12脉波整流变压器结构型式的选择
带自耦调压的12脉波桥式整流变压器设计
带自耦调压的12脉波桥式整流变压器设计海理; 肖金凤; 王博; 谢艳【期刊名称】《《电气技术与经济》》【年(卷),期】2019(000)004【总页数】3页(P44-46)【关键词】自耦调压; 12脉波桥式整流; 同相逆并联; 移相变压器【作者】海理; 肖金凤; 王博; 谢艳【作者单位】[1]南华大学电气工程学院【正文语种】中文【中图分类】TM4220 引言随着低电压、大电流、调压范围宽的大功率可控可调直流电源在电化学工业、电解电镀设备、钢铁冶金行业及交通驱动等领域中广泛应用，电力电子整流装置的功率需求不断增大，它所产生的谐波、无功功率等对电网的干扰也随着增大。
为解决电网谐波污染问题，往往采用多脉波整流技术，即通过增加整流器的输入相数的方法来抑制甚至完全消除输入电流中某些特定次数的谐波。
孟凡刚［3］［4］等人提出了一种低容量联结的六相自耦变压器应用于12脉波整流系统；张先进［5］等人研制了不带平衡电抗器的隔离型12脉波多边形自耦变压器的整流系统。
这些方法将6脉波桥式整流提升到12脉波输出，大大减小了谐波污染，但是阀侧多边形移相，绕组数量多，制造工艺复杂，对大容量整流变压器设计而言，往往需要满足调压范围大、制造工艺简单的要求。
本文介绍带自耦调压的12脉波桥式整流变压器能满足这种需要低电压、大电流、调压范围宽的直流电源设备的要求，也能解决直流电压脉动及高次谐波问题，使电压质量提高、电网危害减少。
该变压器采用“一拖二”的结构，由一台调变和两台整变按“品”字形共箱布置，调变网侧为35kV进线自耦调压，两台整变分别采用Y、D接法，阀侧Δ接通过同相逆并联方式在油箱两侧对称输出，与4组桥式整流柜及负载设备构成整流回路。
1 变压器接线原理图1.1 调变绕组接线原理图调变接线原理见图1。
采用自耦正反调压，调节范围80%～105%，在容量相同时，自耦变压器体积比隔离式变压器小，可节省硅钢片和铜线，且效率高。
图1 调变接线原理图1.2 整变绕组接线原理图整变接线原理见图2。
不对称式P型12脉冲自耦整流变压器
不对称式 P型 12脉冲自耦整流变压器摘要：多脉冲整流技术在工业大功率AC/DC变换、直流电机驱动等场合应用广泛，通过构造多电平阶梯状输入电流，可有效抑制网侧电流谐波。
文章介绍一种基于不对称式12相电压合成方法的P型自耦整流变压器，并对该变压器的电压矢量、绕组匝比关系以及整流系统的输入输出特性进行了分析。
关键词：自耦变压器整流器匝比关系电压矢量 P型结构1 不对称式P型12脉变压整流器拓扑结构图1为不对称式P型12脉变压整流器的拓扑结构。
该新型12脉变压整流器包含两个主要部分：不对称式P型12脉自耦整流变压器和三相整流单元。
三相自耦整流变压器为封闭的P型（多边形）结构，每相含原边和副边2个绕组。
三相整流单元包括主三相整流桥B1和辅三相整流桥B2。
主三相整流桥电流流过的时间比辅三相整流桥长，承担主要功率变换。
三相输入交流电接入变压器原边的ap,bp,cp输入端，该组电压称为主三相电压（Vap,Vbp,Vcp），同时该组三相电压接入主整流桥的输入端。
通过自耦变压器副边电压与原边电压相量之和构造辅助三相电压（Vas,Vbs,Vcs），该组三相电压接入辅整流桥的输入端。
不同时区，不同的主、辅电压矢量之和构成12相输出线电压矢量，主辅整流桥的二极管依据线电压矢量的切换顺序依次选通，输出电压为各时区内线电压的最大值，从而输出含12个脉动的直流电压，由于同一时刻仅一个线电压输出，不需要平衡电抗器。
