短路阻抗偏差對(duì)變頻器的影響
移相級(jí)聯(lián)式高壓變頻器系統(tǒng)由移相變壓器、功率單元和其他控制器組成。其中,移相變壓器的多組相位偏移的二次繞組為每個(gè)功率單元提供獨(dú)立電源。因此,移相變壓器短路阻抗的一致性決定了功率單元的穩(wěn)定性。
當(dāng)短路阻抗偏差較大時(shí),阻抗較高的小組因壓降更大,使供電的功率單元輸入電壓降低,導(dǎo)致該單元輸出功率減少;而阻抗較低的小組因電流過(guò)大使功率單元過(guò)載。以上現(xiàn)象的發(fā)生會(huì)使各功率單元整流后的直流母線電壓不一致,會(huì)使級(jí)聯(lián)后總輸出電壓的階梯波形不對(duì)稱,最終影響電機(jī)轉(zhuǎn)矩穩(wěn)定性。
另外,阻抗差異導(dǎo)致各小組供電電壓相位或幅值差異,在單元間形成共模環(huán)流,變壓器和功率器件會(huì)產(chǎn)生額外損耗,導(dǎo)致系統(tǒng)效率下降。
變壓器的短路阻抗
移相變壓器的高壓繞組由于有調(diào)壓分接區(qū)的存在,以及縱絕緣沿整個(gè)繞組軸向高度上分布不均勻,沿高、低壓繞組軸向的安匝分布實(shí)際上是不平衡的。在一些區(qū)域,可能高壓繞組的安匝大于低壓繞組的安匝;而在另一些區(qū)域,可能低壓繞組的安匝大于高壓繞組的安匝。這些不平衡的安匝,將在繞組的軸向上建立分布不均勻的輻向(與繞組軸線相垂直的方向)磁動(dòng)勢(shì),從而產(chǎn)生輻向漏磁通。
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傳統(tǒng)線圈結(jié)構(gòu)的安匝平衡
傳統(tǒng)變壓器線圈的結(jié)構(gòu)為高壓繞組一段,調(diào)壓分接區(qū)放置在繞組端部,漏磁分布如圖1所示:

圖1
同時(shí),我司通過(guò)總結(jié)大量移相變壓器的試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析得出,傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的二次側(cè)的小組阻抗分布呈現(xiàn)為“月牙形”,即兩端繞組的阻抗大,中部繞組的阻抗小,而且阻抗差異的最大比值在2倍以上。其中以一臺(tái)型號(hào)為ZTSFG(H)-630/10移相變壓器為例,線圈結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2,二次繞組阻抗仿真結(jié)果分布見(jiàn)圖3:

圖2

圖3
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新線圈結(jié)構(gòu)的安匝平衡
新變壓器線圈的結(jié)構(gòu)為高壓繞組兩段,調(diào)壓分接區(qū)放置在繞組中部,漏磁分布如圖4所示:

圖4
通過(guò)產(chǎn)品數(shù)據(jù)試驗(yàn)對(duì)比,發(fā)現(xiàn)使用新線圈結(jié)構(gòu)的變壓器小組阻抗偏差有明顯下降,并且使二次繞組阻抗差異的極值比例降低在1.3倍以內(nèi)。同樣以一臺(tái)型號(hào)為ZTSFG(H)-630/10移相變壓器為例,線圈結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖5,二次繞組阻抗仿真結(jié)果分布見(jiàn)圖6:

圖5

圖6
總結(jié)
通過(guò)上述分析對(duì)比,新結(jié)構(gòu)的移相變壓器可以使輸出電壓更加平衡,為后續(xù)變頻器設(shè)備提供更加穩(wěn)定的電源,保證變頻器的運(yùn)行更加安全,且有效提高系統(tǒng)的工作效率。










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