CN210867494U - 一种十二脉波整流变压器的滤波装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种十二脉波整流变压器的滤波装置，涉及配电系统的滤波技术。所述滤波装置，包括与整流变压器二次侧星型绕组的抽头相连的第一变流装置，以及与整流变压器二次侧三角型绕组的抽头相连的第二变流装置，通过变流装置与二次侧绕组抽头相连，将变流装置的端口电压转换成抽头口电压，降低了第一变流装置和第二变流装置的端口电压，从而降低了第一变流装置和第二变流装置所需要承受的电压，无需增加降压变压器，即实现了第一变流装置和第二变流装置容量更为充分的利用，降低了整流变压器的制造成本和设计难度。

Description

一种十二脉波整流变压器的滤波装置

技术领域

本实用新型属于配电系统的滤波技术，尤其涉及一种十二脉波整流变压器的滤波装置。

背景技术

十二脉波整流变压器被广泛应用于高压直流输电、大功率工业整流、城轨供电等领域，与六脉波整流器相比，其网侧输入电流与直流侧输出电压的谐波含量相对较低，与十八脉波及以上多重化整流器相比，其经济性较高、构造简单，与PWM整流器相比，其可靠性较高、价格较低。但对于整个电力系统来说，其仍属于电力电子非线性负荷范畴，所产生的电流谐波会通过电网传递至供电系统中，不仅会使得供电系统网损增加、继电保护与自动重合闸装置误动、拒动、电机温升、振动、损耗、噪声增加，也会使用户电压发生畸变、用电可靠性降低。因此，有效降低十二脉波整流变压器网侧谐波含量既符合电力工业持续健康发展的“节约、清洁、安全”能源发展战略方针，也有利于加快构建清洁、高效、安全、可持续的现代能源体系。

无源滤波法是用于十二脉波整流变压器谐波滤除出现最早、最为传统的方法，其结构简单、经济性高、运行可靠，运用也最为广泛，但通常需用多组LC滤波器并联以滤除不同频次的多种谐波，此外，无源支路易与网侧阻抗发生谐振，且不能从根本上解决谐波电流对变压器等供电设备所带来的发热、振动、损耗等问题。

为从根本上解决整流器电流谐波对变压器所造成的不良影响，感应滤波技术在整流变压器上附加1个等值阻抗接近为零的滤波绕组，外接无源滤波支路，将负荷谐波电流引入该绕组回路，从而利用变压器安匝平衡将负荷谐波磁通抵消，避免流入变压器一次侧，达到谐波屏蔽的目的，该方法能适应高压、大容量系统，在HVDC、工业整流、风电场等领域已有所应用，为减少无源支路所占空间，该方法后续将电感集成于变压器中从而有了磁集成式感应滤波技术，但总而言之，该方法需在变压器铁芯附加满足一定电磁特性的滤波绕组，增加了变压器的制造成本和设计难度，外扩无源支路也只能完成特定频次谐波滤除。

为使滤波装置不受网侧阻抗影响，能实时滤除系统谐波，有源电力滤波技术和基于感应滤波技术发展形成的感应调控滤波技术应运而生，例如，湖南大学的硕士学位论文《基于谐波电流注入式整流变流器的变流系统的研究》，该滤波所遵从的基本原理是从负荷电流中检测出谐波分量，由变流装置产生所需补偿的谐波电流分量，从而使得谐波电流或谐波磁势相互抵消，该方法理论上对负荷电流中所含有的各频次谐波分量均能进行补偿。但是，采用感应调控滤波技术进行滤波时，变流装置直接接在整流变压器的负荷侧，负荷侧电压较高（如10kV），变流装置的耐压相对较低（如6000V），必须匹配一个降压变压器进行降压（即变流装置通过降压变压器与整流变压器的负荷侧相连），变流装置才能承受住负荷侧的高电压，在无降压变压器时不能更充分利用变流装置的容量潜能，增加了整流变压器的制造成本和设计难度。

