基于电力电子技术的新型有载调压变压器_江友华
辅助变压器在有载调压中的应用
辅助变压器在有载调压中的应用杨青【摘要】指出目前国内外有载调压都是根据改变变压器两侧线圈的有效变比进行调压,利用此方法进行调压时,输出的电压具有级差,而国内的配电变压器大多是无载调压变压器.因此,要在配电网中实现有载调压,需要更换国内大部分配电变压器.针对以上两点,提出一种基于电力电子技术的新型的有载调压变压器,它结合了传统有载调压方法和交流电压调节器两者的优点,又无需对现有的配电变压器进行更新,是一种很有发展前途的电压调节设备.并利用Matlab仿真软件对其进行仿真,验证了其调压的有效性.【期刊名称】《山西电力》【年(卷),期】2013(000)001【总页数】4页(P39-42)【关键词】有载调压;配电变压器;电力电子技术【作者】杨青【作者单位】东北电力大学电气工程学院,吉林吉林132012【正文语种】中文【中图分类】TM4010 引言随着社会的发展，用户对用电质量的要求普遍提高，为了解决设备电压不稳等问题，常采用有载调压变压器来实现电网电压的稳定。
有载调压主要有以下几个方式：一种是机械触头与电力电子开关相结合的混合式有载调压[1]，一种是完全取消机械式触头的大功率晶闸管实现有载调压[2]。
机械触头与晶闸管混合式调压，以晶闸管为辅，正常运行时使用机械开关，只有在切换时才使用晶闸管开关。
该方案的优点是在切换过程中不会切断电流，并且避免了电弧的产生，延长了机械开关的寿命。
但是由于此方案的结构过于复杂，容易出现故障。
完全取消机械式触头的调压方案，以大功率晶闸管反并联作为有载开关的执行机构，使晶闸管在电压过零时触发、电流过零时关断，切换动作迅速，无电弧产生。
但是调压回路中任何晶闸管的提前导通和延时关断都可能造成分接开关间的短路和产生大的环流[3]。
以上两种调压方案调压范围都受到分接头的限制，并且输出的电压都具有级差。
现在国内的配电网中大多都是无载调压变压器，每次调压要先切断电流，造成短时间的停电，这样会给用户带来极大的不便。
基于电力电子技术的新型有载调压变压器
１ 引 言 பைடு நூலகம்
目前 ． 了解 决设 备 电压 不 稳 的 问题 ， 为 常采 用 机 械 式 有 载 分接 开 关 调压 来 实 现 电 网 电压 的 稳定 ， 但
随着科 技和 经 济 的发展 ．大 量用 电设 备对 供 电质 量
原理 图。
的要 求越 来越 高 ．这种 机械 分接 开关 有 载调 压方 法 己经 不 能满 足 现 代 电网 的安 全 和经 济 运 行 的要 求 ， 而 且暴 露 出 明显 的弊端【１ 外一种 设 备是 交流 电 １。另 ， ２ 压 稳 压器 ． 它通 常采 用 多抽头 式变 压器 ． 以双 向晶闸 管调 节补偿 电压 。这种 拓 扑结构 体积 小 ， 效率 高 ， 但 缺 点 是输 出 电压有级 差 ． 同绕组 之 间切换 时 ． 造 不 易 成 晶闸管共 态 导通 的短 路事 故［ ３ １ 。 鉴于此 ．提 出了一 种新 型 的无触 点有 载调 压 变 压器 ， 以 ＩＢ 它 Ｇ Ｔ作 为开 关 元 件 。 控制 芯 片采 用 数 字 信 号 处理 器 （ ｉｔ ｉ ａ Ｐｏｅｓ ｇ简 称 Ｄ Ｐ ． Ｄｇ ａ Ｓｇｌ ｒｃｓｉ ． ｉｌ ｎ ｎ Ｓ ）其
ｎ ｅ ｅａ ｉ ｒ ｕ ｅ ｌ ｅ．ｔｈ ａ ｍ ，ｏ ｅｃｒ ｉ ｒ ｇ ｅ ．ｉａｙ ｅｐｒ ｎ ｎｎ ｅａｏｅ ａｄｓｈ ｍ ｒ ｔ ｄ ｃｄａ ｄａ ａ ｚｄＡ ｅｓｍｅｔ ｅｓｍ ｉｕｔ ａ ｖｎＦｎｌ ，ｘｅｉ ｅ ｔ ｏｆ－ｓ ｈ ｂ ｖ— ｃ ｅ ｎｏ ｎ ｎ ｙ ｔ ｉ ｃ ｓ ｅｉ ｌ ｍ ｃ ｍ ｔ
（． １ 上海大学 ，上海 ２ ０ ７ ；２杭州钱江 电气集 团， 江 ００ ２ ． 浙 杭 Ｉ ３ １４ ） Ｉ １２ ３
摘要： 随着社会 的发展和用户对用 电质量 要求的提高 ， 统的机械式有载调压方法 已经不能满足现代 电网的安 传
电力电子技术在变压器中的应用
