用串联连接的电压源PWM变频器抑制变压器冲击电流的方法

用串联连接的电压源PWM变频器抑制变压器冲击电流的方法 ,,,,,, , , 应用 节能 用串联连接的电压源 , , , 变频器抑制变压器 冲击电流的方法 山田 洋明 等 日 摘 要 提出了抑制变压器冲击电流的新方法 小功率电压源 , , , 变频器通过匹配的变压器与其他变压器串联 当接通的 , , , 变频器为阻性时 没有冲击现象发生 单相电路中 电流冲击时充当阻尼电阻的 , , , 变频器的额定功率为主变压器的 , , , 而在三相电路中为 , , , 利用 , , , , , , , , , , , 技术数字计算机仿真无法确定该方法的有效性和良好的实用性 研制了一台试验样机进行试验 结果证实所提出的方法可以完全避免冲击现象的发生 关键词 冲击电流 二次冲击现象 铁心饱和 串接电压源 , , , 变频器 变压器模型 ,,,,,,,,,,, 中图分类号 ,,,, 文献标识码 , 文章编号 ,,,,,,,,,(,,,,),,,,,,,,,, , ,,,,, ,,,,,, ,, ,,,,,,,,,,, ,,, ，,,,,, ,,,,,,, ,, ,,,,,,,,,,,, ,,,,, , ,,,,,,,;,,,,;,,, ,,,,,,,,,,,, ,,,,,,,,, ,( ,,,,, ， ,, ,, ;, ,,, (,,,,,) ,,,,,,;,: ,,,, ,,,,, ,,,,,,,, , ,,,,, ,,,,,, ,, ,,,,,,,,,,, ,,, ,,,,,, ;,,,,,, ,, ,,,,,,,,,,,,( , ,,,,,,,,,,, ,,,,,,,,,,,,;, ,,,;,,,,,,,, ,, ;,,,,;,,, ,, ,,,,,, ,, ,,, ,,,,,,,,,,,, ,,,,,,, , ,,,;,,,, ,,,,,,,,,,,( ,, ,,, ;,,,,;,,, ,,, ;,,,,,,,, ,,,,,,,, , ,,,,,,,, ,,,,,, ,,,,;, ;,,,,,,， ,, ,,,,,, ,,,,,,,,, ,;;,,,( ,,, ,,？,,,,,,,,,,,,, ,, ,,, ,,, ;,,,,,,,,， ,,,;, ,,,,,,,, ,,, ,,,,,,, ,,,,,,,, ,,, ,,,,,,,,, ,,,,,,,,,， ,, ,,, ,, ;,,,,,,, ,, ,,,, ,, ,,, ,,,, ,,,,,,,,,,,, ,, ,,,,,,,,,,,, ;,,;,,,,( ，, ,,,,,,,,,,, ;,,;,,,,， ,, ,, ,,,( ,,, ,,,,;,,,,;,,,, ,, ,,, ,,,,,,,, ,,,,,, ,, ,,,;,,,,,( ,,,,,,, ;,,,,,,, ,,,,,,,,,, ,, ,,,,,,,,,,, ,, ;,,,,,, ,,, ,,,,,,,, ,,, ,,;,,,,,, ,,,;,,;,,,,,,,,, ,,, ,,,,,,,, ,,,,,, ,,,,, ,,, ,,,,,,,,,,,( , ,,,,,,,,, ,,,,,,,,,,,,,,,,,, ,, ;,,,,,,;,,, ,,, ,,,,,,( ,,, ,,,,,,,,,,,, ,,,,,,,,,,,,,,,,, ,,,, ,,, ,,,,,,,, ,,,,,, ;,, ,,,,,;,,, ,,,,,,,, ,,, ,,,,,, ,,,,,,,,,( ,,, ,,,,,: ,,,,,, ;,,,,,,; ,,,,,,,,, ,,,,,,,,,; ;,,,,,,,,,,,,,,; ,,,,,,,;,,,,; ,,, ,,,,,,,,,,,,;, ,,, ;,,,,,,,,;,,,,,,,,,,, ,,,,,; ,,,,,,,,,,, 防止这种冲击电流 但这种方法的缺点是 使与变压, 引言 器并联的 , , , 变频器承担比变压器额定电流大数十 