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變壓器行情

瀾滄電子瀾滄變壓器拓撲結構與阻抗變換分析

瀾滄變壓器按其特性可分為固定瀾滄變壓器和可變?yōu)憸孀儔浩鳌ｋS著系統(tǒng)的發(fā)展，在很多場合都希望瀾滄變壓器的電抗值能夠?qū)崟r調(diào)節(jié)。 可變?yōu)憸孀儔浩鹘?jīng)歷了從機械式到電磁式，再到電子式的發(fā)展過程。機械式可調(diào)瀾滄變壓器結構簡單，線性度好，但不能實現(xiàn)電感的平滑調(diào)節(jié)，目前應用較少。電磁式可變?yōu)憸孀儔浩魍ㄟ^改變鐵心的磁阻來改變電感。磁阻大，則電感小；反之，磁阻小，則電感大。電磁式可變?yōu)憸孀儔浩髦圃旃に嚭唵危杀据^低，在限制過電壓、補償無功功率等方面應用潛力大。其主要缺點是響應時間長，振動和噪聲較大。電子瀾滄變壓器是近年來研究和開發(fā)出來的一種新型可變?yōu)憸孀儔浩鳎捎秒姶偶夹g、電子技術、控制技術、計算機技術等，可實現(xiàn)阻抗值的連續(xù)無級可調(diào)。典型代表有晶閘管式瀾滄變壓器、IGBT式瀾滄變壓器。 這里主要研究晶閘管式電子瀾滄變壓器，它結合了傳統(tǒng)機械式瀾滄變壓器和電磁式瀾滄變壓器的優(yōu)點，對傳統(tǒng)瀾滄變壓器進行改進，可實現(xiàn)電抗值的連續(xù)無級可調(diào)，且高次諧波較小。2 電子瀾滄變壓器結構 傳統(tǒng)的機械式瀾滄變壓器結構如圖1所示。采用調(diào)節(jié)分接頭式的方式來改變?yōu)憸孀儔浩鞯碾姼校瑑H能實現(xiàn)阻抗的有級變換。這里所述的電子瀾滄[prov_or_cityhttp://lijizhen.76yo.com/]變壓器將傳統(tǒng)瀾滄變壓器與電子技術相結合，其結構如圖2所示。 對比圖1，2知，電子瀾滄變壓器將傳統(tǒng)瀾滄變壓器的單邊繞組結構設計成雙邊繞組結構，其初級繞組與負載、電網(wǎng)串接、次級繞組與電子阻抗變換器相接，通過阻抗變換控制器控制電子阻抗變換器的工作狀態(tài)，調(diào)節(jié)電抗變換器次級繞組的電流與阻抗，改變電抗變換器初級繞組的電流和阻抗，實現(xiàn)瀾滄變壓器的阻抗變換。3 電子瀾滄變壓器拓撲結構 電子瀾滄變壓器是一種較典型的可變?yōu)憸孀儔浩鳌ＨM兩兩反并聯(lián)的晶閘管構成電子阻抗變換器，通過控制晶閘管的導通角就可控制瀾滄變壓器的等效阻抗值。其拓撲結構如圖3所示。其一相的等效電路模型如圖4所示。 文獻已經(jīng)詳細推導了電子瀾滄變壓器的阻抗變換原理。晶閘管控制角α與電子瀾滄變壓器次級繞組ax端等效阻抗之間的關系為： 當α=0°時，晶閘管全導通，電子瀾滄變壓器次級繞組相當于短路，電流更大，初級繞組電流更大，此時電子瀾滄變壓器初級繞組阻抗小。 當α=180°時，晶閘管關斷，電子瀾滄變壓器二次繞組相當于開路，電流小，初級繞組電流小，此時電子瀾滄變壓器初級繞組阻抗更大。 當α在0°～180°之間時，電子瀾滄變壓器初級繞組阻抗介于更大值與小值之間，且連續(xù)可調(diào)。4 建模與阻抗變換分析 在Matlab／Simulink中，利用電氣模塊PSB對三相電子瀾滄變壓器進行建模與阻抗變換分析。三相電子瀾滄變壓器仿真模型包括：三相電源模塊、三相可變?yōu)憸孀儔浩髂K、三相晶閘管阻抗變換模塊、脈沖觸發(fā)器模塊、負載模塊等。 設置電源參數(shù)：電壓峰值為，頻率為50 Hz；電子電抗變換器功率：Pn=107VA，fn=50Hz；初級線圈參數(shù)：U1=104V，R1=2 mΩ，L1=0．05H；次級線圈參數(shù)：U2=25×105V，R2=2 mΩ，L2=0．05 H；磁阻Rm=200 Ω；勵磁電感Lm=200 H。晶閘管參數(shù)使用默認值。設置Series RLC Branch的參數(shù)：R=100 Ω，L=0．05 H；C為inf，此時負載為感性負載。改變α得到仿真數(shù)據(jù)，根據(jù)此數(shù)據(jù)可描點繪出感性負載時α與電子瀾滄變壓器的阻抗模值Z的關系圖，如圖5所示。 由圖5可見，隨著α的增大，電子瀾滄變壓器初級繞組電壓增大，電流減小，初級繞組阻抗增大，即電子瀾滄變壓器阻抗隨α的增大而增大。這與第3節(jié)中理論分析完全一致。5 電子瀾滄變壓器的應用及實驗5．1 電子瀾滄變壓器式軟起動器構建 軟起動器結構圖如圖6所示。電機起動時，首先合上K1，電子瀾滄變壓器初級繞組與電機、電網(wǎng)串接。根據(jù)阻抗變換原理，阻抗變換控制器通過改變電子阻抗變換器中晶閘管的觸發(fā)角，來改變電子瀾滄變壓器初級繞組的阻抗。隨著該阻抗從大到小減小，加在電機上的電壓由小逐漸增大，電機轉速逐漸上升，當接近額定轉速時，合上K2，斷開K1，軟起動結束，電機以額定轉速運行。
5．2 軟起動實 實驗對象為Y90S-4型三相繞線電機，其額定功率1．1 kW，定子Y型連接，額定電壓380 V，額定電流2．7 A，頻率50 Hz，額定轉速1 390 r·min-1，功率因數(shù)為0．78。為驗證電子瀾滄變壓器在電機軟起動中的應用效果，進行了電機全壓直接起動和帶電子瀾滄變壓器軟起動兩種實驗。 電機空載全壓直接起動：直接合上K2，電機全壓直接起動，起動電流波形如圖7a所示。圖中，電機全壓直接起動時，起動過程很短，更大起動沖擊電流為13．7 A，為額定電流的5．1倍；帶電子瀾滄變壓器軟起動：合上K1，電機帶電子瀾滄變壓器軟起動，起動電流波形如圖7b所示。 電機帶電子瀾滄變壓器起動時，起動過程明顯延長了，電機平滑地起動，更大起動沖擊電流為7．1 A，為額定電流的2．6倍。對比圖7a，b可見，與全壓直接起動相比，帶電子瀾滄變壓器軟起動能減小電機起動電流，達到保護電機及減小電機起動對電網(wǎng)影響的目的。6 結論 電子瀾滄變壓器的結構是對傳統(tǒng)機械式可變?yōu)憸孀儔浩鹘Y構的創(chuàng)新，這種結構具有高壓與低壓隔離、無源阻抗變換、對元器件的耐壓要求低、阻抗無極調(diào)節(jié)等優(yōu)點。已成功運用于高壓電機軟起動、靜止無功補償器、動態(tài)諧波抑制、風機水泵的調(diào)速等方面，具有廣闊的應用價值。