干 扰颇 为 明 显 。 ３ 电力 电子 变技 术在 变 压 器 中 的仿 真应 用 ３ ． １ 电力 电子 变 压器 在 改善 电能质 量 中的应 用 电能 质 量在 国际上 的基本 既定 为 ： 运 用 电力 相 关 设 施设 备 无 法
本文基于电力 电子技术在变压器 中的应用 ， 通过其相关的理论 进入工作 ， 以及使得其出现问题的电流 、 电压或者频率等等误差 ， 其 与原理的阐述 ， 设计 电力电子变压器的仿真 ， 致力于提升电力质量 ， 基本内容以电压波动与闪变 、 频率偏移及短时供 电中断等等内容为 实 现 电力 电子 变压 器 的优 越 性 。 主， 其次还有 电压的偏差 、 电流波形 的畸变 以及三相电压不平衡等 １相 关 定义 与 原理 等 问题 ， 本 文 主要 以前 面 两种 为主 要仿 真 目标 进 行研 究 。说 明其 常 １ ． １电力 电子变 压 器定 义 规变化与故障隔离等等作用 ， 对电能质量进行一定 的改善 。 电力 电子变 压 器 ， 又 叫做 固态 、 柔 性 变压 器 ， 通 过 对 目前在 用 的 ３ ． １ ． １电压 波 动 与 闪变 电力电子变压器进行结构研究 ， 可以阐述为 电力电子变压器是一种 在 电压波 动 与 闪变 的 问题 中 ， 由于 电力 系统 的母 线 出现 非 整 数 将 带 有 电 力 特性 的 能量 向另 一 种 带 有 电 力 特性 的能 量 进 行 转 变 的 倍 的影 响 ， 假设 Ｐ Ｅ Ｔ一 次 侧 的母 线 频 率 是 １ ０ Ｈ ｚ ， 幅值为 １ ０ ％左 右 的 设备 ， 而上述的两种能量具有不同的频率、 相位等等特征 。 和谐波 ， 使得母线电压有异 常的波动 ， 具体 的仿真结果 图如 图 ２所
电力变压器有载调压技术的新进展
电力变压器有载调压技术的新进展郭俊坤烟台南山学院【摘要】介绍了变压器有载调压系统的现状与存在的问题，以及变压器有载调压技术的新进展，同时对三种典型的调压技术的动作原理和发展过程进行了分析和比较，并得出了一些有价值的结论。
【关键词】有载调压,电力变压器,分接开关在我国，变压器有载调压技术广泛用于配电系统，在发电厂的升压变压器中也有应用。
其基本原理是从变压器某一侧的线圈中引出若干分接头，通过有载分接开关，在不切断负荷电流的情况下，由一分接头切换到另一分接头，以变换有效匝数，达到调节电压的目的。
传统的有载调压变压器，采用机械式调压分接开关，存在许多问题，如产生电弧，动作速度慢，维护不便，故障率高等。
我国目前普遍采用的机械式调压分接开关，对改善调压开关的特性，提高变压器有载调压的可靠性具有重要意义。
1 传统有载调压变压器传统变压器有载调压装置采用机械式有载分接开关，其动作原理如图1所示(以双过渡电阻为例)。
图1中，在选择好分接头后，转换开关从左至右(或从右至左)切换。
机械式开关的动作(包括其驱动齿轮 )容易导致操作性事故，降低了变压器的可靠性。
机械开关在动作时，会产生一定的电弧，使开关的触点逐渐烧蚀，在操作一定次数后，必须更换触头，而且电弧的产生会导致变压器油质下降，造成变压器绕组的绝缘水平下降，导致匝间短路或相间短路。
据统计，1990年全国110～500 kV变压器事故中，有载调压分接开关的事故和故障分别占变压器各种总故障的18%和12.5%，500 kV变压器的57次故障中有载分接开关故障约占25%，事故和故障率高，而且有上升的趋势。
由于机械式开关的动作时间长，一般为5 s，因此，传统有载调压变压器只用于稳态的电压调节。
2 新型有载调压变压器针对传统有载调压变压器机械式开关存在的问题，各国研制出多种新型有载调压装置。
按照其调压分接头的组成，新型有载调压变压器分为机械式改进型，辅助线圈型和电力电子开关型三类。
电力电子技术在电力变压器中的创新
电力电子技术在电力变压器中的创新电力电子技术的发展在电力行业中扮演着至关重要的角色。
特别是在电力变压器领域，电力电子技术的应用不仅提高了电力变压器的工作效率和可靠性，还在能源转换和电力优化方面带来了重大的创新。
