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研究如何提升鸡西干式变压器的电能质量

作者:鸡西润生干式变压器厂  来源:http://jixi.zgqxmxh.com/  发布时间:2019-03-24
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摘要:由高频功率整流器和逆变器的鸡西干式变压器的理论分析可知,鸡西干式变压器是电力主要来源产生的效果。通过在数控机床中工作的特殊谐波测试仪可以发现,鸡西干式变压器产生的谐波和电磁干扰是非常严重的。本文试图利用低阻抗与电流方向的理论设计一个通用的三相无源滤波装置,以减少由鸡西干式变压器自身控制系统产生的谐波而污染造成的危害。该装置不仅可以抑制谐波,而且还能提高系统的功率因数。实验证明,采用这种方法取得了令人满意的效果。


一、引言

为了提高系统的可靠性和效率,近年来,电力电子变换器已广泛应用于工业中,鸡西干式变压器也得到了快速的发展,电力电子装置的功率容量和功率密度也在不断地增加。近年来,半导体电子行业在很大程度上促进了精密仪器和设备的发明,精密的设备对供电鸡西干式变压器系统提出了更高的要求,同时这些设备引起的电流和电压的稳态波形的失真也增强了自身系统和其他系统干扰的稳定性和可靠性。它已成为提高供电质量和减少在当前的电力系统产生谐波的重要因素。这使得提高鸡西干式变压器的效率和可靠性显得尤为重要。谐波传导进行干扰和电磁干扰是由国内外蔓延,现在有两种方法来抑制谐波即利用无源滤波器和有源滤波器。当前人们已经做了大量的关于谐波方面的研究,特别是近年来有源滤波器的理论分析。

虽然有源滤波器在理论上是好的,可是目前无源滤波器却被更广泛地应用于大功率鸡西干式变压器。这样就可以有针对性的对谐波进行一方面的约束,同时可以在另一方面产生功补偿的效果。谐波已成为许多鸡西干式变压器系统能否在一个很好的方式下使用连接的主要障碍之一。1996年,在欧美许多国家中相关标准已经建立并严格执行,这使不符合标准的电气产品都不能进入市场。此外,在2003年,中国也制定了相关标准。因此,关于对谐波的研究很重要。

二、谐波理论分析

电力电子器件的具有很强的非线性。当鸡西干式变压器打开,关闭或在运行时,大量的谐波干扰必然会出现。

1.1 谐波分析的单相整流鸡西干式变压器

人们更喜欢正弦波,因为它不含有正弦谐波,从而降低了铁损提高了效率。在设计电机、变压器、电器设备时,我们假设鸡西干式变压器是一个正弦波,但实际上它是不可能有标准的正弦波和供电系统的。它们是由不同频率的正弦波叠加而成的,如图1所示为单相整流器的电路图。


图1 单相高功率电路的整流


为了使交流电压在整流负载很小的电流中纹波,一个大电感(L /R>>T)应该被添加上。假设角重叠换相整流被忽略或电感L是无限的,在这个时候,负载接近的ID。因此,负载电流,如图2所示。


图2 单相整流负荷的矩形波电流


(2)

方程(2)表明电流单相整流含有奇次谐波。

1.2 单相逆变器的谐波分析

图3是一个典型的单相逆变电路。假设电压E和管在理想状态下工作,(即零电压零电流断开,或关闭时间为零),该管的占空比为50%。从图3得到λ

λ傅立叶变换(3)和λ(4)


当频率和周期信号是一致的,组件被称为1次谐波,也称为波。当频率是周期信号的三倍,这是所谓的三次谐波。当频率是周期信号的三倍以上时,这就是所谓的高次谐波。

从图3可以看出,脉冲电压V(t)是由更高的谐波叠加而成的;谐波电压经过非线性电感、电容和负载;负载电流也由高次谐波电流叠加而成。

由以上对整流器和单相整流逆变电路的分析可以得知,在电流回路中必然存在谐波电流。同理可知,在整流器和三相逆变器电路中必然也存在谐波电流。因此,只要有鸡西干式变压器的电气设备,必然有谐波产生。


