SFQ系列三倍频变压器操作办法

  铁磁型的三倍频变压器是运用铁心资料的饱满特性进行变频和变压的,其变频办法是一种传统的变频办法。自20世纪50年代以来,在世界各国工业界,三倍频变压器的根本电路结构和作业原理已得到了遍及供认。其特点是经济、牢靠、容量大,但变频倍数较低。铁磁型的三倍频变压器作为感应加热炉、高速回起色、X射线发生器、臭氧发生器等设备的电源得到了广泛的运用。在分频输电体系中,倍频变压器也是要害的设备。

  铁磁型的倍频变压器的主体问题是功率问题,但国外已有容量6.6MVA、功率高达95%的三倍频变压器投入到正常的运用中的报导[1]。国内从事此方面的研讨首要是在20世纪60～ 70年代,近些年没有见到这方面的文献报导。倍频变压器功率方面的首要定论来自教科书[3],人们共同以为其功率不够高,只要60%左右。本文首要对三倍频变压器进行了实验研讨,提出了经过开路实验和短路实验确认倍频变压器等值漏感抗的办法,为倍频变压器等值参数的仿真核算供给了验证的根底。依据等值内阻抗确认的匹配负载电阻,可得到最大输出功率。研发的日字形三倍频变压器输出容量为6kVA,功率可达92.5%。该研讨成果为逐渐优化三倍频变压器规划,进步其功率奠定了根底。

  三倍频变压器实质上是由三个单相变压器组成,如图1a所示。一次绕组为星形联合,二次绕组为开口三角形联合。变压器在高度饱满状态下运转。关于一次侧为星形联合且中性点不接地的变压器而言,当铁心高度饱满时,磁通不再与励磁电流成份额增加。其波形将发生严峻畸变,磁通中包括有基波重量和一切奇次谐波。这时,假如将二次侧接成开口三角形,则只要三倍频次的谐波功率输出,运用此特性就可以构成一个三倍频变压器,即在其一次侧输入对称的三相电流iu、iv、iw,在二次侧输出基波的三倍次电压,其间首要是三倍频电压。图1b和图1c别离给出了口字形及日字形两种铁心结构,其间口字形的一、二次绕组在两个侧柱上,而日字形的一、二次绕组都是绕在中柱上。

  短路阻抗和负载损耗的丈量是变压器的例行实验的首要项目[4]。实验时,一般使额外电流大的一侧绕组如低压绕组短路,另一侧绕组处于额外分接方位,并施加额外频率的额外电流。此刻,瓦特表所指示的数值即为负载损耗,电压表所指示的数值即为阻抗电压。

  关于三倍频变压器实验,作业情况与一般变压器彻底不相同。实验时,一次侧有必要加恰当的电压使铁心在饱满状态下作业,才干发生满足的三次谐波磁通,才有三次谐波电流输出,而当铁心退出饱满区时,则无输出电流。要使输出电流等于额外电流,此刻的一次电压已挨近标称电压,因而,此刻的损耗值和阻抗电压已无任何含义。关于在饱满状态下作业的电器设备,漏电感是一个比较含糊的概念,它的界说取决于怎么样去运用这个参数。文献中选用的倍频变压器的等效电路,如图2所示。图中U1、U2、U3为工频50Hz的一次侧三相电源电压; R1、L1是外接线为无功补偿电容;RL、C0为负载电阻和并联电容;N1为一次绕组匝数、N2为二次绕组匝数;G1为倍频变压器的空载损耗;R3、L3别离为倍频变压器的等效电阻和漏电感。明显,漏电感代表了在能量传递中存储在倍频变压器绕组中无法输出的那一部分能量。

  可是从三倍频变压器的实验数据中依然能反映出它的一些功能。依据图2的等效电路,因为R3、L3别离为倍频变压器的等效电阻和漏电感,因而漏感抗可用实验丈量的办法确认。依照戴维南定理,任含源网络,都能用一等效电势源和一阻抗串联电路来替代。等效电势源为该网络的开路电压,串联阻抗是该网络化为无源网络时的输入端阻抗。因而用丈量一次侧加标称电压时的开路电压比短路电流即为等值内阻抗。内阻抗的巨细为:

  式中R3为等值负载损耗电阻,可用核算办法确认;x13为漏感抗,xL3= 2π fL3;f为三次谐波频率。依据上述准则,对两种铁心结构的三倍频变压器进行了等值漏感抗的实验测定。