本文将重点介绍电力电子技术在电力变压器中的创新应用。
一、电力电子技术对电力变压器效率的提升电力变压器作为电力系统中不可或缺的设备，其主要功能是实现电压的变换和传输。
传统的电力变压器在能量转换过程中存在较大的能量损耗和热耗散问题，降低了其工作效率。
然而，通过引入电力电子技术，可以显著提高电力变压器的效率。
1.1 无功补偿技术无功补偿技术是电力电子技术在电力变压器中的一种重要应用。
传统的电力变压器在运行中存在较大的无功功率消耗，降低了电力系统的功率因数和效率。
而通过引入无功补偿器，如静止无功补偿装置（SVC）和静止无功发生器（SVG），可以有效地消除电力变压器中的无功功率，并提高整个电力系统的功率因数和效率。
1.2 变频调速技术变频调速技术是另一种重要的电力电子应用，可在电力变压器中实现高效率的能量转换。
通过将变压器与变频器相结合，可以实现变频调速控制，使电力变压器能够根据负载需求实时调整工作状态和输出功率。
这种技术不仅提高了电力变压器的效率，还能够实现能源的精确控制和优化利用。
二、电力电子技术对电力变压器可靠性的提升电力变压器的可靠性对于电力系统的安全和稳定运行至关重要。
电力电子技术的应用在提高电力变压器的可靠性方面也发挥着重要作用。
2.1 故障诊断与保护技术电力变压器的故障诊断与保护是电力电子技术的一个重要应用领域。
通过引入故障诊断装置和智能保护系统，可以实时监测电力变压器的工作状态和性能参数，并在故障发生时及时采取措施，避免故障扩大和影响到整个电力系统的稳定运行。
2.2 绝缘状态监测技术绝缘状态监测技术是电力电子技术在电力变压器中的另一个重要应用。
通过在电力变压器内部引入绝缘状态监测器，可以实时检测绝缘状态的变化和缺陷，并及时采取维修措施，避免电力变压器的故障和事故发生，提高其可靠性和安全性。
我国研发成功500kV有载调压发电机变压器
世界上跨度最 大、 重量最重 、 高度最高的 电力试 验 门 型 构 架在 武 汉 吊装成 功
１月３ １ ０日， ７ ｍ、 ７ ．ｔ的构 架横 梁 ， 长 ８ 重 ８８ 被安 装 在 ７ ｍ 高 的 构 架柱 上 ， 界 上 跨 度 最 ０ 世 大、 重量最 重 、 高度最 高 的电力试 验 门型构 架在 武汉特 高压 交流试 验基 地 吊装成 功 。此次 吊装 成 功 ， 志着武 汉特 高压交 流基 地优 化调整 工程 进入最 后 的 冲刺 阶段 。 标 该 门型构 架是 冲击试 验场 冲击 电压发 生器 的重 要 部 分 ， 能提 供特 高 压 交 流设 备 的各项 数 据， 是世 界 上电压等级 最高 ， 提供 数据最 多的 冲击试验 场 。 为创 建世 界领先 水平 的特 高压输 电技 术科 研 平 台 ， 家 电 网公 司 在 ２ Ｏ 国 ０ ７年 ２月 １ ４日武 汉凤 凰 山特 高压交 流试验基 地投 运 的基 础上 ， 资 １ １ 投 ． 亿元 全 面启动基 地优 化 调整建 设项 目， 于 ２０ ０ ８年 ７月 ２ １日正式 开工 。在工期 紧 、 任务 重 、 材 料进 货 困难 的情 况下 ， 原 湖北 省 输变 电
萄Ｉ 五 ｌ疆 蕊 Ｊ １
， ‘ Ｊ， 个 １ ＿Ｋ Ｕ／ ］ ＴＸＩ ｚ ｒ ｚ ｌ ］ ２０ ０ ８年 第 ４期 （ １５期 ） 总 ２
我 国 研 发 成 功 ５ ０ Ｖ有 载 调 压 发 电机 变 压 器 ０ｋ
目前 国内容量 最大 的 ５ ０ Ｖ、０ ｋ ０ ｋ ８ ０ ＶＡ三相 有载 调压发 电机 变压 器 ， Ｅ在 西安 电力机 械 近 ｌ
工程 公 司克服 种种 困难 ， 时 间完成场 地平 整 、 短 桩基 、 合 楼 等施 工任 务 。按 计划 ，２月 １ 日 综 １ ０ 冲击 场将 进入试 验 阶段 ，２月 ２ ｔ ｌ ０Ｅ该工 程在 建项 目基本 完成 。 目前 ， 试 验 基 地 已 完 成 １０ ｋ 特 高 压 人 体 带 电 作 业 ， 流 设 备 考 核 、 晕 试 验 、 该 ００ Ｖ 交 电
