变压器感应滤波技术的发展现状与应用前景

不同于现有的无源滤波与有源滤波,本文提出了一种新型感应滤波技术,其特点是发掘供电变压器的电磁潜能,利用内部耦合绕组在谐波频率下的安匝平衡作用,力求把谐波隔离在二次绕组并就近抑制,避免谐波流窜至一次侧电网而扩大污染和危害,并可有效削弱谐波磁势对供电变压器所产生的不良影响。本文介绍了采用变压器感应滤波技术所开发出的三种类型的新型供电变压器,辩证地阐述了其内部之间的联系及相关的技术实施特点,并对其研究进展和产业化应用情况进行了综述,最后总结了新型滤波技术的实用意义及其应用前景。本文采用系统化分析方法,对变压器感应滤波技术进行了系统的研究,并通过对各种模型试验和样机挂网测量数据的分析,验证了新型感应滤波技术所具有的良好的谐波屏蔽效果。

新型直流输电系统典型谐波分布特性分析

研究直流输电系统的谐波特性有助于分析谐波在电气设备、系统中的分布特点和谐波对电气设备的作用程度。介绍了一种基于新型换流变压器的直流输电系统及其采用的感应滤波技术,建立了采用新型换流变压器及其感应滤波系统和采用传统换流变压器及其交流无源滤波系统时表征直流输电系统谐波特性的数学模型,并从理论上对比分析了2种滤波技术对直流输电系统谐波特性的影响,表明感应滤波技术能在阀侧绕组有效实现谐波屏蔽,从而避免传统滤波方式在网侧实施谐波抑制给换流变压器带来的不利影响。通过动模试验验证了理论分析的正确性。

应用感应滤波原理构建的直流供电系统

提出一种由感应滤波原理构建的直流供电系统,该系统主要由相控6脉波大功率整流桥和感应滤波整流变压器组成。基于超导回路磁链守恒原理,从场的角度描述了感应滤波的工作原理;建立了感应滤波的谐波模型与等值解耦电路模型,从路的角度推导了感应滤波的阻抗条件,说明了滤波回路总阻抗对滤波效果的影响。通过对直流415V,22kA样机系统的现场测试,验证了理论分析的正确性,同时表明,整流变压器铁心中谐波磁通大为降低,主要特征谐波电流大部分在整流变压器的二次侧和滤波侧流动,对网侧而言,滤波效果好、功率因数高,在谐波治理的同时提高了系统运行效率。

一种改进型感应滤波高压直流输电系统及其谐波传递特性分析

提出了一种具有特殊接线方案的改进型感应滤波高压直流输电系统,其2个换流变压器的公共绕组并联后接1套全调谐感应滤波器组,且滤波器组中不含有5、7次滤波器,仅为11、13次双调谐滤波器,大幅减少了滤波器和开关等设备的投入。分析了改进型感应滤波高压直流输电系统的谐波传递特性,分析结果表明此系统同样能够有效地将谐波电流屏蔽于换流变压器的阀侧绕组,减小网侧绕组的谐波电流。最后对一背靠背的12脉波改进型感应滤波直流输电系统试验平台进行试验测试,测试结果验证了理论分析的正确性,说明了改进型感应滤波直流输电系统的可行性。

交流系统等值电抗对新型直流输电系统运行参数的影响

简要介绍了直流输电系统换流站的拓扑结构以及动模试验方案,分别建立了未接入滤波器和接入滤波器时计算传统及新型直流输电系统运行参数的数学模型。在此基础上,分析了交流系统等值电抗对直流输电系统运行参数的影响。结果表明,在换流器换相过程中,交流系统等值电抗使换流变压器网侧及阀侧线电压均发生了畸变。未接入滤波器时,传统与新型直流输电系统电压畸变后的波形相似;接入滤波器后,传统与新型直流输电系统的网侧线电压波形的改善效果相同,但新型直流输电系统阀侧线电压波形的改善效果明显优于传统直流输电系统,且换相角大大减小。计算结果与实验结果十分吻合,验证了理论分析和数学模型的正确性。为进一步深入研究新型直流输电系统运行特性以及换相特性提供了理论依据。