图1 不对称式P型12脉变压整流器图2为该绕组在三相铁心上的绕制示意图，同一铁心柱上的绕组绕制方向相同。
每相上原边绕组中间抽头（ap,bp,cp），副边绕组中间抽头（as,bs,cs），其中抽头匝数均为总匝数的一半。
A相原边起始端与B相副边起始端相连为a1，B相原边起始端与C相副边起始端相连为b1，C相原边起始端与A相副边起始端相连为c1；A相原边终末端与C相副边终末端相连为a2，B相原边终末端与A相副边终末相连为b2，C相原边终末端与B相副边终末端相连为c2。
12脉波整流
/view/f05a78d850e2524de5187e42.html 串联型12脉波二极管整流器摘要：串联型12脉波二极管整流器是由两个相同的6脉波二极管整流器在直流输出侧串联得到的。
该类型整流器一般用作中压传动系统的变频器的前端。
但一般情况下，12脉波的二极管整流器的总谐波畸变率不能满足IEEE 标准。
关键词：串联型、二极管、整流器变频调速是当今理想的调速方法之一，也是重要的节能措施。
交—直—交变频方式因其优势受到越来越广泛的应用。
大多数的交—直—交变流装置的前置输入部分都采用二极管整流。
随着多脉波整流技术的兴起，各种大功率设备都越来越多的采用多脉波二极管整流器。
1.理论分析假定直流滤波电容d C 足够大，从而可以忽略直流电源d V 中的纹波含量。
在任何时刻（换相过程除外），上、下两个6脉波二极管整流器中各有两个二极管导通，d i 同时经过4个二极管形成回路。
由于两个6脉波二极管整流器的输出为串联连接，二次侧绕组的漏电感也可以认为是串联连接，直流电流的纹波相对较小。
输出直流电流d i 连续，且在每个供电频率周期内包含有12个脉波。
变压器二次侧星形连接的绕组中的电流a i 近似为梯形波，只是在顶端有4个纹波。
变压器二次侧三角形连接的绕组中的电流~ai 和a i 的波形形状相同，只是在相位上相差 30。
由于变压器一次侧和二次侧上面的绕组都为星形连接，折合后的电流'a i 和折合前的电流a i 波形形状应该相同，只是幅值将减少一半（可根据两个绕组匝数比计算得到）。
而二次侧三角形绕组中折合前的电流~a i 和折合后的电流'~a i 波形会不同。
且一次侧电流与二次侧电流之间存在如下关系：''~a a A i i i += 2. 仿真结果2.1 验证图2.1为12脉波串联型二极管整流器工作在额定条件下仿真所得的电流波形，从上到下依次为一次侧电流A i 、二次侧星形绕组中电流a i 、二次侧三角形绕组中电流~ai 和输出电流d i 。
35kV 12脉波移相整流变压器电磁与结构设计
- 45 -工 业 技 术１ 项目背景多脉波移相整流变压器广泛应用于各行各业的变频调速系统中，电压等级一般为10 kV~35 kV，低压侧输出脉波数以6脉波和12脉波为主，12脉波整流变压器高压侧经移相后，2台可组成24脉波输出，大大降低整流装置注入电网的谐波，提高电能质量[1]。
该项目所设计的35 kV 12脉波整流变压器，安装地点位于海拔高达4 600 m 的西藏地区，外绝缘距离与变压器温升需要特殊考虑，同时，该地区运行的变压器遭受大气过电压概率大，需要对变压器绕组进行必要的保护。
目前国内外市场上的35 kV 高压外延三角形移相整流变压器，基本绕组与高压移相绕组都采用辐向排列方式，在雷电冲击电压下，高压移相绕组尾端与高压基本绕组首端连接处冲击电位震荡很大，绝缘性能不易保证，需要增大绝缘距离以保证绝缘强度[2]。