我国研发成功500kV有载调压发电机变压器
了解 ， 台设 备 的核 心技 术是 多轴摆 太 阳能专 用减速 这 机和 传动 支架 系统。其 电池 组 可 完成 １０ 平行 回转 ８。 和 ９。 ０ 俯仰 运动 ， 确 地 跟 踪 太 阳 的方 位 ， 差 小 于 精 误 ００。 ． ｌ 。这项技 术填 补 了 国 内空 白。 目前 ， 台跟踪 这 式太 阳能光伏发 电机 ， 为产业 园办公楼昼夜 供应 照 将
全 自动 碎 片 收 集 和 识 别 设 备 ， 以及 Ａ Ｉ Ａ 系列 的 ＸＭ
ＭＡ Ｄ — Ｏ Ｌ Ｉ Ｔ Ｆ质谱仪 。时至今 日， 用 Ｇ Ｃ—Ｍ Ｌ Ｉ 使 Ｐ Ａ Ｄ
毯
目前 国 内容 量 最 大 的 ５ ０ Ｖ、０万 千 伏 安 三相 ０ｋ ８
有 载调压 发 电机 变压 器 ， 西安 电力 机 械 制 造公 司 在
间和精 力。 为 了让 此工 艺完 全 自动化 ，ｈｍａｚ Ｓ ｉ ｄｕ重新 设 计 了设 计 用 于 ＭＳ分析 的 高能 液 态层 析 检 测 系统
一
Ａ ｃＳｏ， 其 与标 准 Ｇ Ｃ有机溶 剂相容 。此设备 ｃｕｐｔ使 Ｐ
也是 目前我 国 出口容 量最大、 电压 等级 最 高的有载调 压 发 电机 变压 器 ， 西电西 变进 一步开拓 国 内外 市场 为 奠 定 了坚 实的基 础。这 台 巨型 变压器 ， 国 内首创 了 在
（ 电集 团） 变公 司 自主创 新研 发 成 功 ， 验 结果 西 西 试 显 示这 台产品达 到 了无局放 的优质 水平 ， 其技 术性能 达 到 国 内领先和 国际先 进 水平 。这 台印尼 百通 燃煤
电站 为 ６ ０ ６ ＭＷ 发 电机 组 配套 工程 订 购的 主 变压 器 ，
对聚合物 和塑料 进 行 分析 的 步 骤仍 然需要 大量 的 时
无触点无级有载调压变压器[实用新型专利]
[19]中华人民共和国国家知识产权局[12]实用新型专利说明书[11]授权公告号CN 200956303Y [45]授权公告日2007年10月3日专利号 ZL 200620108454.1[22]申请日2006.09.30[21]申请号200620108454.1[73]专利权人杭州钱江电气集团股份有限公司地址311243浙江省杭州市萧山区坎山镇光明工业区杭州钱江电气集团股份有限公司[72]设计人江友华 顾胜坚 [74]专利代理机构杭州杭诚专利事务所有限公司代理人王鑫康[51]Int.CI.H01F 29/00 (2006.01)G05F 1/24 (2006.01)H02M 7/42 (2006.01)权利要求书 2 页 说明书 8 页 附图 4 页[54]实用新型名称无触点无级有载调压变压器[57]摘要本实用新型涉及电力配电网络的一种有载调压电力变压器，尤其是涉及一种无触点无级有载调压变压器。
其主要是解决现有技术所存在的自动调压装置在不同触点之间进行切换时，触点之间存在环流，控制不当容易烧毁装置，要求晶闸管承受电压值比较高，可控硅开关器件数量多、体积大，降低了变压器可靠性，以及采用两相绕组多组抽头的有级调压，调压精度受到限制等技术问题。
本实用新型包括动态电压调节器及DSP智能控制器和主变压器T 1，动态电压调节器由依次连接的三相PWM整流器、电容储能器、智能逆变器、正弦波滤波器和串接补偿变压器组成，动态电压调节器的串接补偿变压器两个输出端与配电网络主变压器T 1的一次绕组串联连接。
200620108454.1权 利 要 求 书第1/2页 1.一种无触点无级有载调压变压器，包括动态电压调节器及DSP智能控制器和主变压器T1，其特征在于所述的动态电压调节器由依次连接的三相PWM 整流器、电容储能器、智能逆变器、正弦波滤波器和串接补偿变压器组成，动态电压调节器的串接补偿变压器两个输出端与配电网络主变压器T1的一次绕组串联连接；所述的智能逆变器包括桥式逆变器和DSP智能控制器；所述的DSP智能控制器由DSP控制板、PWM脉冲发生装置、反馈检测电路、保护电路以及DSP器件与输入装置、显示器构成，反馈检测电路的输入端连接配电网络主变压器T1的反馈电压采样端；所述的桥式逆变器由4～6个IGBT功率器件或单个IPM智能模块构成，其触发端与智能控制器驱动脉冲输出端连接，由DSP智能控制板发出的驱动脉冲进行触发，桥式逆变器与DSP智能控制板之间通过功率器件驱动板相连接。