实用新型内容

针对现有技术中，感应调控滤波方法不能更充分利用变流装置的容量潜能，或者必须增加匹配变压器才能更充分利用变流装置的容量潜能的问题，本实用新型提供一种十二脉波整流变压器的滤波装置，通过变流装置与整流变压器二次侧绕组的抽头相连来降低变流装置的端口电压，从而降低变流装置需要承受的电压，无需降压变压器，实现变流装置容量更充分利用。

本实用新型是通过如下的技术方案来解决上述技术问题的：一种十二脉波整流变压器的滤波装置，包括控制装置，其特征是，还包括：

与整流变压器二次侧星型绕组的抽头相连的第一变流装置；

与整流变压器二次侧三角型绕组的抽头相连的第二变流装置；

所述控制装置与第一变流装置、第二变流装置的开关管相连。

本实用新型的滤波装置，第一变流装置、第二变流装置并不是与十二脉波整流变压器二次侧的负荷侧直接相连，而是与二次侧星型绕组、三角型绕组的抽头相连，使第一变流装置和第二变流装置的端口电压转换成抽头口电压，降低了第一变流装置和第二变流装置的端口电压，从而降低了第一变流装置和第二变流装置所需要承受的电压，无需增加降压变压器，即实现了第一变流装置和第二变流装置容量更为充分的利用，降低了整流变压器的制造成本和设计难度；控制装置计算出所需要补偿的谐波电流分量并生成对应的电流控制指令，控制第一变流装置、第二变流装置的开关管分别向二次侧星型绕组抽头、三角型绕组抽头注入补偿谐波电流，实现了谐波电流或谐波磁势相互抵消的目的。

进一步地，所述第一变流装置和第二变流装置为一背靠背变流器，所述背靠背变流器的星型绕组与整流变压器二次侧星型绕组的抽头相连，背靠背变流器的三角型绕组与整流变压器二次侧三角型绕组的抽头相连。

背靠背变流器的星型绕组和三角型绕组共用一个直流电容，相对于两个独立的第一变流装置和第二变流装置，节省了一个直流电容的成本，且采用背靠背变流器使整个整流变压器的滤波结构更为紧凑。

有益效果

与现有技术相比，本实用新型提出的一种十二脉波整流变流器的滤波装置，包括与整流变压器二次侧星型绕组的抽头相连的第一变流装置，以及与整流变压器二次侧三角型绕组的抽头相连的第二变流装置，通过变流装置与二次侧绕组抽头相连，将变流装置的端口电压转换成抽头口电压，降低了第一变流装置和第二变流装置的端口电压，从而降低了第一变流装置和第二变流装置所需要承受的电压，无需增加降压变压器，即实现了第一变流装置和第二变流装置容量更为充分的利用，降低了整流变压器的制造成本和设计难度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一个实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例中十二脉波整流变压器的滤波装置的接线图；

其中，1-背靠背变流器，101-背靠背变流器的星型绕组，102-背靠背变流器的三角型绕组，2-十二脉波整流变压器一次侧，3-十二脉波整流变压器二次侧的星型绕组，4-十二脉波整流变压器二次侧的三角型绕组。

具体实施方式

下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实施例中，第一变流装置和第二变流装置采用一背靠背变流器1，背靠背变流器的星型绕组101与整流变压器二次侧星型绕组3的抽头相连，背靠背变流器的三角型绕组102与整流变压器二次侧三角型绕组4的抽头相连，控制装置与背靠背变流器星型绕组、三角型绕组的开关管相连。控制装置根据获取的十二脉波整流变压器二次侧星型绕组、三角型绕组的负荷电流检测出负荷电流中的谐波分量，再根据谐波分量产生需要补偿的谐波电流分量，并生成对应的电流控制指令，控制背靠背变流器向二次侧星型绕组、三角型绕组抽头注入补偿谐波电流，以消除整流变流器网侧的谐波电流。

