基于变压器电磁耦合瞬态模型的三相桥式整流电路的换相分析.pdf

第46卷第12期
Vol 46 No 12
2009年12月
December 2009
基于变压器电磁耦合瞬态模型的
三相桥式整流电路的换相分析
宋晓
安徽理工大学电气与信息工程学院,安淮南232001)
摘要:建立了基于电磁耦合原理的三相三柱式变压器的瞬态数学模型,分析了三相桥式整流电路的换相过程。
关键词:电磁褐合;瞬态模型;换相分析
中图分类号:TM4011.1
文献标识码:B
文章编号:1001-8425(2009)12-0024-05
Phase Conversion Analysis of Three-phase Bridge Rectifier Circuit
Based on Electromagnetic Coupling Transient Transformer Model
SONG Xiao
(Anhui University of Science &Technology, Huainan 232001, China)
Abstract The transient mathematical model of three-phase three-limb transformer based on
electromagnetic coupling principle is established. The phase conversion process of three
phase bridge rectifier circuit is analyzed
Key words: Electromagnetic coupling; Transient model; Phase conversion analysis
1引言
压器二次侧电流非正弦,因此不能用稳态模型来分
析;文献[9?1?和1中建立的变压器模型只能用
随着电力电子技术的发展,电力电子装置在电在文中提到的一些情况下,不适用于换流变压器。为
力系统中的应用日益广泛,如直流输电中的换流器、此,本文中笔者建立了一种变压器的瞬态模型,该模
静止无功发生器(SVG)以及工厂中的一些整流负载型是根据变压器各绕组之间的电磁耦合关系而建立
等。但由此也带来了关于无功和谐波的一些问题,特的反映变压器一次侧和二次侧电压和电流瞬时值关
别是谐波,一直是直流输电中有待合理解决的重要系的数学表达式。由于该模型反映的是电压和电流
问题。因此,寻求一种能够有效地分析含有电力电子的瞬时值关系,因此它能很好地用于换流变压器的
器件的电路的方法就显得尤为重要。
分析中。
对于整流电路,无论是直流输电中的换流器,还
笔者根据建立的三相三柱式变压器的瞬态数学
是含有整流电路的负载,目前的分析方法是在假定模型,详细分析了三相桥式整流电路的换相过程;并
整流侧电流恒定的前提下进行的,然而这种分析方且在分析中求得了整流电路整流側电流的稳态瞬时
法存在很多问题。如:实际中交流侧的有效值功率与值,有望对整流电路的功率和谐波问题进行很好地
直流侧的平均值功率是否真的相等,交流侧的谐波分析
电流是否真的只提供无功等。而实际上整流侧的电
流是随时间而变化的,如果能够求得整流侧电流的
2变压器电磁耦合瞬态模型的建立
瞬时值,那么就可以对上述问题进行分析,还可以对
三相三柱式变压器的结构如图1所示。图1中
无功的补偿、谐波的抑制和电量的测量进行很好的三相变压器一次侧的三相绕组为:A相、B相和C
指导
相,二次侧的三相绕组为a相、b相和c相。设一次
变压器的模型主要有稳态模型和暂态模型两侧和二次侧都是星型连接。则可建立如下的磁链方
种和。变器穂态模型遹弦交电路丽换流shivalouse.Allrightsreserved.htp:/www.cnki.net
第12期
宋晓:基于変压器电磁耦合瞬态模型的三相桥式塾流电路的换相分析
L. M, M
M= M LN M
M。Md,L
y= Yu 4d=a、 un ud
则上述的磁链方程和电压方程可化简为:
MM
VAR=
isnc-m
M
图1三相三枉式变压器结构图
Fig 1 Structure of three-phase three-limb
UAR=y/B+R,ia
transformer
u,,=Y,+Ri
4
由式(1)、式(2)、式(3)和式(4),并忽略R1和
LA M M\C M MA MA
WW业业业
R2(由于R1和R2很小),可得:
MMMMM
Y Mu LB M MN Mg, MR
M Lo Mc M
u =M2MIUAMC-(M2-MM)i(5
Mn Mc L。M
Mo M
MM
M
由式(5)笔者建立了变压器电磁耦合瞬态数学
Mn M
M L
模型
3変压器各相绕组自感系数和互感系数的推
导
设变压器一次侧每相绕组的匝数为N,二次侧
式中y、、c、。、、y
次侧和二次每相绕组的匝数为N2。
取A相为例推导其自感系数和其对其他绕组
相绕组的磁链
次侧和二次侧三相绕组
的互感系数。等效磁路如图2所示,图2中,F=Ni;
中的电流
R
R
/11
LA、Lm、Lr、La、La、L
次侧和二次侧
式中FA相绕组的磁势
三相绕组的自感
R1、R2、R一三段磁路的磁阻
M一各绕组之间的互感(i为A或B或
段磁路的长度
C或a或b或e,且i不相同)
ん2√
段磁路的磁导率
对一次侧和二次侧建立如下的电压方程
段磁路的横截面积
+R
R
-R
Rq
式中A、.lB、l、Ll、l
次侧和二次侧绕组
电压
的、の2、一磁路中的磁通
R1、Ry
次侧和二次侧绕组冷气电阻
图2等效磁路图
Fig 2 Equivalent magnetic circuit
LAA MAE M,
M= MPA
由安培环路定律可建立如下方程:
M
(6
M MA M
M,= Ma Ma, MI
M Ma L
212
MA ME M
求解式(6)和式(7)得
M,=MM MA
M.、MM
L、=Nの=4AA
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