变压器与电源相接 即使是空载 也会由于电源 倍的冲击电流 从而增大了变频器容量电压的相位差使铁心饱和 产生高于额定电流数十倍 本文介绍一种利用耦合变压器将小容量电压源的冲击电流 为了防止出现这种冲击电流 在接通变 , , , 变频器与主变压器串联连接 作为阻尼电阻来抑压器时广泛使用了调节电源电压相位的方法 但是 制变压器冲击电流的方法 它在接通变压器的同时可三相电路中电源电压相位各相差 ,,, 即使调整某相 抑制冲击电流 与以前提出的 , , , 变频器与变压器并的接通相位 也会在其他相产生冲击电流 为此 开 联连接的方法相比 可以大幅度减小变频器的容量发了一种带阻尼电阻的变压器 将电阻串联连接 通 根据变压器的试验结果 在 , , , , , , , , , , , 基础上建过短路最终去除冲击电流 但是阻尼电阻短路时可能 成了变压器模型 确认变压器接入电源时会产生冲击会产生二次冲击 因此要限制阻尼电阻的电阻值 而 电流 由此明该变压器模型的可操作性 随后对提与变压器并联 具有电流快速响应的 , , , 变频器也输 出的方法进行了详细的研究 证实它能有效地抑制二出冲击电流 可用抑制电源侧电压瞬间跌落的方法来 次冲击电流万方数据 , , 用串联连接的电压源,,,变频器抑制变压器冲击电流的方法 ,,,,,, , 为单相电路中冲击电流抑,(, 提议的冲击电流抑制法, 冲击电流抑制法 图 制装置的主电路结,(, 用 , , , , , , , , , , , 组建的变压器模型 构图 小容量电压型 , , , 变频器通过耦合变压器 , , , , , , , , , , , , , , 考虑了变压器的铁心饱和及电源 与电源串联连接 图中耦合变压器 , , , 的额定容量为接通时会产生冲击电流的问题 表 , 列出本文所提及 ,, ,, 表 , 列出缩小换算后的参数 主变压器 ,,, 空载的变压器的试验结果 根据该试验结果 在 ,,,,,, 时 合上开关 , , , 接通电源电压 , , , , , 变频器用,,,,, 基础上构建了变压器模型 表 , 示出在 ,,,,,, 三角波比较法调制 , , , 变频器的输出电压由测出,,,,, 基础上构建的变压器 , ,, 模型的参数 ,,,,,, 的主变压器一次侧电流 , , 乘以控制放大系数 , 与三, , , , , 技术可以考虑铁心的饱和磁通和磁滞 但为简 角波比较后决定 串联连接的 , , , 变频器作为 , 级化起见 磁滞可忽略不计 仅考虑饱和电压 冲击电 的电阻 用以抑制主变压器 , ,, 接入电源时产生的冲击流衰减时间和空心阻抗 变压器模型没有考虑变压器 电流 这里 电压源 , , , 变频器的输出电压指令值的匝数和铁心截面积 磁通利用电压积分模拟生成 ,, ,,, 如下式所示因此 按设定的饱和电压可能考虑铁心饱和问题 这 vout K i s ,里的饱和电压为 ,(,, ,, 对于电力变压器 一般假设所用取向性硅钢片的额定磁通密度为 ,(,?。?饱和电压下的饱和磁通密度为 ,(, , 一方面 电压相位为 , 时接通变压器 铁心的最大磁通密度则为 ,(, , 由此可知 用设定的饱和电压来研究变压器铁心的饱和现象是比较恰当的 空心电抗取决于线圈的电抗 即使在铁心完全饱和 变压器铁心为空心状态时 也存在空心电抗的阻抗 为简化起见 在 ,,,,,,,,,,, 中把空心电抗值设定为漏抗的 , 倍 另一方 面 文献 , 给出了空心电抗的实测值 比漏抗约大 ,,, ,,, 考虑到这一点 本文中使用 ,,,,,,,,,,, 的设定值 把空心电抗看成是漏抗的 , 倍 在表 , 中 漏抗为 ,(,,, 图, 单相电路冲击电流抑制装置的系统组成图空心电抗即为 ,(,,, 在 ,,,,,,,,,,, 中有必要给空心电抗一个单位 ,, 研究用的变压器的额定电压 由式 , 可知 只要改变控制放大系数 , 的值就为 ,,, , 额定电流为 ,, , 额定阻抗为 ,(,, 因此 可以控制 , , , 