浅析24脉波牵引整流变压器

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二十四脉波整流资料

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。

城市轨道交通24脉波牵引整流变电站网侧谐波电流的分析

城市轨道交通24脉波牵引整流变电站网侧谐波电流的分析
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两种24脉波整流变压器设计比较

两种24脉波整流变压器设计比较

两种24脉波整流变压器设计比较24脉波整流变压器是一种特殊的变压器,能够提供更加稳定的直流输出电压。

在24脉波整流变压器的设计过程中,有两种不同的设计方法可以选择,分别是谐振式设计和非谐振式设计。

下面将介绍这两种设计方法的比较。

谐振式设计是一种常见的24脉波整流变压器设计方法。

在这种设计中,谐振电路被用来减小电路中的谐波和纹波。

谐振电路是由电容器和电感器组成的,并与变压器并联。

电容器和电感器的参数可以根据需要进行调整,以便在电路中产生合适的谐波和纹波消除效果。

谐振式设计的优点是能够有效减小谐波和纹波,从而提供更加稳定的直流输出电压。

然而,谐振式设计也有一些缺点。

首先,谐振电路的设计复杂,需要进行精确的参数调整,使得设计和调试成本较高。

其次,谐振电路会引入额外的电功率损耗,从而降低变压器的效率。

因此,在设计谐振式24脉波整流变压器时,需要权衡其优缺点,并选择合适的参数和电路结构。

非谐振式设计是另一种常见的24脉波整流变压器设计方法。

在这种设计中,没有谐振电路,而是调整主变压器的参数来减小谐波和纹波。

非谐振式设计的优点是无需设计和调试谐振电路,从而降低了设计和制造成本。

此外,非谐振式设计还能够提高变压器的效率,因为没有额外的电功率损耗。

然而,非谐振式设计也存在一些缺点。

首先,调整主变压器的参数需要一定的经验和技巧,否则可能会导致电路的不稳定或者谐波和纹波过大。

其次,非谐振式设计不能完全消除谐波和纹波,因此直流输出电压的稳定性相对较差。

综上所述,谐振式设计和非谐振式设计是24脉波整流变压器常用的两种设计方法。

谐振式设计能够有效减小谐波和纹波,提供更加稳定的直流输出电压,但设计复杂,成本较高,且会引入额外的功耗损失。

非谐振式设计则无需设计和调试谐振电路,降低了成本,提高了效率,但无法完全消除谐波和纹波,直流输出电压稳定性相对较差。

在选择设计方法时,需要根据具体的应用需求和成本考虑,选择适合的设计方法。

24脉波牵引整流变压器移相角的计算与测量

24脉波牵引整流变压器移相角的计算与测量

关键词: 牵引整流变压器; 移相角; 测量 中图分类号: $%&’# 文献标识码: ( 文章编号: (#’’+) !’’!)*&#+ ’,)’’’*)’-
1 前言
城市轨道交通 #& 脉波牵引整流变电站的基本 构成是采用两台相同容量的轴向双分裂式牵引整流 变压器。 就整流变压器本身而言, 每台变压器实质上 仍然是一台轴向双分裂式 !# 脉波牵引整流变压器, 所不同的是网侧绕组采用延边三角形,分别形成 . 本文对 #& 脉波牵引整流变压 /"+0和)/"+0的移相角。 器采用延边三角形联结的移相角的计算和测量进行 探讨。
" ! ’ !!%!8)9:%!,)9:%6’1;&!7<
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收稿日期: ,))+’)9’,+ 作者简介: 王念同 (!<93’ ) , 男, 江苏溧阳人, 上海工程技 术 大 学 电 子 电 气 工 程 学 院 副 教 授 , 教授级高级工程师, 长期 从事电机、 变压器理论研究与产品开发工作; 魏雪亮 (!<9<’ ) , 男, 江苏无锡人, 上海沪光变压器有 限 公 司 工 程 部 经 理 , 高级工程师, 长期从事变压器设 计与产品开发工作。
当阀侧 ( 联结时, 因 为 !)" 联) (!) ) ’ !(" )!(,!* " !! ・ 5=96’1;&!7 !) !D (!’ ) ’ )(" !* " ! ’ !! 9:%6’1;&!7 !) !D (!! )、 式 (!’), 将式 不论阀侧是 * 联 结 , 还是 式 (!1 ) 式 (!)) 都可得: ( 联结, ’ ) " ’ ・ 9:%6’1;&!7 " ’ #$%6’1;&!7 ! ! 5=96’1;&!7 ’! (!3 ) 从式 (!3 ) 推得移相角的实测值! 为: (!! )

24脉波整流原理

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。

24脉波整流电路的设计与分析

24脉波整流电路的设计与分析

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44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............................................................................................................. 错误!未定义书签。