为了解决上述技术问题，该项目通过技术研究与电磁仿真技术，将高压基本绕组与移相绕组调整为轴向排列，经仿真计算与测试，移相绕组尾端与基本绕组首端连接处的冲击电位震荡明显下降，提高了绝缘可靠性，高压移相绕组引线与其它绕组引线连接更加方便，器身的布置结构更加紧凑合理，器身机械稳定性得到提高。
２ 产品开发与设计针对项目技术协议中所需特点，研究采用合理的结构满足实现35 kV 高压外延三角形移相，单器身输出12脉波的整流变压器。
并可以D （+7.5°）d0y11配合D （-7.5°）d0y11组成24脉波整流变压器。
２．１ 电磁设计部分采用了组合式双分裂绕组结构，高压线圈4个绕组采用轴向排列后，器身布置更加紧凑，机械强度较原辐向排列结构大大提高。
经波过程电磁分析软件仿真分析，改进后结构在大气过电压下，绕组中的电位振荡大为降低，由原来电位幅值达到入波的约150%以上降低到入波的约115%，如图1所示，降低了绝缘设计的难度。
经电磁场仿真软件进行器身的详细磁场仿真计算，绕组结构与布置改进后油箱中磁密有一定程度的增大，如图2所示，右侧绕组磁通密度明显高于左侧绕组。
500kV圭山变电站12脉波整流融冰装置谐波抑制的分析研究
500kV圭山变电站12脉波整流融冰装置谐波抑制的分析研究摘要：2018年云南平均气温突破了历史同期最低记录，冰灾后，直流融冰技术在省内电力行业中得到了广泛应用，可控整流技术带来的谐波问题也随之而来，本文结合现有对高压直流输电谐波的理论研究成果,通过对云南500kV圭山变电站12脉波整流融冰装置交流侧的典型波形进行了统计分析,整理出直流融冰系统交流侧谐波存在的一些特点,分析研究后提出治理方案,为以后新建厂站的直流融冰装置进行滤波设计时提供参考。
关键词：直流融冰；谐波；仿真统计；分析研究；治理引言入网整流融冰设备的谐波源主要是晶闸管整流器，晶闸管整流器即使在理想状态下运行（即三相交流系统完全对称，直流换流电抗等于零）时，整流变二次绕组也会流过全方波电流，对应的一次绕组流过梯形波电流，其电流波形发生畸变，对于三相全控桥12脉波整流器，变压器原边及供电线路中含有11、13、23次等高次谐波电流，而三相交流系统很难完全对称，造成谐波成分更复杂，电压与电流波形发生畸变更严重，注入电网后将对电气设备产生危害，所以必须采取措施有效抑制谐波注入电网。
为满足整流融冰装置投入后，圭山变电站500kV、220kV侧母线电压谐波总畸变率小于2.0%，35kV侧母线电压谐波总畸变率小于3.0%的入网要求，根据系统条件进行分析研究，保证融冰设备符合入网条件。
1.直流融冰装置回路结构500kV圭山变电站直流融冰装置主回路结构采用12脉动整流方式，由整流变压器、晶闸管换流器、平波电抗器组成，经过站内35kV侧Ⅲ段母线接入系统，见下图。
其中，融冰装置额定输出容量60MW，额定电流4500A，额定电压13.45kV；整流变额定容量70/35/35MVA，额定电压35±2x2.5%/5.5/5.5kV，短路阻抗Ud1-2 = Ud1-3=20%，接线方式D-d-y11；平波电抗器电感值8mH，额定电压35 kV，额定电流4500A。
轴向双分裂式12脉波牵引整流变压器均衡电流的分析计算_上_王念同
=
2 g
sin
π 12
(14)
若换相电抗 xB 均分布于阀侧(二次), 此时 g =
2 , 那么 K x2
=
2 g
sin
π 12
=sin
π 12
≈0 .26 ;若换相电抗
xB 均分布于网侧(一次), 此时 g =1 , 那么 K x1 =
