压多为35kV AC（或33kV AC），而接触网的电压为1500V DC（或750V DC），所以需要降压和整流。
整流机组包括整流变压器和整流器，其作用是将35kV AC（或33kV AC）降压、整流，输出1500V DC（或750V DC）电压供给地铁接触网，实现直流牵引。
地铁牵引变电所一般设于地下，所以整流机组也安装在地下室。
整流变压器宜采用干式、户、自冷、环氧树脂浇注变压器，其线圈绝缘等级为F 级，线圈温升限值为70K/90K（高压，低压），其承受极限温度为155C，铁心温升在任何情况下不应产生损坏铁心金属部件及其附近材料的温度。
在高湿期可能产生凝露，应采取措施防止凝露对设备的危害。
整流器采用自然风冷式，适用于户安装。
整流器柜宜采用独立式金属柜，二极管及其它元件的布置应考虑通风流畅、接线方便，同时便于维护、维修。
整流器与外部连接的跳闸信号采用接点方式，报警信号采用数字方式。
柜的上部及底部开口，采取措施防止小动物进入，正面和后面有门，各部件与柜应绝缘。
整流变压器应从结构上进行优化设计，以抑制谐波的产生，减少电磁波干扰。
整流机组产生的谐波电流应满足国家标准的规定，并满足我国电磁兼容相应的标准［10］。
根据IEC164规定，地铁作为重型牵引负荷，其负荷等级为VI级，整流机组设备的负荷特性满足如下要求：100%额定负荷时可连续运行；150%额定负荷时可持续运行2h; 300%额定负荷时可持续运行1min。
整流器的设计应满足当任一臂并联的整流管有1个损坏时，能全负荷正常运行。
整流器每个臂并联整流管的电流不平衡度小于10%。
直流侧空载情况下,整流变压器施加35^1+0.05）kV的交流电压时,直流侧输出电压不超过1800 V。
3.2 24脉波整流机组的构成24脉波整流机组的主电路原理图如图3-1所示。
整流机组主要有两台12脉波轴向双分裂式牵引整流变压器和四组全波整流桥组成。
每台变压器阀侧二套绕组分别接成d接法和y接法，其线电压天然形成30。
的相差。
两台变压器的网侧采用延边三角形接法，分别移相土7.5。
，这样形成的两台变压器的四套阀侧绕组的线电压相量互差15 °相位，分别经全波整流后，在直流侧并联运行，形成24脉波整流系统。
图3-1 24脉波整流机组主电路原理图3.3 24脉波整流机组原理分析图3-2为轴向双分裂式变压器的绕组布置示意图。
这种变压器的网侧为一个不分裂的绕组，分为上下两个支路，两支路并联联结。
两组阀侧绕组沿轴向布置于同一铁心柱上，其本身并没有串联或并联，而是将其头尾各自采用y联结和d联结分别引出, 分裂成两个支路。
这种阀侧绕组分裂为两个支路布置在同一个铁心柱上的轴向双分裂变压器可以使阀侧两个支路并联运行，同时向负载供电，即同时各供一三相桥式整流阀侧绕组一组采用y联结，另一组采用d联结，使它们的线电压有效值相等。
变压器阀侧绕组同名端线电压的相位差为 2/12(电角度为30°，这就形成每周期含有12脉波的6相整流系统。
如果有两台这样的变压器，一台移相+7.5 °另一台移相-7.5， 两台变压器组成一套移相变压器组，这就形成了 12相24脉波的移相变压器，其阀侧 同名端线电压的相位差为2/24(电角度为15°，阀侧电压相量图如图3-3所示。
在选择地铁整流机组的规格时，尽量考虑采用带三角形联结的变压器，同时尽可 能的增加整流的相数，变压器采用Dy11d0-Dy1d2或Dy5d0-Dy7d2都符合这一设想。
变压器采用Dy11d0-Dy1d2联结的整流机组，单台变压器运行时只是12脉波，要获得24脉波，需两台并联运行。
对于变压器采用 Dy5d0-Dy7d2接线的整流机组同样如 此。
在实际运行时，一台变压器退出运行，则联跳另一台变压器，可通过邻近变电所 实行大双边供电保证列车运行。
如果只运行一台变压器，则电网谐波含量会较正常时 增加。
24脉波整流机组输出直流电压的纹波系数较12脉波小，Dy11d0-Dy1d2两台变压器互换性好，从Dy11d0-Dy1d2的结法可以看出，两台变压器的互换只需改变一 次侧接入电网的相序即可。
当励磁电流的3次谐波或零序分量能够流通时，三倍次谐 波或三的整数次谐波电流就不注入电网，可选择两台轴向双分裂的变压器，一台(T1)联结组为Dy11Dd0,如图3-4所示；另一台(T2)为Dy1Dd2，其中D 联结为延边三角 形，如图3-5所示。
根据两台变压器的接线，可绘制出其相量图如图 3-6(T1)和图3-7( T2)所示[11] o图3-3阀侧电压相量图Xa?图3-2轴向双绕组双分裂变压器绕组布置 c 1a 1 3企 cb 2 严C ba 1b 1 b 4C4b 2c 2ab 2b 3C3a 4b 4ac /c 4 a 2C 2 a 3c 3b 1a 1 a 3b ^b 2a2“b 3a 3 r C 3 a 3 C 2a 2 C 4Q 4c 1b 1 c 3b 3图3-6变压器Ti 的结构及相量图图3-7变压器T2的结构及相量图(a) 高压绕组 (b) 低压绕组 (a )高压绕组 (b )低压绕组 图3-4 Ti 整流变压器Dy11-dO 绕组联结图图3-5 T2整流变压器Dy1-d2绕组联结图(a ) 一次侧D 结绕组联结(b )二次侧y 结绕组相量图 (c) 二次侧d 结绕组相量图(a ) 一次侧D 结绕组联结Ca2 A B b2 c2 a2c2o b2A A A 1 AC i *UC /C iA A iU iC i c M