基于新型换流变压器的直流输电系统改善换相的机理

基于新型换流变压器的直流输电系统在换流变压器阀侧滤除主要特征谐波,势必会对系统换相特性产生一定的影响。探讨了逆变器换相失败的根本原因,分别建立直流输电系统采用传统换流变压器与新型换流变压器时阀侧线电压的数学模型。在此基础上,分析未接入滤波器和接入滤波器时变压器漏抗及耦合电抗对逆变器换相的影响。结果表明,通过滤波,基于新型换流变压器与基于传统换流变压器的直流输电系统均能消除耦合电抗的不良影响,但前者可大大削弱变压器漏抗的消极作用,后者没有任何削弱,说明基于新型换流变压器的直流输电系统在改善换相方面具有独特的优越性。实验证实了数学模型及理论分析的正确性。

感应滤波四绕组变压器及其滤波补偿装置分析

为改善220kV变电站的电能质量,提出了一种基于感应滤波技术的四绕组变压器,相比传统三绕组变压器,其增加了一个具有零阻抗设计特征的附加滤波绕组.附加滤波绕组接配套的滤波补偿装置,此变压器能够高效抑制110kV和35kV负载侧的谐波,减小220kV侧的谐波电流.对比分析了几种较为常用无功补偿容量的分配方案,确定了采用配系数分配方法设计感应滤波四绕组变压器配套滤波补偿装置的优化方案,从而实现了滤波总电感最小的目的,保证了滤波补偿装置的经济性.利用PSCAD/EMTDC软件建立了感应滤波四绕组变压器及滤波补偿装置的仿真模型.仿真结果表明,本文提出方案的滤波效果远远优于传统的三绕组变压器的滤波方案,具有良好的工程应用前景.

基于感应滤波的工业整流系统潜在谐波放大及防治措施

在高耗能企业中采用12脉波感应滤波技术能有效治理谐波、低功率因数等电能质量问题。但在实际工程应用中,由于系统阻抗参数波动以及变压器、感应滤波装置参数匹配、设计不当等原因,产生低次谐波电流放大的现象,导致感应滤波系统的滤波性能受到影响,严重时会威胁整个感应滤波系统的安全运行。本文从理论上分析了谐波放大现象的机理,建立了系统谐波作用的数学模型,给出了在变压器滤波绕组侧采取混合有源滤波或对无源滤波装置优化设计两种防治谐波放大的方案。该方案在某电解铝企业得到了应用,有效解决了低次谐波放大现象,仿真及工程现场运行验证了理论分析的正确性。

新型直流输电系统谐波对旋转电机的影响

传统的高压直流输电系统一般在换流站交流网侧布置滤波兼无功补偿的装置,谐波与无功功率通过换流变压器回馈网侧时不仅会对变压器,同时也会对发电机产生不良影响。为此,以新型直流输电系统为平台,将传统的滤波和无功补偿装置移至阀侧第三绕组侧,利用变压器耦合绕组的谐波安匝平衡,使谐波电流与网侧隔离开来,并通过动态模拟实验,分析未接入滤波器和接入滤波器时,新型直流输电系统下谐波所引起的发电机的损耗和效率。结果表明,新型直流输电系统在改善发电机输出端电压和电流正弦波形的质量,提高发电机的额定出力方面具有独特的优越性。

一种新颖的电机磁链辨识算法

在电机磁链的两种估计模型中,电压模型相对于电流模型具有所需电机参数少、实现方法简单等优点,从而在电机控制系统中获得了广泛的应用。但电压模型中的纯积分环节存在直流偏置和初始相位问题。该文研究了一种新的电机磁链辨识算法,它是由1个高通滤波器和1个坐标变换环节构成。高通滤波器的截止频率等于电机的同步角频率。该算法可以有效地消除纯积分环节存在的问题,同时不会在辨识的磁链中引入幅值和相位误差,保证电机在稳态运行和转速突变情况下磁链辩识的准确性。该算法结构简单,易于工程实现。该文对提出的新辨识算法进行了仿真,并针对1台异步电机,利用数字信号处理器TMS320F2812DSP对其进行了数字化实现。仿真和实验结果验证了所提出方法的有效性。