完整版)二十四脉波整流资料

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。

共轭式调变共用24脉波整流变压器的设计

共轭式调变共用24脉波整流变压器的设计

共轭式调变共用24脉波整流变压器的设计共轭式调变共用24脉波整流变压器是一种高效、可靠的电源变换器,它可以将交流电转换为直流电,并且可以实现电压的升降。

在工业生产和家庭生活中,这种变压器被广泛应用。

在设计共轭式调变共用24脉波整流变压器时,需要考虑多个因素。

首先,需要确定变压器的输入电压和输出电压。

其次,需要选择合适的变压器芯片和电容器,以确保变压器的效率和稳定性。

最后,需要进行电路设计和模拟,以验证变压器的性能和可靠性。

在实际应用中,共轭式调变共用24脉波整流变压器具有以下优点:
1. 高效:由于采用了共轭式调变技术,变压器的效率可以达到90%以上,能够有效地减少能量损失。

2. 稳定:变压器的输出电压稳定,能够满足各种电器设备的需求。

3. 可靠:变压器采用高品质的材料和工艺,具有较长的使用寿命和稳定的性能。

4. 安全:变压器具有过载保护和短路保护功能,能够有效地保护电器设备和人身安全。

共轭式调变共用24脉波整流变压器是一种高效、可靠、安全的电源变换器,它在工业生产和家庭生活中具有广泛的应用前景。

在未来的发展中,我们相信这种变压器将会越来越普及,并且会不断地
得到改进和完善。

24脉波移相整流变压器设计

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脉波牵引整流变连接组别

24脉波牵引整流变连接组别
第 !" 卷
第#期 $%%$ 年 # 月
&’()!"
!"#$%&’"()"
*+,-
.’)# $%%$
!" 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$$ 联结 组标号。
%2%2%
"号变压器—负移相变压器
为了满足与正移相变压器相同的联结组标号,
即 64’(5$$ , 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
!#"
、 $%&’()) (网侧移相 *+#,- ) $%&’() (网侧移 目前国内!" 脉波牵引整流站的两台牵引整流变
相 ’+#,- ) 联结组组合 压器一般采取面对面的排列安装方式,如图+ 所示。 考虑到适应这种安装排列方法,就采用上述联结组 标号。 这种联结组标号的两台变压器, !号变压器与
关键词: 牵引整流变压器; 脉波; 联结组 中国分类号: !"#$% 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

(完整版)二十四脉波整流资料

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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。

基于外延三角形接线的24脉波整流变压器分析

基于外延三角形接线的24脉波整流变压器分析

为直流供 电系统 , 电动车组需要高质量的直流电能。 而脉波越多 , 能量 的利 用率越高 , 系统功率因数越
高 , 的效益就越好。因此采用较多脉波的整流 运行 变压器系统就成为必然。
An ls f t e 2 - us c i e a s o me y tm s d ay i o h 4 p le Re tf r Tr n f r r S se Ba e s i
a r m fe e y v l g e t r o h 4 p le s s e g a o v r o t ev c o ft e 2 - u s y t m. a
mo is i t eea emo ep le ,t eewi elW amo is nc , h r r r u ss h r l b f I O h r nc
a d ls a st h o rg i.Th a t h h o n e sh r ot ep we rd m es mei wiht ete — s r frcies yo e t ir :mo ep le ,mo ehg a tr .Th rf r , f r us s r ih fco s eeo e te2 —us r n fr lra d r cie sa e t e b sc e up- h 4— le ta sole n e t ir r h a i q i— p T f me t o ahe et eg a. Thsp p ra ay e h r cpe n st c iv h o 1 i a e n lzst ep i il n o 4 p lerci e h ti u ep s d wih ±7 5 hfig f2 - us et irta s s p r o e t f . 。s it n p a e t emeh d o p tx et o n cin a d t e rl— h s ,h t o fe ia y d l c n e t n h ea a o t n hp b t e e tr.B sd n t i t d t i a e i s i ewen v co s a e o hs su y, hs p p r o gv safr uao fe i x et o n cin,d a h i ie om ltro pt yd l c n e t a a o rwsted—

