阻抗匹配平衡变压器的仿真分析

阻抗匹配平衡变压器的仿真分析
文章以阻抗匹配平衡变压器为研究对象，采用Matlab/Simulink软件作为仿真平台，搭建仿真模型，分析其电流不平衡度；分析负载在正常及短路状态下，三相侧的电流和二次侧电压和二次侧电流的变化情况。

标签：阻抗匹配平衡变压器；电流不平衡度；仿真分析
1 概述
我国电气化铁路由110kV及以上电压等级的系统供电，该高压系统属于大电流接地系统，随着高速、重载机车负荷的增加，要求牵引变压器向高电压、大容量发展[1]。

在此基础上，以阻抗匹配平衡变压器为研究对象，采用Matlab/Simulink软件作为仿真平台，分析其电流不平衡度，负载在正常及短路状态下，三相侧电流和二次侧电压和二次侧电流的变化情况。

2 阻抗匹配平衡变压器的仿真模型
阻抗匹配平衡变压器三相侧构成Y型联结，二次侧在三角形接线中间一相的两端，各增加一个外援支臂，其匝数为三角形绕组匝数的0.366倍，使两支臂引出端与三角形的另一结点构成两相输出电压，在相量上形成的相位差，这样就构成了三相变两相的接線方式[2]。

仿真模型如图1所示[3]。

3 阻抗匹配平衡变压器的仿真分析
3.1负载正常时的情况
当平衡变压器二次侧α相和β相分别接入对称负载时，三相侧的电流是对称的，即幅值相等且相位相差120°；二次侧α相和β相的电压和电流平衡，即幅值相等且相位相差90°[5]。

仿真结果如图3所示。

3.2负载短路时的情况
当平衡变压器二次侧α相接入的负载短路，β相接入的负载正常时，三相侧电流不对称，即幅值不相等相位相差不为120°；二次侧α相的电压为零电流很小，β相的电压电流正常。

仿真结果如图4所示。

4 结论
（1）在负载正常时，三相侧电流对称，即幅值相等相位相差120°，电流不平衡度为零，没有负序电流，二次侧电压电流平衡，即幅值相等相位相差90°；在负载发生短路时，三相侧电流含有大量的负序电流，是不对称的，电流不平衡度不为零，二次侧电压电流不平衡。

但不论哪种情况，都不存在零序电流。

（2）阻抗匹配变压器高压侧三相电流具有良好的对称性，减小了负序电流对电力系统的影响，提高了系统电能的质量。