精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上專心---專注---專業(yè)專心---專注---專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上專心---專注---專業(yè)變壓器濾波方案的改進(jìn)摘要：在電力機(jī)車中，由于牽引變壓器與整流裝置和逆變裝置的連接，使機(jī)車中非線性負(fù)載產(chǎn)生的各種高次諧波注入電網(wǎng)而使電網(wǎng)遭到污染。我公司的變壓器中濾波電路主要是針對二次諧波進(jìn)行濾波，且與負(fù)載共用一個牽引線圈，因此，不便于裝設(shè)更多的針對更高次諧波的濾波電路。本文針對現(xiàn)有變壓器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真，闡述改進(jìn)的必要。關(guān)鍵字：諧波濾波器牽引變壓器1.1變壓器濾波的研究背景電力機(jī)車中，牽引變壓器的副邊因?yàn)橛姓餮b置從而會有非常多的諧波流入電網(wǎng)而使電網(wǎng)遭到污染。機(jī)車注入電網(wǎng)的諧波電流，對行駛在鐵路線上的其他機(jī)車都能產(chǎn)生影響。因此，從受害者的角度，為了不使從電網(wǎng)注入的諧波電流使變壓器原邊的基波電壓產(chǎn)生畸變，人們又想方設(shè)法的抑制由此產(chǎn)生的不良后果。這個肇事者與受害者的統(tǒng)一，是機(jī)車行業(yè)乃至電力行業(yè)比較有趣的現(xiàn)象。因此，研究電力機(jī)車中牽引變壓器的濾波是一個很重要的課題。如果每一輛機(jī)車均有很好的濾波效果，那么，注入電網(wǎng)的電流諧波便會減少，機(jī)車間的相互影響也就小了很多。本次matlab的仿真即是仿真研究變壓器濾波方案。1.2研究過程假設(shè)電力機(jī)車的副邊在原邊感應(yīng)出的高頻電流有如下成分：1000Hz的電流大小為4A，1500Hz電流為5A，2000Hz電流大小為7A，2500Hz電流大小為6A，3000Hz電流大小為5A。從以上數(shù)據(jù)可以看出，變壓器原邊中存在的諧波是高頻諧波，它們都有一個共同特點(diǎn)，即是基波的整數(shù)倍而且是高次諧波，由此，我們想到的基本思想是利用LC電路構(gòu)成基波諧振電路，讓加入的裝置對高頻諧波產(chǎn)生較高的阻抗從而達(dá)到抑制高頻諧波的目的。從諧振的計算公式：可以得出滿足的條件，而由串聯(lián)時的阻抗計算公式，由于是一個定值，設(shè)增大了倍，，那么便變?yōu)樵瓉淼谋叮肷鲜剑虼耍?dāng)為由對基波諧振算出來的定值時，越大，那么它對高次諧波的抑制作用越明顯，因此，在元器件的選擇時，盡量讓的值大些。利用串聯(lián)諧振，可以求出LC的定值為：，在L、C值匹配中，要始終滿足這一條件。可實(shí)際中存在下列應(yīng)用上的矛盾：濾波效果與電感（或電容）上電壓限制的矛盾，由以上推導(dǎo)可以得出，當(dāng)電感值增大時，波阻抗增大，濾波效果就越明顯。但是當(dāng)電路諧振時，基波電流在電感（或電容）上產(chǎn)生的電壓為,在電力機(jī)車系統(tǒng)中，角頻率，電流為一個數(shù)值約為500A的值,因此，當(dāng)電感上升到一定數(shù)值時，其產(chǎn)生的諧振電壓在幾十千伏級別，對機(jī)車提出了很高的絕緣要求，故而，電感值不宜選得過大。基于以上的矛盾，我們找出求出匹配的電感L和電容C的方法。由允許的諧振電壓去推導(dǎo)出匹配的電感與電容。在一定時，波阻抗與電感值的關(guān)系為，K=為基波諧振時的LC值，它們的關(guān)系如下圖示：圖SEQ圖1\*ARABIC1=1000Hz時的波阻抗與電感值的關(guān)系圖仿真研究過程方案一變壓器原邊濾波的仿真在變壓器的濾波仿真研究中，由于是在原邊進(jìn)行濾波，故在仿真時為了減少模型搭建的工作量，在變壓器的副邊利用諧波電源模擬實(shí)際生活中電力電子器件產(chǎn)生的諧波。圖2圖2是matlab中模型簡化簡圖，在變壓器原邊為25kv的交流電壓源，在副邊，我們利用電阻和電感的串聯(lián)來模擬電路中的負(fù)載和感性無功負(fù)載。