三、谐波的障碍

目前,使用滤波器(无源滤波器,有源滤波器)是降低鸡西干式变压器谐波的主要解决方案。虽然在国内外已经做了大量关于对有源滤波器的研究,但它在实际应用中却是很困难的,如在系统中对谐波含量的检测。如果任何一个环节出现故障,有源滤波器则无法抑制谐波。相反,它会注入谐波。结果,进入系统中的谐波含量会增加,这导致系统无法正常工作,且付出的代价会更高。

传统的无源滤波器设计方法简单易行,成本低,易于控制,并且应用广泛,但是滤波效果差,由于滤波器的LC参数容易受到外部因素的影响,导致滤波器偏离谐振。从成本和效果的角度来看,本文的研究用无源滤波器的方法进行抑制谐波。测试在制约谐波方面取得了良好的影响,使功率大大提高。

与调谐谐波比较,无源滤波器谐波是一系列电容和电感的并联,是一个低阻抗的“陷阱”。根据谐波频率调谐抑制其特定的谐波频率,这可以有效地减少谐波。从鸡西干式变压器和控制系统的谐波能量角度分析,三次谐波,五次谐波,七次谐波中七次谐波的谐波含量是最大的,而三次谐波和五次谐波所含的额谐波能量是远低于国家标准的。

现实生活中有许多无源滤波器的设计方法。作者分析并设计出的用来抑制三次谐波,五次谐波和七次谐波的模拟无源滤波器,如图4、图5。图4采用低阶高通滤波器,主要是由于成本高和相对复杂的结构,但三阶高通拥有相对稳定的性能,并且对负载的影响较小。然而,只有通过对特定的系统谐波和次谐波的含量测试分析后,才可以决定能否用这种类型的设计方法。同时它也需要进行反复调试,以便在性能方面获得最好的过滤。从仿真图可以看出,该设计方法能抑制三次谐波,五次谐波和七次谐波。


四、测试和数据

数控机床的数控系统主电路部分采用的是交流-–交流,它采用的正是鸡西干式变压器。根据图6选择合适的连接谐振点来测试谐振点,和该GMC-2000数控机床的电能质量。当安装和测试时,人们不得从波形和频率图、相位-频率特性的波形图(如图7所示)中获得滤波器的鸡西干式变压器电压。从测量结果分析中得到谐波的成分。根据图4设计无源滤波器,使其平行——连接如图6。首先根据理论计算无源滤波器的参数,然后根据试验数据,系统的工作环境,电感和电容的工作特性而制作出的滤波装置可以达到最好的效果。


图4 无源滤波器电路图


我们设计的滤波装置参数:L1 = 0。72 = 0。60 MH MH,L2,L3 = 0。35赫兹268uf;C1,C2 =分别138uf,90uf;20uf;r=0。5ȍ。该过滤装置的数控机床gmc-2000经过测试取得了令人满意的效果。从图8可以看出,在负半周期的电压波形有少量的失真,从频率特性图像可知,当谐波含量仅为2%时,滤波器达到了很好的滤波效果。

五、结论

通过对单相鸡西干式变压器整流器和逆变器的理论分析可知,高频鸡西干式变压器必然存在谐波含量,并且已成为电网最主要的污染源。因此,当务之急是抑制谐波,使高频鸡西干式变压器不污染电网,并使其稳定、高效、可靠的运行。通过特殊的谐波http://guizhou.zgqxmxh.com/测试仪作者知道在鸡西干式变压器的数控系统中三次谐波,五次谐波和七次谐波的谐波含量更大。依据数控机床的试验数据,他们设计出了一套三相无源滤波装置。通过对数控机床的测试他们发现,在减少过滤装置后三相鸡西干式变压器电压纹波产生了,并且谐波含量减少了。同时,功率因数在接入过滤器后也得到了提高。这种滤波器的设计方法,在其他高频鸡西干式变压器中也适用,例如(PV)电力系统,智能焊工的三相交流鸡西干式变压器控制系统等等。


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