2sin
π 12
≈2 ×0 .26
=0 .52
=2K x2
, 这是两个极端情
E j6m =2
2
u
2N
sin
1π2 sin
π 12
= 2 - 3u2N ≈0 .189u2N 2
(16)
(3)等效均衡电压有效值(方均根值 r .m .s ., 近
似正弦波)
π
∫ E j6 =
12 π
12〔(3
0
-1)u2N sin ωt 〕2 d ωt
=(3 -1)
1π2(2π4
-
1 8
)u 2N
1 前言
目前 , 我国各大城市大力发展的城市轨道交通 设施 , 其牵引整流电力系统大都采用轴向分裂结构 变压器的 12 脉波(或 24 脉波)双桥并联不带桥间平 衡电抗器的整流电路 。由于整流变压器的阀侧(二 次)线电压之间互差 30°相位 , 虽然两桥输出的直流 电压平均值相等 , 但其瞬时值却不等 。 两桥之间的 瞬时电压差称为均衡电压 。在一定的负载条件下 , 均衡电压可以产生均衡电流 , 它通过变压器的两组 阀侧绕组和两整流桥形成不流经负载的环流 。均衡 电流的大小主要决定于回路中的均衡电抗(在不设 平衡电抗器的变压器中主要决定于变压器的漏抗)。
衡电流完全可以流通 , 电路转入两整流桥完全并联
两种12脉波整流变压器分析与仿真
两种12脉波整流变压器分析与仿真葛笑寒【摘要】比较两种12脉波整流变压器的结构和设计原理.一种利用阀侧的星三角自动30度移相,电源侧采用延边三角形移相.第二种电源侧采用自耦调压绕组,整流分裂为高低压两套绕组,延边三角形在整流变高压侧,都为三角形联结,在整流绕组的高压侧实现相位的左右移相.前者结构简单,造价较低,电压可调性较差.后者变压器绕组增多,结构复杂,高度、造价增加,但调压灵活,多用于需要频繁调压的领域.【期刊名称】《安徽电子信息职业技术学院学报》【年(卷),期】2019(018)001【总页数】5页(P10-13,26)【关键词】整流变压器;12脉波整流变压器;三角形连接【作者】葛笑寒【作者单位】三门峡职业技术学院,河南三门峡 472000【正文语种】中文【中图分类】TM422近年来电力电子技术的发展，使得大功率整流设备普遍应用。
兼具变换电压和隔离作用的整流变压器的应用逐渐增多。
但是，随之带了谐波污染，导致电网波形畸变。
减小谐波的办法主要有有缘电力滤波器、感应滤波技术和多重化整流技术三种[1]。
在大功率整流领域，一般都采用多脉波的整流变压器降低谐波，12脉波整流变压器是经典的整流变压器[2]。
但是，随着电源容量的增大，电压的提升及调压的需求，另外一种12脉波整流变压器也迅速应用。
这种新的12脉波整流变压器的主要特点是，内部整流变压器和调压器绕组共油箱，即高压绕组采用自耦多级调压，低压绕组采用双分裂的独立铁芯的4套绕组，一次采用延边三角形实现移相，阀侧采用三角形接入整流绕组。
本文主要介绍这两种结构的整流变压器，并进行比较。
一、方案一整流变压器结构（一）脉波整流变压器的联结组别目前，常用轴向分裂变压器。
高压绕组星型或者延边三角形连接，低压绕组形成双分裂的星型和三角形联结的绕组接入整流柜，形成12脉波整流[3]。
工业中常把两个12脉波电路并联，形成24脉波电流。
如图1所示1号变压器采用Dy11d0联结，移相7.5°。
阀侧移相12脉波同相逆并联整流电源