24脉波整流的变压器理论分析与设计

24脉波整流的变压器理论分析与设计


图 2 三 角形 延 长 联 接 方 式结 构 《机 械 与 电 子  ̄2010(9)
压与其 对应延 伸绕 组 电压 的矢 量 和 ,超 前 输 入 电压 , , 为 a。 副 边 第 2组 绕 组 也 是 由 三 角 形 绕
组及其 延伸 绕组构 成 ,但 其 接法略 有不 同 ,输 出 电压 , , 。 分 别滞 后输 入 电压 , , 为 a。因
令 移相后 的合 成相 电压 为“l”,则根据 三 角形正 弦 定 律 ,可 得 :
五1一 sina/sinl50。一 2sina 五2一√3 sin(30。一a)/sin15O。
一 2 Sin(30。一 a)
u2一 sinl20。/sin150。一
2 基 于延 边 三 角形 的 多脉 波整 流 原 理
M A Xi—geng,LI Chao.BAI Li— na (College of Information and Control Engineering,China University of Petroleum ,Dongying 257061,China)
摘 要 :介 绍 了 多脉 波 整 流 变 压 器 移 相 的 实 现 以 及 延边三 角形 电压 、移相 角及 匝数 的计算 方 法,分析 了基 于此 变 压 器 的 24脉 波 整 流 器 的 工 作 原 理 及 特 性 ,并利 用 Matlab/Simulink仿 真验证 了其有 效性 。
是1— 2sinl5。一 0 517 6 .
收稿 日期 :2010—05—10 基 金项 目 :山 东省 科 技 攻 关 重大 专 项 (2005GG2107002)
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两种24脉波整流变压器设计比较

两种24脉波整流变压器设计比较

两种24脉波整流变压器设计比较甘铨韬;陈开全【摘要】24脉波整流用变压器广泛应用于轨道交通牵引整流,是为轨道交通提供动力的主要设备之一,在轨道交通领域起着关键的作用.介绍了两种24脉波整流用变压器的设计原理,并对这两种设计原理和性能参数进行分析比较.目的是提供另一种24脉波整流变压器的设计方法.【期刊名称】《机电工程技术》【年(卷),期】2018(047)008【总页数】3页(P173-174,237)【关键词】牵引整流变压器;24脉波变压器;变压器【作者】甘铨韬;陈开全【作者单位】明珠电气股份有限公司,广东广州 511400;明珠电气股份有限公司,广东广州 511400【正文语种】中文【中图分类】TM40 前言随着我国经济的快速发展,各种领域应用的变压器越来越多,特别是近几年电气化轨道交通的快速发展,牵引整流和直流充电用整流变压器的应用更广泛。

为了减少网侧谐波电流对电网的影响,地铁牵引用整流变压器或直流充电用整流变压器都优先选择多脉波数的整流变压器,如24脉波整流变压器就是一种应用很广泛的整流变压器。

而随着用户需求的发展,另一种结构的24脉波整流变压器也在发展起来。

这种新的24脉波整流变压器的显著特点是,它不需要两台并联运行构成24脉波,而是单台构成24脉波整流输出。

本文作者主要介绍另两种结构的24脉波变压器,将这两种结构的产品进行比较,提供另一种24脉波整流变压器的设计方法。

1 方案一24脉波整流变压器结构1.1 方案一24脉波整流变压器的联结组别对于24脉波整流变压器目前最常用的结构是由两台12脉波变压器通过并联运行的方式来输出24脉波电流。