U yA A i2b 2C 1(b )二次侧y 结绕组相量图 A A ia2<買 B ___ 1 CC 2 一b 3Bi(c )二次侧d 结绕组相量图分析图3-6和3-7的相量图可知，若以水平右方向为参考方向，贝U可得其它电压相量的相位角分别为：(1) 对于变压器T1一次侧电压相量U AIBI的相位角为112.5 °二次侧电压相量U a2b2的相位角为142.5 (y结),U a3b3的相位角为112.5 °结)(2) 对于变压器T2一次侧电压相量U A1B1的相位角为127.5 ；二次侧电压相量U a2b2的相位角为97.5 °( y结)，U a3b3的相位角为67.5 (d结)观察图3-6和3-7的相量图并利用上述分析的结果可知，对于同一台变压器，其阀侧(二次侧)绕组同名端线电压的相位差为30 ° (142.5-112.5 =97.5 -67.5 =30°);而两台变压器的网侧(一次侧)并联接入电网时，相当于其一次侧各移相7.5(不同的旋转方向)，使T1变压器一次侧三角形绕组电压与T2变压器原边三角形绕组线电压有15 °的相位差(127.5 -112.5 =15°)，而两台变压器二次侧对应的线电压相位差为45 °(142.5 -97.5 =112.5-67.5 =45 ° )，上述结果如图3-8 所示。
N y I y30° 飞0°卩1\N2|2N d l d图3-9磁势平衡相量图3.4 24脉波移相整流变压器网侧绕组分析1. 网侧绕组电压、匝数及移相角的确定网侧绕组的±7.5移相是通过两种不同的延边三角形接线来实现的，其绕组接线原理图与相量图分别如图3-4(3-5)和3-6( 3-7)所示。
由于二台变压器的网侧仅接线方式不同，其它的参数都完全相同接法来讨论三角段的电势U d、延边段电势U y和移相角a之间的关系[12]。
以下就一种U a3b3(T1)U A1B1 (T1)U A1B1 (T2)U a2b2 (T2)U a3b3(T2) U a2b2 (T1)图3-8两台变压器的相量关系图同时由相量图3-6可知:2 2 “U d U y U y 2 2(U d U y )U y COS120, 3N ； 3N y N Nfq2. 网侧绕组中的基波电流由于延边段线圈电流I y 是三角形段线圈电流I d 二相电流的相量和，因此其幅值 为：(3-9)且相位相差30°相角，正移相为-30 °负移相为+30°由网侧电压相量及三角函数关系可知(a =7.5 ° :U y sin -- --------- 弋 U1 si n120> si n(60' )2 .sin 3(3-1)Ud Uy sin (60 ) sin 2 i'1—sin (60■丿)ft2cos30 sin 创丿sin 120；sin 120sin120sin 120j)2sin(30'；(3-2)(3-3)U d.3 si n( 30 JU ysin；33 .cos sin 2 2sin(3-4)如设计时取匝电势为 e t ，那么三角段线圈匝数和延边段线圈匝数，可按式 (3-5)及式(3-6)确定:N dU d e(3-5)N yUy e t(3-6)但线圈的匝数必须取整数, 因此当确定了 N d 和N y 之后，还必须校核移相角 a 及线电势U 1的幅值。
由(3-4)可得:tg 远U ytg 1_3_兀N y(3-7)U i(3-8)在忽略激磁电流的条件下，初次级绕组的磁势平衡如下式:N y l y N d l d Zb( 3-10)其相位关系由相量图3-9所示 由相量图3-9的几何关系可知:由此导出:N d 1 y Sin(30； ) 、、3sin(30； )N y I d sinsin而由式(3-4)可知:两式比较可知 萨a,将磁势平衡方程进行分解，可得两组磁势平衡组:N y l y cos(30 ) N d l d cos N 2I 2纵向分量 N y l y si n(30) N d l d si n正交分量其中纵向分量是与次级磁势平衡的基本分量，而正交分量是三角段线圈与延边段 线圈相互平衡的附加部分。
将纵向分量式(3-14)代入式(3-9)，并考虑式(3-1)和(3-3)及U 2=N 2e t ，可得：l_______ M J ,dN d cos V3N y cos(30)_________ U 2J ” U d cos —J3U y cos(30 ) (3-16)______ ”2U 1 sin(30 )cos 2U 1 sin cos(30 ) U 2I 2 U 2I 2 2U 1s in 30 U 1l y-3l d血2(3-17)yU 1网侧绕组的基波容量为：S3U 1I 1 、.3U 1l y 3U 2I 2 S 2(3-18)可见变压器网侧与阀侧的交流基波容量是一致的，但是由于网侧采用了延边三角N y l yN d l dsin sin (30)(3-11)(3-12)N d U d3s in (30o )(3-13)(3-14) (3-15)形接法，其设计时的材料容量是有所增加的S 1c 3（U y i y U d I d ）、、3U 1i 1（3y U d ）,3U 1I 1[2sin2si n （ 30：）] S 1 K sc其中材料容量系数：K sc 2[sinsin （ 30： ）] 4si n15：cos （15；） （3-19）当移相角a =7.5时，K sc =1.02642即网侧绕组材料增加2.642%。