在大功率、高电压、强电流的电化学用整流电源中,整流电路多采用同相逆并联结构,由于逆并臂电流方向相反,其产生的磁场相互抵消,从而减少了磁场对电路工作的影响,同时可提高每臂的电流均衡度。而这种整流变压器多采用网侧移相。为此,对于同相逆并联12相整流电路的整流变压器需要两个铁心方可组成。这种变压器体积较大、吨位较高、接线较复杂,相应成本也较高,但对整流器结构布局要求较低。
本设备经安装、调试后,于1999年11月顺利投入运行至今,总体情况良好。
此套整流装置具有自身损耗较低、运行状态良好、体积与占地面积较小等优点。为化工厂改造节省了资金与空间,经济效益显著。
为保证江苏索普集团电解改造项目的顺利实施,西安中电变压整流器厂研制了KHS－20000A/800V晶闸管整流器,与现场原有的两台KHS－8000A/600V并列进行,输出直流540V、32kA。本电源整流变压器采用阀侧移相,由一个铁心组成同相逆并联12相整流电路为国内首创,体积小、重量轻、成本低。
2 原理与结构设计
2．1 主电路
主电路采用四组三相桥同相逆并联电路,单柜输出12脉波直流电。整流变压器通过二次延边△移相±15°,系统原理如图1所示。
整流器件和保护元件分别采用KP2500－26的晶闸管和RSM－3200A/800V快熔,四组全控三桥,每臂并联数为3,共72只晶闸管和72只快熔。器件电流裕度为3.6倍。
3 控制保护系统
3．1 触发系统
触发控制系统框图见图2。
整个触发系统是针对电网及直流输出均为模拟量的实际情况,在吸收了国内外技术基础上开发出来的,具有线路简单、性能可靠、外接线少等特点。
系统主要采用了TC－13型晶闸管控制触发板,很好地满足了晶闸管触发控制的要求,主要由电源、调节器、移相控制、脉冲形成、脉冲放大等环节组成,其核心部件为输出六路调制脉冲的787集成触发芯片。具有功耗小、输出功率大、输入阻抗高、抗干扰能力强、移相范围宽、外接元件少、稳定性高等特点。可对系统进行稳压、稳流、正负反馈控制,以及电流过载封脉冲等控制功能。控制极端子外接方式避免了过去插件式造成的种种弊端。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
12脉波整流变压器结构型式的选择
在大型的电化学或电冶金用直流电源系统中，同相逆并联12脉波整流机
组是组成24相、36相、48相整流系统的基本组成单元。
12脉波整流机组主电路的连接型式有两种方案：一种是由一台整流变压器与两台整流装置组成的单机组12脉波整流电路（简称单机组12脉波整流电路）；另一种是由置于同一
油箱内的两台完全独立的整流变压器与两台整流装置组成的双机组等值12脉
波整流电路（简称等值12脉波整流电路）。
二者的连接方式如图1、图2所示。
上述两种连接方式的整流电路，对12脉波整流输出电压（电流）波形的对
称性以及对网侧谐波电流的影响是不同的，应引起设计人员和用户的注意。
1两种连接方式对谐波电流的影响
理想情况下，12脉波整流电路运行过程中，不会在网侧产生5次和7次谐波电流。
但单机组12脉波整流电路，由于变压器两个阀侧绕组的输出电压和阻
抗不容易做到很一致，使得运行时存在着严重的负荷分配不均的问题。
需要通过晶闸管相控或饱和电抗器的励磁调节来纠正这种偏差，从而导致二个三相桥晶闸管导通的相位差不能严格地保持为30°，使得网侧仍然存在5次和7 次谐波电流。
对于等值12脉波整流电路，由于变压器两个阀侧绕组的输出电压和阻抗容
易做到一致，而不会破坏12脉波的对称性。
图1单机组12脉波整流电路
图2等值12脉波整流电路
2阀侧绕组之间负荷电流分配不均的问题
2.1单机组12脉波整流电路单机组12脉波整流电路，其整流变压器网侧只。