基于共铁芯结构12脉波整流变压器阀侧绕组电流不平衡及互感问题研究

摘要

近几十年来，随着电力电子技术的蓬勃发展，在许多传统产业和高新技术领域，大功率整流技术越来越具有举足轻重的作用。其通过利用电力电子器件将交流电变换成直流电，开拓了一条电能变换及利用的新途径。尤其是在电解工艺中，基于对整流效率、稳流精度、供电可靠性和生产成本等诸多方面要求的考虑，共铁芯结构12脉波整流变压器得到了越来越广泛的应用。在实际工程应用中我们发现由于共铁芯结构12脉波整流变压器阀侧绕组匝比不匹配及相位差等原因，会使得阀侧绕组的电流不平衡进而产生一个不流经负载的环流，而阀侧绕组间的互感也会对整流系统的换流产生一定的影响，这都是亟待解决的问题。本文基于以上提及的共铁芯结构12脉波整流变压器阀侧绕组电流不平衡及互感问题，具体做了以下几个方面的研究:
　　首先本文介绍了该课题的研究背景及意义，概述了大功率整流系统的研究概况及面临的主要问题，分析了共铁芯结构12脉波整流变压器阀侧绕组电流不平衡及互感问题的研究现状，确立了本文的研究方向。
　　其次对大功率整流系统的拓扑结构进行了详尽的说明，在介绍了几种传统的整流变压器之后，阐述了一种基于感应滤波原理的新型整流变压器，并对两种不同结构的12脉波整流变压器进行了探讨。
　　然后对等值12脉波整流系统中的环流及共铁芯结构12脉波整流变压器阀侧绕组电流不平衡问题进行了重点的分析，分别研究了环流产生的原因、基于不同方法的环流理论推导以及限制环流的具体措施。
　　接下来对共铁芯结构12脉波整流变压器的互感问题进行了分析，主要研究了影响整流系统换相重叠角的因素并给出了一种互感的计算方法，利用Ansoft仿真软件搭建变压器物理模型求得阀侧绕组的电感矩阵。
　　最后本文利用Matlab仿真软件搭建共铁芯结构12脉波整流变压器模型，对上述两个问题进行仿真验证，得出结论。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 大功率整流系统研究概况

1．2．2 大功率整流系统面临的主要问题

1．2．3 共铁芯12脉波整流系统阀侧电流不平衡及互感研究现状

1．3 本课题研究的主要内容

第2章 大功率整流系统拓扑结构

2．1 传统大功率整流系统

2．1．1 传统整流变压器

2．1．2 同相逆并联技术

2．2 新型大功率整流系统

2．2．1 新型整流变压器

2．2．2 感应滤波原理

2．3 两种不同结构的12脉波整流变压器

2．4 本章小结

第3章 共铁芯结构12脉波整流变压器阀侧绕组电流不平衡问题分析

3．1 等值12脉波整流系统中的环流问题分析

3．1．1 等值12脉波整流系统环流产生的原因

3．1．2 基于波形分析法的等值12脉波整流系统环流问题分析

3．1．3 基于经验公式法的等值12脉波整流系统环流问题分析

3．1．4 基于等效正弦电势法和谐波分析法的等值12脉波整流系统环流问题分析

3．1．5 等值12脉波整流系统中限制环流的措施

3．2 共铁芯结构12脉波整流变压器阀侧绕组电流不平衡问题分析

3．2．1 共铁芯结构12脉波整流变压器阀侧绕组电流不平衡产生的原因

3．2．2 共铁芯结构12脉波整流变压器阀侧绕组电流不平衡问题分析

3．2．3 共铁芯结构12脉波整流变压器中限制阀侧绕组电流不平衡问题的措施

3．3 本章小结

第4章 共铁芯结构12脉波整流变压器漏互感问题分析

4．1 电磁场基本理论

4．1．1 麦克斯韦方程组

4．1．2 电磁场分析基本方法

4．1．3 电磁场的三类边界条件

4．2 共铁芯结构12脉波整流变压器漏互感问题理论分析

4．3 Ansoft有限元仿真软件简介

4．4 共铁芯结构12脉波整流变压器模型的建立

4．5 本章小结

第5章 共铁芯结构12脉波整流变压器阀侧绕组电流不平衡及互感问题的仿真验证

5．1 共铁芯结构12脉波整流变压器阀侧绕组电流不平衡问题的仿真验证

5．1．1 共铁芯结构12脉波整流变压器阀侧绕组电流不平衡问题仿真验证

5．1．2 等值12脉波整流系统环流问题仿真验证

5．2 共铁芯结构12脉波整流变压器阀侧绕组互感问题仿真验证

5．3 本章小结

结论

1 全文工作总结

2 未来研究展望

参考文献

致谢

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