有载调容调压变压器的研发
有载调容调压变压器的研发有载调容调压变压器的研发：有载调容调压变压器研发需达到的功能：1、可通过监测变压器低压侧的电压、电流来判断当前负荷情况，并可根据整定值实现在带电状态下，完成变压器大、小容量间的自动转换以及变压器输出电压的调整，从而降低变压器在小负荷运行条件下的自身电能损耗。
2、还须兼具过流、短路保护，无功补偿等功能，并可扩展GPRS无线“四遥”与配电监测等功能。
3、适用于诸如商业区、工业区、农村电网等负荷波动较大的配电网络。
4、《国家电网公司重点推广新技术目录(2019版)》要求，2019-2019年新增配电变压器中，有载调容调压变压器不低于15%。
智能电网建设可分为六大环节，依次为发电、输电、变电、配电、用电以及电网调度。
国家电网公司《关于加快推进坚强智能电网建设的意见》指出自2019年开始至2020年，我国“坚强智能电网”将分为三个阶段发展，从初期的规划试点阶段到“十二五”期间的全面建设阶段，“十三五”时期的引领提升阶段，智能电网建设总投资规模约4万亿元。
2019-2019年为规划的全面建设阶段，此阶段投资约2万亿元，2019-2020年智能电网基本建成阶段的投资1.7万亿元。
国家对智能电网建设投资的提速也引起了VC/PE资本对智能电网相关企业的关注，根据业内投资机构统计显示，2019-2019年，有9家智能电网相关企业获得了VC/PE投资，累计融资金额近1亿元，具体细分领域包括智能变电站、配电自动化及智能电表等方向。
按照国家电网公司出台的《统一坚强智能电网配电环节实施报告》，预计2019-2020年间，在配电环节将投资13000亿元。
结合对南方电网的投资估算，两家电网公司在智能配电网投资约为16300亿元。
同时，国家正在实施实施新一轮农村电网改造升级工程，而农网改造主要是配用电设施建设，这将为配电自动化系统建设带来更大的发展空间。
未来十年，智能电网将进入全面建设阶段，新能源并网、柔性输电技术、智能变电站、配电自动化、智能电表以及智能调度系统等智能电网各环节的投资机会开始逐步显现。
基于电力电子开关的有载调压变压器研究
基于电力电子开关的有载调压变压器研究
杨树德;曾梓康;张新闻;高雄鹰;蔡长虹;周鑫
【期刊名称】《电气传动》
【年(卷),期】2022(52)19
【摘要】针对基于电力电子开关的有载调压技术需求,在分析稳态时各开关可能的导通状态以及不同状态切换规律的基础上给出了一种基于晶闸管的有载调压单元拓扑结构;针对多状态下有载调压控制逻辑复杂的问题,提出了一种基于“分层”思想的有载调压控制程序结构;进一步,通过对不同状态间的切换时序进行分析,给出了一种适用于该调压单元的有载调压变压器调控策略;最后,设计了实验样机,实验结果验证了有载调压单元结构的合理性和调控策略的正确性。
【总页数】6页(P33-38)
【作者】杨树德;曾梓康;张新闻;高雄鹰;蔡长虹;周鑫
【作者单位】扬州大学电气与能源动力工程学院;北方民族大学电气信息工程学院;扬州华鼎电器有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TM28
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1.基于PSCAD/EMTDC电力变压器有载调压仿真研究
2.基于电力电子技术的新型有载调压变压器
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行实验。实验条件：主变压器 Ｔ１ 为单相 ２２０Ｖ／２２０Ｖ， 容量为 １０ｋＶＡ，补偿变压器 Ｔ２ 为单相 ２２０Ｖ／５０Ｖ，容 量 ２ｋＶＡ，功率器件选用 ＰＭ５０ＲＬＡ１２０ 型 ＩＰＭ 模块， 控制芯片采用 ＴＭＳ３２０ＬＦ２４０７，开关频率为 ５ｋＨｚ，正
