集成多繞組感應(yīng)濾波換流變壓器運行特性和電磁特性研究.pdf

1、諧波抑制和無功補償一直以來都在交直流電能變換領(lǐng)域中占據(jù)非常重要的地位，傳統(tǒng)的解決方案是在交流網(wǎng)側(cè)安裝濾波器，諧波電流從閥側(cè)經(jīng)換流變壓器傳遞至網(wǎng)側(cè)濾波，這只能減輕諧波對電網(wǎng)的危害，卻無法改善諧波對換流變壓器本體所產(chǎn)生的不利影響，如損耗增加，振動和噪聲加劇等。感應(yīng)濾波技術(shù)是一種基于變壓器諧波磁通抑制機理的新型諧波抑制技術(shù)，能夠在閥側(cè)諧波源處就近抑制諧波和補償無功，從根本上解決諧波和無功對換流變壓器所產(chǎn)生的不利影響。本論文首先對應(yīng)用于工業(yè)整流

2、系統(tǒng)的一種感應(yīng)濾波整流變壓器及其濾波系統(tǒng)的運行特性進行分析，然后提出一種具有獨特拓撲結(jié)構(gòu)的集成多繞組感應(yīng)濾波換流變壓器及其濾波系統(tǒng)，并對其展開運行特性和電磁特性的研究，主要包括以下幾個方面:
　　(1)對感應(yīng)濾波技術(shù)的工作機理和實現(xiàn)條件進行分析，著重研究了一種應(yīng)用于工業(yè)整流系統(tǒng)的感應(yīng)濾波整流變壓器及其濾波系統(tǒng)的運行特性。建立了感應(yīng)濾波整流變壓器及其濾波系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，推導(dǎo)了變壓器網(wǎng)側(cè)繞組電流與閥側(cè)和濾波繞組電流之間的關(guān)系特性方程，

3、據(jù)此研究了新系統(tǒng)的諧波抑制機理和無功補償特性。仿真和實驗結(jié)果表明，新型工業(yè)整流系統(tǒng)諧波抑制和無功補償效果顯著，整流變壓器網(wǎng)側(cè)繞組電流中諧波含量大大降低;改變了諧波和無功功率在系統(tǒng)中的傳遞路徑，從而降低了系統(tǒng)諧波和無功損耗，提高了系統(tǒng)供電效率，實現(xiàn)了節(jié)能降耗。
　　(2)提出一種應(yīng)用于背靠背換流站的具有獨特拓撲結(jié)構(gòu)的集成多繞組感應(yīng)濾波換流變壓器及其濾波系統(tǒng)，對其運行特性進行研究。建立了雙三角形濾波繞組并聯(lián)拓撲結(jié)構(gòu)的感應(yīng)濾波換流變壓器

4、及其濾波系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，推導(dǎo)了換流變壓器各繞組電流之間的關(guān)系特性方程，據(jù)此對新系統(tǒng)的各次諧波傳遞路徑和無功補償特性進行分析。仿真和實驗結(jié)果表明，將兩個零等值阻抗設(shè)計的三角形濾波繞組并聯(lián)不用安裝相應(yīng)的濾波器就可以抑制12k-5，12k-7(k=1，2，3，…)次諧波電流;并聯(lián)抽頭處連接11、13次全調(diào)諧濾波器可以實現(xiàn)11、13次諧波電流的抑制;兩個三角形濾波繞組可為三次諧波提供超導(dǎo)體閉合回路，阻止其向網(wǎng)側(cè)繞組傳遞。
　　(3)建立了

5、集成多繞組感應(yīng)濾波換流變壓器及其濾波系統(tǒng)的場路耦合模型，據(jù)此對感應(yīng)濾波換流變壓器的電場特性、磁場特性、繞組電磁力特性和鐵心損耗特性進行分析。研究結(jié)果表明，感應(yīng)濾波的實施抑制了變壓器的諧波磁勢，改善了變壓器鐵心內(nèi)部電磁環(huán)境，充分發(fā)揮了變壓器的內(nèi)部電磁潛能，有利于從根本上改善諧波對變壓器的危害，如損耗、振動和噪聲。
　　(4)對換流變壓器直流偏磁的工作原理進行分析，研究了直流偏磁下集成多繞組感應(yīng)濾波換流變壓器及其濾波系統(tǒng)的諧波雙向抑制

6、機理，建立考慮變壓器鐵心飽和效應(yīng)的感應(yīng)濾波換流變壓器的直流偏磁仿真模型，對直流偏磁下?lián)Q流變壓器的諧波分布特性進行分析;建立直流偏磁下感應(yīng)濾波換流變壓器的場路耦合模型，對其直流偏磁下的電磁特性進行仿真研究。仿真結(jié)果表明，感應(yīng)濾波換流變壓器各繞組的漏磁分布得到了極大改善，各繞組所受電磁力大大降低，有利于降低直流偏磁下?lián)Q流變壓器的繞組振動和噪聲污染。
　　(5)利用ANSYS有限元仿真軟件建立集成多繞組感應(yīng)濾波換流變壓器的有限元仿真模型