高速电气化铁路负序和谐波统一治理方法

针对高速电气化铁路牵引供电系统中的负序、谐波等电能质量问题,提出一种基于变压器感应滤波技术的负序和谐波统一治理方法。该方法利用安匝平衡原理,将感应滤波技术和静止无功发生器(SVG)系统结合起来,前者用于滤除特征次谐波,后者用于补偿负序与残余谐波电流在此基础上,进一步开发了能快速单独检测出基波负序和任意次谐波电流的检测算法。仿真结果表明:所提出的统一治理方法及检测算法的结合可以消除变压器内部负序和谐波磁势,从而使网侧中不合有相应的负序与谐波电流。基于变压器感应滤波技术的治理方案,充分发掘了变压器的潜能和现代电力电子技术的优势,能以较低的成本和较好的效果进行负序电流补偿和谐波抑制。

具有滤波功补绕组整流变压器的等值电路计算

针对一种具有滤波功补绕组的新型整流变压器的等值电路进行推理计算.首先分析了四绕组变压器的多边形基本等值电路;其次依据新型整流变压器的独特设计推理了其射线形简化等值电路;最后在Matlab/Simulink电力系统仿真模块(PSB)中建立了新型整流变压器的等值电路模型,通过仿真验证了等值电路的正确性.得出的射线形等值电路简单明了,为分析新型整流变压器的各种运行特性提供了有效的工具.

基于新型磁场-电路耦合法的集成滤波电感变压器及滤波系统仿真建模

在电路建模方面,集成滤波电感变压器缺少能完善其表达电量特性的器件,且其建模方式复杂、计算步骤和计算时间冗长。为此,提出了一种利用电感矩阵作为中间桥梁的新型磁场-电路耦合法。首先分析了集成滤波电感变压器的绕组结构;然后以求解数学模型的方式,分析了新型磁场-电路耦合法的实际数学计算过程,并列写多种工况下的变压器端口条件;最后以容量为300 k VA的舰船用集成滤波电感整流变压器及滤波系统为例,开展了仿真研究。通过对实际系统的运行测试发现,所有参数的仿真误差均在7.5%以内,所提出的方法能准确地模拟集成滤波电感变压器的实际运行状态,且耗时短、计算精度高。结果表明基于新型磁场-电路耦合法的集成滤波电感变压器及滤波系统仿真建模方法具有良好的工程应用与推广价值。

基于LCL滤波DVR补偿变压器漏抗的确定

针对动态电压恢复器(DVR)补偿变压器漏抗的选取尚无相应的国家标准,提出了将变压器的漏电感和桥臂侧的LC滤波组成LCL滤波器。根据LCL滤波器的设计要求,来确定变压器的漏抗及阻抗压降的方法,并结合DVR的特点分析了LCL滤波器各参数的选取原则。根据上述方法对容量为30 kVA的DVR进行电压跌落补偿仿真和实验,补偿后的电网电压谐波畸变率小于5%,证明了该方法满足性能指标。

四绕组感应滤波变压器的基波运行与无功补偿特性分析

依托多绕组变压器的结构、磁势平衡方程、感应滤波实现条件推导出四绕组感应滤波变压器的辐射形等值电路模型,建立了该变压器在基波下的数学模型,基于感应滤波方法分析了四绕组感应滤波变压器的基波运行与无功补偿特性。通过原理样机的MATLAB仿真、实验和某220 kV变电站的工程试验验证了四绕组感应滤波变压器的基波运行特性以及在基波下通过滤波绕组投入电容器可以实现无功补偿。仿真与试验结果表明:在基波下,四绕组感应滤波变压器的运行特性类似于三绕组变压器;投入电容器时稍微抬升了网侧电压有效值,但轻微减小了网侧电流有效值,提高了网侧的功率因数。