利用電壓源與電阻的串聯(lián)來模擬諧波的來源。適當(dāng)調(diào)整諧波電源的值，便能在變壓器原邊檢測到我們假設(shè)大小的諧波電流。圖形中只搭出了一個諧波電源，其他諧波電源完全可以在副邊電路中進(jìn)行并聯(lián)諧波電源而獲得響應(yīng)的諧波。仿真電路圖為圖3示：圖3與變壓器原邊串聯(lián)的subsystem模塊是我們要加入的濾波系統(tǒng)，為L與C的串聯(lián)。以L值為變量，下面是仿真的測量值。測量值L值L（C）上基波電壓幅值(V)1000Hz諧波電流大小幅值(A)1500Hz諧波電流大小幅值(A)2000Hz諧波電流大小幅值(A)2500Hz諧波電流大小幅值(A)3000Hz諧波電流大小幅值(A)1mH8544.96.95.955.610mH8403.84.676.65.645.45100mH83002.63.014.343.63.321000mH660000.50.70.950.80.72500mH3300011.21.81.81.1分析以上數(shù)據(jù)，L上得基波電壓的幅值與濾波效果是一堆比較尖銳的矛盾，這個是基于理論的分析，理論上濾波效果是非常理想的。該方案不僅可以抑制電力機(jī)車自身所產(chǎn)生的諧波電流向電網(wǎng)的注入，而且能抑制從電網(wǎng)注入到牽引變壓器原邊的諧波電流。而且兩者都達(dá)到了比較良好的效果。可是在實(shí)際生產(chǎn)中，在變壓器原邊進(jìn)行濾波時，要取得很好的濾波效果，必須要很高的電感，而如此大的電感，電感的制作會使濾波成本很高，且產(chǎn)生非常高的諧振電壓，對結(jié)緣材料有較高的要求，從經(jīng)濟(jì)效益考慮是不可取的。若是能制造出相應(yīng)的設(shè)備，那么這個方案的濾波效果是非常好的。方案二方案二是利用變壓器的高阻抗性和阻抗變換進(jìn)行濾波的。利用變壓器的高阻抗與阻抗變換性來進(jìn)行濾波，原理為：當(dāng)從變壓器的原邊等效時，變壓器的副邊電抗要乘變比的平方。而后與激磁電抗并聯(lián)。如圖7所示。圖4由方案一的推導(dǎo)，當(dāng)在副邊加裝一個使基波諧振的串聯(lián)LC時，該變壓器對基波的阻抗是可以忽略的，適當(dāng)調(diào)整L、C的值，使其對高次諧波有一個比較大的電抗，當(dāng)其與變比的平方相乘時，會使阻抗放大，從而對高次諧波產(chǎn)生一個較大的諧波阻抗，進(jìn)行濾波。仿真電路如圖8示。圖5濾波變壓器的變比設(shè)為2000/200,濾波后濾波電流為分別變?yōu)椋?，3，4.8，4.36，4.28。較原來的4，5，7，6，5有所減小，但是減小的程度是有限的。另外，它的成本較方案一應(yīng)該會有所增加，因?yàn)橐黾右粋€專用濾波變壓器和電感電容。但是，如果機(jī)車中的輔助變壓器，用來兼作濾波變壓器，應(yīng)該會是一個不錯的研究方向。方案三方案三的理論思維是這樣的，在多繞組變壓器中，根據(jù)變壓器的等效電路，如圖4示。如果變壓器的諧波是來自負(fù)載非線性負(fù)載，那在變壓器的制造中加裝一個濾波繞組，此繞組專門為濾波而設(shè)，不帶任何負(fù)載。圖6圖4中，變壓器原邊為L1，高壓側(cè)，L2為負(fù)載線圈，L3為濾波線圈，Lm為變壓器的激磁電抗和等效電阻，牽引變壓器的其他繞組未畫出，它們的連接和L2一致。當(dāng)在L2中產(chǎn)生高次諧波時，其等效為在L2處施加了諧波電源，該諧波電源產(chǎn)生的電流要耦合至L1，和L3。由電源的獨(dú)立性，當(dāng)在L2中產(chǎn)生的諧波耦合至原邊而使電網(wǎng)污染時，加裝濾波電感L3。從諧波電源的回路上看，假設(shè)L3的電壓等級高于L2，則L1和L3對諧波均是升壓變壓器。由變壓器的阻抗歸算，L3加裝高頻諧波濾除裝置時，對高頻諧波的阻抗是非常低的，因此耦合到原邊的諧波電流就會變小。其仿真電路圖如圖5示。圖7仿真波形為:圖8從圖中的仿真波形可以看出，該方案的濾波效果非常好。關(guān)于方案三圖9在圖示意中，為牽引變壓器原邊電壓，負(fù)載電壓，為濾波線圈電壓