这种方式经过多年的发展应用,已经成为一种成熟的结构,并形成了通用的行业标准。

JB/T 10693《城市轨道交通干式牵引整流变压器》[1]就是专门针对该结构起草的行业标准。

在该标准中规定了两种24脉波牵引整流变压器的联结方法如下:(1)I#变压器 Dy11d0(移相+7.5°);II#变压器 Dy1d2( 移相-7.5°)。

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

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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计牵引整流变压器。 目前 , 国内的城市轨道交通运行典型 负荷 周期曲线如 图2 所示 。
此 , r减小 电网受 到谐 波的影响 , 为 绝大多数 的城市轨道交 通 牵引供电系统都是采用2 脉 波整流方式 。此外 ,从效 能上 分 4 析, 整流变压器的脉波数越多 , 相应 的功率因数也会越大。 其
流 变压 器的 保 护 方 法 。
关 键 词 :4 波 整 流 ; 引整 流 变压 器 ; 护 2脉 牵 保
ti 03 66i n10 - 5 42 1.2 3 I : . 9 .s. 6 8 5 . 11. 4 f1 9 1 s 0 0 0
O 引 言
为 ±75 .。,其高压 网侧绕组方式和等效 1 脉波的方式 是一样 2 的。两 台整流变压器移相角度分别为+ .。 7 。, 7 和一 . 通过并联 5 5 连接整流器直流侧的方式组成2 脉波整流机组 。4 4 2 脉波整流变 压器 的接线方式和矢 量图如 图l 所示。
国家标 准中规定 了负载的工作 等级 ,主要分为6 级来表示 负载循环的不同程度 。目前 , 国内的城市轨道交通牵 引整 流机
Байду номын сангаас
当前 , 在城市轨道交 通牵引供 电系统 中 , 常采用 的是1 脉 2
波和2 脉波的整流方式 。根据计算 , 4 采用 1脉波 整流方式时 , 2 系统 中的谐波次数 比较多 ; 4 而2 脉波整流方式能在保证谐波次
组主要采用的是第 四( 重型牵 引站 ) 。标准 中规定 , 等级 采用重
型牵引站等级的牵引整流机组 在一天中要能够承受在 1 倍额 . 5 定负载下工作两小时 以及3 倍额定负 载下 工作 1 分钟的尖峰负
数较少的情况下 , 次谐 波的数值 也较小 。所以说 , 各 在谐 波的
治理: 而 , j 采用2 脉波整流方式 1 1脉波整流方式要更好 。因 = 『 4 :2 E
技 术 研 发
T C oL E HN 0GY AN AR T DM KE
Vo .8, . 2 2 11 No 1 ,01 1
浅析2 脉 波牵引整流变压器 4
赵 凯
摘 要 : 过 对 牵 引整 流 变 压 器 的 系统 分 析 , 明 了在 城 市轨 道 交 通 牵 引供 电 系统 中采 用2 脉 渡 整 流 方 式 的优 势 。 在 比 通 说 4 较 了 牵 引整 流 变 压 器和 普 通 电力 变压 器 的 不 同之 处后 , 点介 绍 了2 脉 波 牵引 整 流 变 压 器 的 系统 构 成 , 给 出 了一 些 整 重 4 并
5 6 7 8 9 …… I 6 I 7 I 8 2 4t
图2 城 市 轨 道 交 通 运行 典 型 负 荷 周 期 曲线 图
技 术 蕊 与
市 场
技术研发
统, 互不干扰。 通过沿轴向设置双低压输 出线圈 的方式 , 可以降 低变压器低 压绕组间受到 的相 互干扰和影 响。采 用这种方式 后, 就不用再设置平衡 电抗 , 因为其直流 阀侧绕组 间的短路阻
图 1 外 延 三 角 形 移 相 的 接 线 方式 和 矢 量 图
据谐波次数和整流脉波的关系式P 6 = K×n±1式 中P ( 代表存 在
的谐 波数 .代 表整流脉波 , 取正整数 ) n K ,脉波越 多的情况下 ,
谐 波 含量 就 会 越 少 。
2 . 牵 引整 流 变 压 器 的 负载 类 型 2
2 牵 引整 流 变 压 器 和 普通 电力 变 压 器 的 不 同 点
21 牵 引整 流 变压 器 的 结 构 形 式 .
考虑到 目前 的城 市轨道交通牵 引整 流机组 主要采用的是
等效 1或2脉 冲整 流方 式 ,常采用双绕组 双分裂的结构来设 2 4
计牵引整 流变压器 。如 果采用的是等效 l脉波 整流方式 ,则 2 采用 j角形联结 的方式对 整流变压 器 的高压网侧进 行联结 。 此 时 ,有两组 高压网侧绕 组是并联 引 出和轴 向分 裂的情形 。 在 低压阀侧端 同时使用到 了三角形 联结 和星形联结 的方式 。 如果采用 的是等效2 脉 波整流方式 ,通常会采 用外延三角形 4 联 结 的方式对 整流变 压器 的高 压 网侧进 行联 结 ,移相 角度
高。本文对 目前城市轨道交 通牵引系统 中常采用 的2 脉波牵 4 引整流变 器作简单的介绍 。
1 牵 引整 流 变 压 器 的 系 统 分析

戎进行 电力系统的谐波分析 时 ,主要考虑两个方 面的因
素, 即系统 的谐波大小 和系统 中的谐波次数 多少 , 减小 系统 谐
波的方法主要 是减小系统 中的谐 波大小和减少谐波次 数。根
抗 已经 很 大 。
4 2 脉 波 牵 引 整流 变压 器 的 保 护 4
载情形 , 其余时间要 保证 能够在额定负载下稳定 工作 。在 实际
运行中 , 由于机车起 动和上下班客流高峰期 等因素的影 响往往 会让整个牵 引整流变压器在一 天内经历两次尖峰负载的情形 。 为了在预期 的寿命期 内保证整 流机组能够可靠 、安全的运行 。 必须在考虑产品冗余度 的情况下严格按照负荷 周期 曲线来设
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近年来 , 随着我 国城市容量规模 不断地发展和城市化程度 的提 高 , 给城市 的交通 问题 带来了更大 的难题 , 而解决 这个 难 题的有效途径之一 , 就是发展城市轨道交通系统。整流机组作 为城 市轨道交通牵引供 电系统的重要设备之一 , 能够给 电车组 提供 直流电源 , 同时也会 产生谐波 。众所周 知 , 谐波对供 电系 统具有 一定 的危害性。在城 市轨道交通牵引供电系统中 , 为了 摄大程度的降低系统受 到谐 波的影响 ,可 以从源头上 采取措 施, 也就是采用多脉波整流变压器的方法。供 电系统脉波数越 多, 系统 的功率 因数 、 运行效率 以及能量利用率都会相应 的提
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