感应滤波器对新型换流变压器短路阻抗的影响

换流变压器的短路阻抗是高压直流输电系统中一项重要技术参数。与传统的换流变压器相比,新型换流变压器具有独特的绕组联结方式。本文针对新型换流变压器拓扑结构的特殊性,分别推导阀侧短路阻抗ZK,网侧短路阻抗Zk与滤波器阻抗Zf的数学关系。通过分析短路阻抗和滤波器阻抗的关系,在未投入和投入感应滤波器的情况下,短路阻抗值的变化较小,表明滤波器的阻抗对短路阻抗的影响较小。而通过对比短路阻抗ZK和Zk,可知网侧短路和阀侧短路时得到的短路阻抗值基本上是相等的,说明新型换流变压器的阻抗是对称的。最后通过对理论计算值、仿真结果和实验结果的对比分析,验证了本文理论分析的正确性。

基于感应滤波技术的换流变压器降噪方法

硅钢片磁致伸缩是引起变压器振动噪声的主要原因,而换流变压器中的谐波可加剧硅钢片磁致伸缩,从而导致变压器噪声增大.本文首先建立了四柱单相换流变压器原理样机铁心的各阶振态模型,讨论了谐波磁通对硅钢片磁致伸缩的影响,并从声学角度论证了谐波磁通与变压器噪声的相关性.然后,基于感应滤波技术的基本原理,从理论上分析了其降噪的可行性.最后,搭建了12脉波整流系统实验平台,实验数据表明感应滤波技术能有效地降低换流变压器的振动噪声,且降噪效果优于传统的滤波方法.

节能滤波型变压器及其整流系统关键问题研究

提出了一种基于感应滤波技术的节能滤波型整流变压器及其12脉波整流系统,重点解决现有整流变压器及其系统谐波污染严重、损耗大及效率核算困难等难题。该整流变压器负载绕组采用Y/△结构以抑制5、7次特征谐波,通过滤波绕组及其感应滤波装置对11、13次谐波进行治理与隔离。基于现有的感应滤波技术及其实现条件,新型整流系统谐波抑制效果优良,并可极大降低变压器铁芯的谐波磁通,具有节能的效果。在方案介绍的基础上,重点对新型整流系统的感应滤波技术、效率核算及无功补偿引起的谐波放大等关键技术问题进行分析与研究。仿真结果表明其相关技术问题可以有效解决,且谐波抑制和节能效果良好。

特高压直流输电系统新型谐波抑制方法研究

传统的特高压直流输电系统一般在换流站交流网侧布置滤波兼无功补偿装置.为了避免谐波对换流变压器的不良影响,本文提出了一种滤波绕组并联的感应滤波换流变压器的谐波抑制方法,文中描述了其接线方案,解释了其滤波机理,并与传统的滤波方案进行了对比分析.以酒泉-湖南的±800kV特高压直流输电的工程参数为依据,搭建了所提滤波方案和传统方案的仿真模型.两个模型的阀侧和网侧电流的对比分析证明,新型谐波抑制方法效果良好.

从双感应测井记录中提取原始视电导率的改进方法

针对双感应测井资料反演需要,研究了用迭代法和多点数值滤波技术从其测井资料准确提取原始视电导率的一种改进算法。由于趋肤效应校正公式是原始视电导率的单调函数,通过2到5次迭代就能准确得到校正公式的反函数,用以消除趋肤效应校正对原始视电导率的改变。在消除趋肤效应校正影响的基础上,利用Z变换理论,直接求解三点反褶积的逆滤波因子,得到7点、9点以及任意长度的逆数值滤波因子,以进一步消除三点反褶积对原始信号改变。数值实验结果证明了该算法的有效性。