逆变器、正弦波滤波器和串接补偿变压器组成。
设备。分析了新型有载调压设备的原理、主电路及控制策略，通过实验验证得出了相关结论。
关键词：变压器；有载调压 ／ 交流电压调节器；斩波
中图分类号： ＴＭ４２３；ＴＭ４６
文献标识码： Ａ
文章编号： １０００－ １００Ｘ（２００７）０７－ ００６７－ ０２
Ｎｏｖｅｌ Ｏｎ－ｌｏａｄ Ｔａｐ－ｃｈａｎｇｅａｂｌｅ Ｔｒ ａｎｓｆｏｒ ｍｅｒ ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｐｏｗｅｒ Ｅｌｅｃｔｒ ｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
４实验
３ 新型有载调压设备主电路及调压
考虑到 １０ｋＶ 配电系统实验的投资和安全可靠 性因素，所述实验装置选择在低压 ２２０Ｖ 样机上进
图 ３ 示出所提出的新型无触点无级有载调压变 压器，它主要由动态电压调节器、ＤＳＰ 控制板和主变 压器 Ｔ１ 构成。其中动态电压调节器由依次连接的整 流器（反并联晶闸管有源逆变器）、电容储能器、Ｈ 桥
６７
第 ４１ 卷第 ７ 期
电力电子技术
Ｖｏｌ．４１， Ｎｏ．７
２００７ 年 ７ 月
Ｐｏｗｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ
Ｊｕｌｙ， ２００７
网电压相位检测和稳定负载电压；保护电路的主要
功能是检测动态电压调节器直流母线电流和电压，
用于保护动态电压调节器的功率器件；显示和输入
装置作为外围电路，用于显示和设定参数。
配电网（或某些电压等级的输电网）一处甚至多处安
装，不仅满足了沿线不同用户对电压质量的要求，而
且促进了供电新技术的进一步发展。此外，与其他一
些调压设备相比，还具有以下优点：
（１）无机械触点，不产生电弧，从而延长了其使
用寿命，并使维修量大大减少；
（ 下转第 ４１ 页）
铝电磁场快速铸轧变频电源的仿真应用
波，或为基波与高次谐波的迭加，正反桥交替工作， Ｓｉｍｕｌｉｎｋ 仿真工具进行仿真设计，不但可以最大程
同一铁心上的两个线圈中交替流过半波电流。图 ７ 所示为一个线圈中流过的电流波形，图 ７ａ 为给定频 率 ｆ＝１３Ｈｚ，ＨＲＩ３＝ＨＲＩ５＝０ 时的输出电流波形，图 ７ｂ 为 ｆ＝１３Ｈｚ，ＨＲＩ３＝２０％，ＨＲＩ５＝５％时的输出电流波形。 通过现场调试及各项参数检测，系统运行稳定、可 靠，控制效果良好。
ＪＩＡＮＧ Ｙｏｕ－ｈｕａ１，２，ＧＵ Ｓｈｅｎｇ－ｊｉａｎ２，ＦＡＮＧ Ｙｏｎｇ１
（１．Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０００７２，Ｃｈｉｎａ；２．Ｈａｎｇｚｈｏｕ ＱｉａｎＪｉａｎｇ Ｒｉｖｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ ３１１２４３，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒ ａｃｔ： Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｓｏｃｉｅｔｙ ａｎｄ ｓｈａｒｐ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ，ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｐｏｗｅｒ ｎｅｔｗｏｒｋｓ
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
（ 上接第 ６８ 页）
（２）仅对输入电压波动值进行调整和补偿，而无 需承担负荷所需的全部电压，因此逆变器承担的最 大功率仅为系统功率的 ２０％左右；
（３）功率器件不是直接串在系统主回路中，可以 选用耐压值比较低的器件，因此器件选型较容易；
