[科普中国]-谐波抑制变压器

谐波抑制变压器的基本结构

单相谐波抑制变压器的基本结构如图4.1 (a)所示。图4.1 (a)中，变压器由铁心，一次绕组WI，二次绕组W2和W3组成。Wl绕组接入电源，称为电源绕组:W2绕组接入整流性负载，称为负载绕组;W3绕组接入滤波器，称为滤波绕组。负载绕组与滤波绕组的设计容量可以相同，也可以不同，其匝数根据需要选定2。

按照两个二次绕组之间是否有电的联系，可以构造出两种基本类型的谐波抑制变压器，本文称之为感应型谐波抑制变压器和自藕型谐波抑制变压器，如图4.1 (b)和图4.1 (c)所示。感应型谐波抑制变压器的负载绕组与滤波绕组没有电的联系，滤波绕组纯粹通过电磁感应原理产生与负载谐波电流方向相反的谐波电流。通过控制，使滤波绕组流过的谐波电流所产生的磁势(安匝数)与负载绕组流过的谐波电流所产生的磁势(安匝数)相互抵消，即滤波绕组与负载绕组的谐波磁势相互平衡，使得电源绕组的谐波磁势为0，一次绕组的谐波电流将为0，从而达到谐波治理的目的。自耦型谐波抑制变压器的二次绕组不仅有磁的联系，而且有电的联系，滤波器一端与负载有公共连接点，另一端连到二次绕组的抽头位置。自耦型谐波抑制变压器的滤波原理与感应型谐波抑制变压器3。似。

谐波抑制变压器的构成方法感应型谐波抑制变压器的结构型式感应型谐波抑制变压器的结构型式分为无源型、有源型和混合型三种类型，如图4.2 (a), Cb)和(c)所示。无源感应型谐波抑制变压器的滤波器由L-C滤波支路组成，可以是单调谐滤波器，也可以是双调谐滤波器，或多个单调谐滤波支路的并联，其滤波器结构简单，成本低廉。有源感应型谐波抑制变压器的滤波器为有源滤波器，其有源滤波器的容量一般较大，成本较高。混合感应型谐波抑制变压器的滤波器为无源滤波器PF与有源滤波器APF相串联，其有源滤波器的容量可以较小，成本介于无源与有源滤波器之间1。

自耦型谐波抑制变压器的结构型式自耦型谐波抑制变压器的结构型式也分为无源型、有源型和混合型三种类型，如图4.3 Ca), Cb)和(c)所示。

感应型谐波抑制变压器的基本原理(1)无源型

无源感应型谐波抑制变压器的谐波模型如图4.4 (a )所示。图4.4 (a )中，假定电源电压中无谐波分量，谐波源作为电流源IS。处理，绕组W1, W2和W3的谐波电流.滤波器的谐波电流为场。

设变压器一次侧绕组Wl的谐波阻抗为Zln，二次侧绕组叽的谐波阻抗为及绕组W3的谐波阻抗为z3。滤波器的谐波阻抗为Zfn，其等效模型如图4.4 (b )所示。

(2)混合型

混合感应型谐波抑制变压器的谐波模型如图4.5 (a)所示。图4.5 (a )中，有源滤波器被控制为电流控制电压源，采用检测电源谐波电流的控制方式。其等效模型如图4.5 (b )所示。图4.5中的K为有源滤波器的放大倍数。

谐波抑制变压器的技术特点前面对谐波抑制变压器的结构及原理进行了详细的分析，由此可知该变压器具有以下的技术特点:

1)谐波抑制变压器的每相由3个绕组构成，即一次侧电源绕组、二次侧负载绕组和二次侧滤波绕组。

2)二次侧滤波绕组的等值阻抗按零阻抗设计，可使滤波器准确调谐在某次谐波的谐振点，从而获得最佳的滤波效果。

3)两个二次绕组应尽可能藕合紧密，应设法使这两个绕组所产生的谐波磁势相互平衡，以保证一次绕组的谐波电流接近于零2。

4)在不采用有源滤波器的情况下，为使一次侧绕组的谐波电流尽可能小，一次侧绕组的等值阻抗应设计得稍大。

谐波抑制变压器的类型根据上述谐波抑制变压器的结构及原理分析，可以构造出各种实用的谐波抑制变压器。本文从工程实际出发，构造出三种新型的无源藕合型谐波抑制变压器，即谐波抑制平衡变压器、谐波屏蔽变压器和谐波抑制换流变压器。

谐波抑制平衡变压器谐波抑制平衡变压器主要应用于电气化铁路。它的一种结构即是多功能平衡变压器，其二次绕组的三个引出端子接入三相滤波器，两支臂绕组接入牵引负荷，其结构如图4.9 ( a所示。星形一三角形接线三相变两相和三相变三相平衡变压器是另一种结构的谐波抑制平衡变压器，其变压器二次侧的结构如图4.9 ( b所示2。

谐波屏蔽变压器谐波屏蔽变压器主要用于单相工频电炉、冶金、化工等具有整流性负荷的场合。在系统容量很大的牵引供电系统，常采用单相变压器作为电气化铁路供电的主变压器，以节省成本，此时也可采用单相谐波屏蔽变压器。采用无源L-C滤波器构成的单相谐波屏蔽变压器。 按照谐波屏蔽变压器原理，设计并制造了该变压器模型(DG-16/2 )，其主要技术参数如下:

容量:16/16/11 (kVA)(三绕组变压器)

电压:2000/220/100 ( V )

电流:8/72.73/110 ( A )

谐波抑制换流变压器谐波抑制换流变压器主要用于高压直流输电工程，用于代替传统换流变压器。完全相同，只是绕组连接次序不同，为的是使两台三相换流变压器的二次侧线电压相位相差30“角度，以便分别接到6脉波三相整流桥的交流侧。两个6脉波三相整流桥串联连接，以构成12脉波整流电路，形成波纹较小的直流电流进行远距离输电。这种结构的外部特性相当于两台三相Yy 12和Yd 11接法的换流变压器2。