基于IGBT的无触点自动有载调压配电变压器的研究

基于IGBT的无触点自动有载调压配电

变压器的研究

摘要

变压器的自动有载调压是稳定负载电压的最有效方式之一。机械式有触点分接开关由于造价高，性能差不适合配电变压器。本文介绍了应用IGBT作为分接开关的自动有载调压配电变压器的构成，自动有载调压原理，变换分接头过程中环流的产生机理和限流措施以及限制谐波方法。经过理论分析和实验验证，得出了调高电压和调低电压具有不同的环流发展机理以及电力电子元件应用在有载调压中实际上不产生谐波的结论。

关键词：IGBT 有载调压谐波污染分接开关

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Abstract

Automatic on-load voltage regulation of a transformer is an effective method to stabilize load voltage. A machine-contact, tap-changing switch is not adequate for a distributing transformer because of its high cost and low capability. This paper presents the structure and automatic on-load, voltage-regulating principle of a distributing transformer which employs a IGBT as a non-contact, automatic on-load voltage-regulating, tap -changing switch. The generation mechanism and limiting measure of circular current that occur in the process of switching a tap joint and the harmonic suppressing method are also introduced. By theoretical analysis and experimental verification, it is concluded that this method has a different process of circular current occur when voltage is regulated to a higher or lower value. It also shown that application of power electronic components in on-load voltage regulation not can generate harmonics.

Key words: IGBT，on-load voltage regulation， harmonic pollution ，tap -changing switch

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目录

摘要 ............................................................................................................................................ I Abstract ................................................................................................................................... I I 目录 ......................................................................................................................................... III 1前言 . (1)

2有载调压的意义及国内外发展概况 (2)

2.1 研究的目的和意义 (2)

2.2国外发展概况 (2)

2.3国内发展概况 (3)

3.IGBT的特点 (4)

4.无触点有载自动调压配电变压器的主电路及调压过程 (5)

4.1 无触点有载自动调压配电变压器的主电路 (5)

4.2改变分接头时调节绕组环流状况的理论分析 (7)

4 .3根据理论及试验结果提出的设想 (11)

4.4谐波问题及其解决方法 (11)

5 IGBT选择及驱动保护电路设计 (12)

5.1 IGBT的选择 (12)

5.2驱动电路保护 (12)

6 单片机控制系统的总体设计 (14)

6.1 DSP芯片的选择及硬件电路的设计 (14)

6.1.1 DSP的选择 (14)

6.1.2 A/D转换器的选择 (14)

6.1.3 硬件电路的设计 (15)

6.2 系统的软件设计 (15)

7结论 (17)

参考文献 (18)

致谢 (19)

- III -

1前言

变压器的有载自动调压是稳定系统电压的最有效的措施之一，目前人们通常采用机械式有触点式自动分接开关。这种开关改变分接头时因产生电弧必须安装在独立的油箱中，且不适合频繁操作。Cooke G H采用晶闸管作为辅助开关的有载调压分接开关，解决了切换分接头产生电弧的问题，但是这种结构的分接开关仍然存在机械部分，调节速度慢、不能频繁操作的缺点并没有改变。辅助变压器与主变压器一次侧串联，通过由晶闸管改变辅助变压器二次侧分接头进而实现调压。这种调压方法虽然调节快，无电弧当由于需要复杂的辅助变压器和大容量的晶闸管，因造价高而限制了这种有载调压开关的应用。由于性能和造价原因，都不适合配电变压器。

电力电子元件易于实现计算机控制和具有关断与导通变换快，变换过程中不产生电弧等优点。将其作为变压器的有载分接开关将具有造价低，寿命长，可频繁调节等优点。本文介绍一种基于IGBT作为分接开关的有载自动调压配电变压器。

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