（４）逆变器可以产生幅值连续可调的电压，因此 可以实现无级电压调节，调压精度高；
（５）因为逆变器是由全控器件 ＩＧＢＴ 构成，所以 系统动态响应快。
ΔＵ 时，通过补偿变压器反相补偿－ ΔＵ，依然维持 ｕｏ
不变，如图 ２ｂ 所示。
由图 ２ 可见，该稳压器只补偿 ｕｉ 的升高或跌落
部分，而无需承担负荷所需的全部电压，因此稳压器
承担的最大功率仅为负载功率的 ２０％（假设电压补 偿范围为 ２０％），使其价格得以下降。因功率器件不 是直接串在系统主回路中，故器件选型较容易。
ＤＳＰ 控制板与检测电路、保护电路、显示以及输 入装置连接。检测电路主要用于电压瞬时值检测、电
６８
５结论
提出的新型有载调压变压器是电力电子技术与
变压器技术相结合的产物，为变压器分接头切换用
无触点开关替代有触点开关的研究和发展，提供了
一定的理论和实践意义。对于直接解决 １０ｋＶ 配电
网的电压稳定有着重大意义，它可以视系统情况在
弦调制波形，改变正弦调制波频率时，三相 ＡＣ／ＡＣ 变频器输出频率也随之改变，实现变频。
图 ６ Ａ，Ｂ，Ｃ 三相负载的 ＭＡＴＬＡＢ 仿真电流
５实验
求，使得实际中的控制系统设计简单化。在具体设计
当以电感线圈作为负载时，系统的给定为正弦 开 发 过 程 中 ， 如 果 能 利 用 ＭＡＴＬＡＢ 软 件 中 的
第 ４１ 卷第 ７ 期 ２００７ 年 ７ 月
电力电子技术 Ｐｏｗｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ
基于电力电子技术的新型有载调压变压器
江友华 １， ２， 顾胜坚 ２， 方 勇 １
（１．上海大学，上海 ２０００７２；２．杭州钱江电气集团，浙江 杭州 ３１１２４３）
Ｖｏｌ．４１， Ｎｏ．７ Ｊｕｌｙ， ２００７
２ 新型有载调压设备原理
图 １ 示出交流稳压器原理框图和电压矢量叠加
定稿日期： ２００６－ １１－ １７ 作 者 简 介 ： 江 友 华 （ １９７４－ ） ， 男 ， 江 西 南 城 人 ， 博 士 后 ， 研
究方向为电力电子技术及电力系统。
原理图。
由图 １ 可知：
ｕｏ＝ｕｉ＋ΔＵ
（１）
按式（１）可得图 １ｂ 所示的矢量叠加示意图。由
摘 要 ：随着社会的发展和用户对用电质量要求的提高，传统的机械式有载调压方法已经不能满足现代电网的安
全和经济运行的要求，现有的交流电压调节器又存在一些不足。鉴于此，提出了一种基于电力电子的新型有载调压变
压器，它结合了传统有载调压方法和交流电压调节器两者的优点，又克服了各自的缺点，是一种很有前途的电压调节
图 ３ 新型无触点无级有载调压变压器系统结构
整流器（反并联晶闸管有源逆变器）的作用是把 三相交流电转变成直流电，但当直流母线电压高于 设定值时，把能量回馈回电网，因此它兼具稳定直流 母线电压和能量回馈的功能；电容 Ｃ 的作用是滤波 及储能，即把整流器整流得到的脉动直流电变换成 比较平稳的直流电；Ｈ 桥逆变器的作用是把直流电 变成频率为工频，幅值可以连续调节的交流电，用于 补偿主变压器输入电压 ｕ１ 的波动，从而维持 ｕ３ 不 变，进而保持输出电压 ｕ２ 的稳定；正弦波滤波器 Ｌｆ， Ｃｆ 的作用是将逆变器输出的 ＰＷＭ 脉冲波转换成正 弦波，从而有效降低串联补偿变压器 Ｔ２ 的涡流损耗 及噪声，进而减少谐波污染［５］。Ｔ２ 的初级与正弦波滤 波器连接，次级直接串联在主回路中，起升压和隔离 作用。主变压器 Ｔ１ 的功能是进行能量的传递，初级 接高压 １０ｋＶ，次级接低压 ４００Ｖ。当无触点无级调压 装置出现故障时，可以接通旁路开关 Ｋ，使之与电网 脱离，在维修的同时不影响配电网工作。
图 １ｂ 可知，调节补偿电压 ΔＵ 的大小或调节其与输
入电压 Ｕｉ 的夹角，就可以调节输出电压 Ｕｏ 的大小
和相位。通常情况是调节 ΔＵ 的大小，而其相位或与
Ｕｉ 同相位，或与 Ｕｉ 反相位，从而维持 Ｕｏ 不变。
例如，当 ｕｉ 降落 ΔＵ 时，通过补偿变压器补偿