十二脉波整流变压器二次侧星型绕组、三角型绕组采用同一一次侧。背靠背变流器的星型绕组101 A、B、C相的端口电压分别转换成了整流变压器二次侧星型绕组3 A、B、C相抽头的抽头口电压，背靠背变流器的三角型绕组102 A、B、C相的端口电压分别转换成了整流变压器二次侧三角型绕组4 A、B、C相抽头的抽头口电压，无需增加降压变压器即降低了背靠背变流器的星型绕组、三角型绕组所需要承受的电压，使背靠背变流器的容量更为充分的利用，降低了整流变压器滤波装置的制造成本和设计难度。背靠背变流器的容量实际上是指背靠背变流器的耐压耐流能力。

如图1所示，i _Ca1 、i _Cb1 、i _Cc1 分别为背靠背变流器的星型绕组101向十二脉波整流变压器二次侧星型绕组3 A、B、C相抽头应注入的补偿电流分量，i _Ca2 、i _Cb2 、i _Cc2 分别为背靠背变流器的三角型绕组102向十二脉波整流变压器二次侧三角型绕组4 A、B、C相抽头应注入的补偿电流分量。i _La1 、i _Lb1 、i _Lc1 分别为十二脉波整流变压器二次侧星型绕组3 A、B、C相的负荷电流，i _La2 、i _Lb2 、i _Lc2 分别为十二脉波整流变压器二次侧三角型绕组4 A、B、C相的负荷电流。a ₁ 、b ₁ 、c ₁ 分别为十二脉波整流变压器二次侧星型绕组3 A、B、C相的输出端子符号，u ₁ 、v ₁ 、w ₁ 分别为十二脉波整流变压器二次侧星型绕组3 A、B、C相的抽头端子符号；a ₂ 、b ₂ 、c ₂ 分别为十二脉波整流变压器二次侧三角型绕组4 A、B、C相的输出端子符号，u ₂ 、v ₂ 、w ₂ 分别为十二脉波整流变压器二次侧三角型绕组4 A、B、C相的抽头端子符号。L为背靠背变流器的星型绕组、三角型绕组分别与二次侧星型绕组抽头、三角型绕组抽头相连的连接电感，背靠背变流器的星型绕组和三角型绕组共用一个直流电容C，相对于两个独立的变流装置，背靠背变流器节省了一个直流电容的成本，且背靠背变流器的结构更为紧凑。L _load 为十二脉波整流变压器直流侧法人负荷滤波电感，其值通常较大，R _load 代表负荷阻值大小，S为负荷切换开关。

本实施例中，控制装置包括电流电压采集电路和DSP数据处理电路，电流电压采集电路用于采集整流变流器二次侧星型绕组、三角型绕组的负荷电流，DSP数据处理电路用于提取负荷电流的谐波分量，根据负荷电流的谐波分量计算出所需要补偿的谐波电流分量并生成对应的电流控制指令，DSP数据处理电路中的数据处理过程为现有技术，可参考申请号为CN201610887077.4，名称为一种单相的星形接线负荷谐波补偿的方法及装置的授权专利，其中公开了提取目标相的谐波电流分量，以及由此生成所述目标相的输出电流指令。

以上所揭露的仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或变型，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种十二脉波整流变压器的滤波装置，包括控制装置，其特征在于，还包括：

与整流变压器二次侧星型绕组的抽头相连的第一变流装置；

与整流变压器二次侧三角型绕组的抽头相连的第二变流装置；

所述控制装置与第一变流装置、第二变流装置的开关管相连。

2.如权利要求1所述的滤波装置，其特征在于：所述第一变流装置和第二变流装置为一背靠背变流器，所述背靠背变流器的星型绕组与整流变压器二次侧星型绕组的抽头相连，背靠背变流器的三角型绕组与整流变压器二次侧三角型绕组的抽头相连。

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