基于平衡變壓器三相-單相變換供電方式研究.pdf

1、隨著社會(huì)對(duì)電力需求的增大及對(duì)電能質(zhì)量要求的提高，電網(wǎng)中的負(fù)序、諧波以及無功等問題越來越受到關(guān)注，各種不對(duì)稱負(fù)載和非線性負(fù)載是造成電力系統(tǒng)電能質(zhì)量降低的主要原因，其中包括了電氣化鐵道牽引供電系統(tǒng)和冶煉、石化供電系統(tǒng)等單相負(fù)荷。這些不對(duì)稱負(fù)荷產(chǎn)生的負(fù)序、諧波電流對(duì)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行造成了不利影響。本文以三相供電和單相供電之間的平衡轉(zhuǎn)換為研究主題，以實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)序、諧波以及無功的綜合治理為目標(biāo)，具有重要的理論意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。 首先

2、對(duì)基于平衡變壓器和移相法相結(jié)合的三相一單相供電方式進(jìn)行了研究。根據(jù)當(dāng)前各種常用的平衡變壓器的結(jié)構(gòu)得出了平衡變換的共性，分析了平衡變壓器三相-兩相之間平衡變換的原理；提出了基于移相法的三相-單相供電方式，該供電方式冪j用平衡變壓器兩榴側(cè)電壓相位的正交特性，從而簡化了匹配元件的計(jì)算；討論了其三相-單相變換的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，針對(duì)阻性、感性、容性三種不同性質(zhì)的線性負(fù)載給出了三種不同的接線方式，并推導(dǎo)了其匹配元件參數(shù)的計(jì)算公式；討論了由匹配元件參數(shù)的誤

3、差和負(fù)載在一定范圍內(nèi)變化引起的三相側(cè)電流負(fù)序分量的變化情況，給出了抑制此類負(fù)序電流的一種解決方法。并對(duì)所提出的方法進(jìn)行了仿真和實(shí)驗(yàn)。 針對(duì)在兩相側(cè)負(fù)載不相等條件下平衡變壓器無法構(gòu)成對(duì)稱系的問題，本文提出了電力電子三相交單相平衡補(bǔ)償供電方式結(jié)構(gòu)。其整體結(jié)構(gòu)由交-直-交單相逆變器與平衡變壓器兩相側(cè)并聯(lián)組成，通過調(diào)節(jié)α、β兩相之間電流有功分量的流動(dòng)，把負(fù)載較輕一相的有功電流分配給負(fù)載較重的一相，使平衡變壓器兩相側(cè)的輸出電流正交對(duì)稱，從

4、而消除三相側(cè)產(chǎn)生負(fù)序電流的條件；同時(shí)由于主電路采用了基于單相有源濾波器的結(jié)構(gòu)，故還可起到補(bǔ)償無功和抑制諧波的作用。 對(duì)于某些僅有單相交流電源卻要用到三相供電的場合，如偏遠(yuǎn)農(nóng)村的單相電網(wǎng)等單相用戶需使用三相電電源的情況，提出了一種基于平衡變壓器的單相變?nèi)鄬?duì)稱供電方式。該方式將輸入電源單相電壓經(jīng)換相變流器分出幅值相等、相位正交的兩相電壓，經(jīng)平衡變壓器轉(zhuǎn)換為三相對(duì)稱電壓向三相負(fù)荷供電。與通常的單相變?nèi)嘧兞髌鞴╇姺绞较啾?，該方式用?/p>

5、的功率器件更少，承受的功率更小。換相變流器還可對(duì)負(fù)載電流中的諧波和無功分量進(jìn)行補(bǔ)償，從而改善輸入電流的波形、提高輸入功率因數(shù)。 根據(jù)三相變單相平衡補(bǔ)償供電方式的電路結(jié)構(gòu)，本文提出了一種基于鑒相法的雙單相瞬時(shí)諧波電流檢測方法。該方法通過計(jì)算α、β相負(fù)載電流中基波有功分量幅值的平均值，可方便的求出需要傳遞的相間有功電流差值，同時(shí)檢測出各相電流中的電流諧波和無功分量，使平衡變壓器補(bǔ)償后的兩相輸出電流相位正交、幅值相等，能夠滿足平衡補(bǔ)償

6、供電方式對(duì)有功傳遞、無功補(bǔ)償和諧波抑制三方面的綜合性能的要求。并針對(duì)單相變?nèi)鄬?duì)稱供電方式的結(jié)構(gòu)提出了基于鑒相法的單相瞬時(shí)電流檢測方法，以保證單相電網(wǎng)的電能質(zhì)量。提出了一種基于單相屯壓矢量的滯環(huán)電流控制方法，并在此基礎(chǔ)上采用雙滯環(huán)優(yōu)化PWM控制策略，在保證精度的前提下降低了單個(gè)開關(guān)的動(dòng)作頻率，減少開關(guān)損耗。對(duì)于單相變?nèi)喙╇姺绞街械哪孀兤鬏敵霾糠?，提出了一種電壓電流雙閉環(huán)控制方法，實(shí)現(xiàn)了輸出電壓跟隨參考信號(hào)變化，從而保證平衡變壓器兩相電

7、壓的正交性。 本文對(duì)電力電子三相．單相變換供電方式的主要系統(tǒng)元件進(jìn)行了研究，確定了交流側(cè)電感值、直流母線電容容量及直流母線電壓等級(jí)的取值范圍。 最后，針對(duì)所提出的電力電子三相．單相變換供電方式，利用Matlab/Simulink構(gòu)造了仿真系統(tǒng)，從有功電流的調(diào)劑、諧波抑制和無功補(bǔ)償、負(fù)載變化響應(yīng)以及功率分配等方面對(duì)所提出的三相．單相變換供電方式及其檢測、控制方法進(jìn)行了仿真，結(jié)果驗(yàn)證了所提出的電力電子三相-單相變換供電方式及