变频器的输出电压 这与文献 , 提把空心电抗设定为,(,,, ,, 出的串接电阻的方法是等值的 但本文提出的方法 将 , , , 变频器视为电阻 流入 , , , 变频器中的是有 表, 本文中用的变压器的试验结果 效电功率 直流电容器充电 使直流电压升高 因此 单相 ,,, , ,, ,, , ,,, 为基础 匝比 ,:, 加装再生用的 , , , 变频器 抑制主变压器 , , , 接通时 空载电流 ， , ,, ,(,, 的冲击电流 其有效功率是可以再生的 但是 附加 空载损耗 , ,, , ,,(, 再生用的 , , , 变频器 导致电路结构复 负载损耗 , ,, , ,,,(, 用 为此 在抑制冲击电流用的 , 杂 不经济实 , , 变频器的直流电 阻抗电压 , ,, , ,(, 容上并联电阻 消耗上升的直流电压部分并防止电阻 表, 在 , , , , , , , , , , , 基础上组成的变压器的参数 短接时的二次冲击 文献 , 中提出用并联型 , , , 短路励磁电抗器 , , , , , ,(,,, 变频器 , , , 本身要承受冲击电流 该方 , , , , ,(,,, 制了冲击电流 另一方法一方面抑 短路铁心损耗电阻 , 面由于变压器的投入 大幅度 绕组阻抗 ,,，,,, ,(,,, 地降低了 , , , 变频器的容量 下面讨论控制放大系数 泄漏阻抗 , ,，, ,, ,(,,, 空气铁心阻抗 , , , ,(,,, , 即使 , , , 投入时铁心处于完全饱和状态 由于不会 饱和电压 ,,, ,(,, 超过表 , 所示的空载电流 ， , 也就决定了 , , , 变频器 冲击电流衰减时间常数 , , ,(, 的输出电压 , , , , 式 , 中的放大系数 , 为万方数据 ,,,,,, 用串联连接的电压源 , , , 变频器抑制变压器冲击电流的方法 , , 200 大电流约为 ,,, , 从图 , 图 , 的仿真结果可以确认 K 1. 0 , , 0.2 在 , , , , , , , , , , , 基础上组建的变压器模型所产生的 由此可知 ,,, 变频器是作为 ,(, , 的电阻工作 冲击电流的 变频器的容量为 ,, ,, 当 ,,,(, , 调制率为 表, 仿真电路参数,(, 时 ,,, 变频器的直流电压 , ,, 为 ,,, , 另外 三 电源的有效电压 , , , , ,,,相桥式整流电路的平均输出电压 在线电压为 ,,, , 时 电源侧阻抗 , , ,,, ,(,,为 ,,, , 这样 取 , ,, , ,,, , ,,, 变频器的调制 控制放大系数 , , , ,(, 直流电容器容量 , , , ,,,率为 ,(, ,,,,, 抑制冲击电流的电阻短路时会产 直流电容器的初始电压 , , , , , ,,, ,生二次冲击 在本文提出的方式中 控制放大系数 , , , 变频器动作时间 , , , , , , ,(,,是可变的 能抑制 , , , 变频器断电时的二次冲击 在三相电路中 电源电压相位差为 , , , 即使调整某一相的投入相位 其他相仍会产生冲击电流本文提出的抑制冲击电流方法是参照图 , 电路合成的图 , 就是由三相电路组成的冲击电流抑制装置的系统结构图 将图 , 中的主变压器 , ,, 改为 连接至电源上 图, 在电源电压相位 , 时变压器 ,,, 投入时的电流波形 ,, 受电端电压 ,, 主变压器一次侧电流 图 , 在电源电压相位 ,, 时变压器 ,,, 投入时的电流波形 ,, 受电端电压 ,, 主变压器一次侧电流 图, 三相电路冲击电流抑制装置系统结构图, 仿真的结果,(, 确认用 , , , , , , , , , , , 组建的变压器模型 由表 , 可知 用 , , , , , , , , , , , 组建的变压器模型会产生冲击电流 仿真时把电源侧的阻抗改变为,(,, ,, 结果如图 , 所示 在图 , 中 由于主变压器是在电源相位为 , 时接入的 此时变压器铁心饱和 会产生约为变.