＋ΔＵ，从而维持 ｕｏ ｏｍｅ ｍｕｃｈ ｈｕｇｅｒ ａｎｄ ｍｏｒｅ ｃｏｍｐｌｅｘ．Ｔｈｅ ｏｎ－ｌｏａｄ ｔａｐ ｃｈａｎｇｅｒｓ ｏｆ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｃａｎ ｎｏｔ ｓａｔｉｓｆｙ ｔｈｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ｐｏｗｅｒ ｓｙｓｔｅｍｓ，ｓｅｃｕｒｉｔｙ ａｎｄ ｅｃｏｎｏｍｉｃａｌ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｃａｓｅ，ａｎｄ ｔｈｅ ＡＣ ｖｏｌｔａｇｅ ｒｅｇｕｌａｔｏｒｓ ｓｔｉｌｌ ｈａｖｅ ｍｕｃｈ ｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅ．Ｆｏｒ ｒｅａｓｏｎｓ ｇｉｖｅｎ ａｂｏｖｅ，ａ ｎｏｖｅｌ ｎｏｎ－ｃｏｎｔａｃｔ ｏｎ－ｌｏａｄ ｔａｐ ｃｈａｎｇｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｗａｓ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ，ｗｈｉｃｈ ｗａｓ ｔｈｅ ｃｏｍｂｏ ｏｆ ｔｒａｎｓ－ ｆｏｒｍｅｒ ａｎｄ ｐｏｗｅｒ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ．Ｉｔ ｃａｎ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｏｎ－ｌｏａｄ ｔａｐ－ｃｈａｎｇａｂｌｅ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ．Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｔｈｅ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ａｎｄ ｓｃｈｅｍｅ ａｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ａｎｄ ａｎａｌｙｚｅｄ．Ａｔ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｔｉｍｅ，ｓｏｍｅ ｃｉｒｃｕｉｔｓ ａｒｅ ｇｉｖｅｎ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｃｏｎｆｉｒｍｓ ｔｈｅ ａｂｏｖｅ－ ｍｅｎｔｉｏｎｅｄ ｃｌａｉｍｓ．
度地降低设计成本，而且还可以很方便地仿真各种 可能参数情况下的设计性能，所以利用 ＭＡＴＬＡＢ 软 件中的 Ｓｉｍｕｌｉｎｋ 仿真工具进行仿真设计，应该而且 必然将成为变频电源设计的主要工具。对控制系统 所进行的试验表明，系统可以按照设定参数及控制 规律稳定运行，控制精度高，动态性能好。
６结论
通过对铝电磁场快速铸轧的特种电流控制系统 的 ＭＡＴＬＡＢ 仿真表明，基于传统 ＡＣ／ＡＣ 变频的新 型变频电路可以满足电磁感应器对电流的特殊要
Ｋｅｙｗｏｒ ｄｓ： ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ；ｏｎ－ｌｏａｄ ｔａｐ ｃｈａｎｇｉｎｇ ／ ＡＣ ｖｏｌｔａｇｅ ｒｅｇｕｌａｔｏｒ；ｃｈｏｐｐｅｒ
１引言
目前，为了解决设备电压不稳的问题，常采用机 械式有载分接开关调压来实现电网电压的稳定，但 随着科技和经济的发展，大量用电设备对供电质量 的要求越来越高，这种机械分接开关有载调压方法 己经不能满足现代电网的安全和经济运行的要求， 而且暴露出明显的弊端［１，２］。另外一种设备是交流电 压稳压器，它通常采用多抽头式变压器，以双向晶闸 管调节补偿电压。这种拓扑结构体积小，效率高，但 缺点是输出电压有级差，不同绕组之间切换时，易造 成晶闸管共态导通的短路事故［３］。