均流电抗器

文章内容:刻搦嚏摘餮缛8.]995年3月第1期电子变压器技术交流平衡电抗器的原理与设计,市西城区职工大学电教处陈宁7-?//,摘要:表主提出在高可靠主流供电隶垃中使用主流平斯电抗器的方法,并详细诗逮正弦电源并机时对电托器一,平衡电抗器作用当一台电源的输出功率不能满足负载要求时,需要几台电源并联输出(即并机输出);或者为了高可靠性的要求,使几台电源并机输出,以提高系统的平均无故障时间().对于直流电源来说,并机工作比较简单,只需调整(手动调节或自动控制)几台电源输出电压一致,也可以加入均流控制.如果分别在每台电源的输出端串入二级管隔离,即便输出电压不一致也不会引起环流.但对于交流电源,除了输出电压和均流问题外.参与并机的几台电源还必须鞭率一致,相位一致,波形一致.否则.并机电源之间将产生环流,互为负载,使对方短路或部分短路.并机交流电源的频率完全一致是最重要的,也是最容易的.只需要由同一个振荡器控制即可.输出波形和输出电压基本一致也不难做到,并且在下面还可以看烈,输出电压的差异对并机的影响小于相位整的影响均流控制不是必须的.但最好有.本文论述的平衡电抗器属于一种外部均流控制.对并机影响最大的是各机的相位问题,尽管在电路技术上可以采用镁相同步等措撬.但由于中低顿正弦被电源(40以下)大多在输出端装备有滤波器(包括利用漏感的滤波器),而电容电感元件尤其是后者有较太的分散性和非线性.这种情况下.即便在输出电压,电流和功率因数三维空间中的某一点将各机的相位调得一致,也极难保证在其余各点都一致.为克服这个困难,选用平衡电抗器是最简便易行的措施=平衡电抗器工作原理分析下圈为两台电源并机使用平衡电抗器的连接原理囤.图中电抗器的两个绕组的和的异名端相连,.和:的独立电感量相等,即一:一设:为电流;.在绕组上产生的感生电动势;为电流在绕组:上产生的感生电动势;-2为电流:在绕组:上产生的感生电动势;为电流在绕组上产生的感生电动势.以1995年3月第1期电子变压器技术:--_(1)2:2(2在,,.,回路,根据回路电压定理,有:":一"2一将(2)式代入上式,得到:】"2一￡】一(3)同理,在:,.,回路,可得到:2一一一】(4)由(3),(4),得到:】+"2=2(5)2一"=2(2一】)(6)根据电磁感应定律,有:一㈩2譬一五2(8)=(9)将(7),(8),(9)代入(5),(6),得到:】+"2=2(10):_1=2…)其中,【一+1显然,由(10),(11)两式不难解出,【和2.不过我们关心的并不是和:的具体表达式,而是当和在具有一定的幅值差异和相位差异时,如何适当选取平衡电抗器的参数值,使得参与并机的两台电源闻的不平衡保持在某一允许水平上.为此定义不平衡参数:8一其中,,,1分别为【,,的有效值.下面来推导平衡电抗器的主要参数:(113甲,6,)的具体表达式设】:/21,":一2【(+),则有2一【=,2(+8)(12)其中一4】+2:一2】20(13=19由(11)式可得:1!一一寺(--1)将(12)代入上式::—=.一(+)2考虑不平衡电流的有效值,,有:,)于是不平衡度参数8:一-](15)当参数确定后,平衡电抗器所需电感量为:一(16)当然,我们希望6尽量小些.胆在和:具有一定的差异使得按照(13)式算出的值不是很小的情况下,8的减小则要求平衡电抗器的电感量增大,而平衡电抗器酌体积和重量是近似与.成正比的.因而一般要求≤0.1就可以了在确定平衡电抗器参数时,负载电流应按最大允许值计算,即应取一21,其中1.为单机额定输出电流有效值,于是(16)式变为:一—45(17)另外,由(5)式可以看到,接入平衡电抗器的并机系统,负载所得到的电压=1/2(+),因而在与:的差异不太大的情况下,正常工作是不成问题的.计算表明,甚至在一180,:=260,一30.的恶劣条件下,使用平衡电抗器后在负载上仍可得到212.8的工作电压.若不接平衡电抗器,则在两机之间将产生环流.::_】一(+),￡^其中己为两机的串联内阻抗.由于.很小,所以几伏的幅值差和几度的相位差就能产生较太的环流.需要提及注意的是,在由参数的定义式和14)式推出(15)式时,用代替1,而这两者是有差剐的,前者是并机两电源不平衡电流:一的有效值,后者是两电源电流有效值?20?995年3月第1期电子变压器技术一…—之差.但是用向量法或代数法很容易证明≥一,因而在较苛刻的条件下得到的结果会有更好的均流效果三,并机不平衡电流的幅值因素和相位因素由(14)式可知,不平衡电流与不平衡电压成正比,而(13)式通过近似处理可化为:一√():+(2詈)(18)其中:—一,=(+2)/2.(18)式中第一项为两电源幅值差的贡献,第二项为相位差的贡献(18)式的精确程度是可信赖的,在30%的幅值差和5.的相位差以内一精确度优于0.5表一不平衡电压与,中的关系.25210200:225230240度501551.50()002022040440(垂)9.28.357.4923835749238.35742_639.658327.743.360844.455.470.0表一中数据为按(18)式计算的结果.从中可见,幅值差贡献()一与幅值差成正比,相位差贡献(中)=2(中/2)近似与相位差成正比,并且0.的相位差和40的幅值差贡献相等.根据笔者在设计研制正弦被逆变电源过程中的经验,()达到20内并不十分困难,但在输出电压,电流,功率固数三维空问中的任一点都将相位差中限制得很小却十分不易稍有疏忽,就达到0.这正是本文开始时提到的相位差是影响并机的主要问题.四,平衡电抗器绕组参数设计根据众所周知的普适公式:一?:垦*-"()19)其中:为铁芯的相对磁导率,为绕组匝数为铁芯截面,单位为.;为平均磁

路长度,单位为设平衡电抗器铁芯窗口面积为(:);铜导线截面积为(),铜线占空系数为.电流密度为(/).于是有:ⅱ一(】一:).一2.≈2010/(20)上斌代入(19)式,得到: