大量電力電子器件與其他非線性負(fù)載在電氣設(shè)備中廣泛應(yīng)用,導(dǎo)致當(dāng)前電力系統(tǒng)諧波問(wèn)題日益嚴(yán)重。其中電力驅(qū)動(dòng)艦船、城市配電網(wǎng)絡(luò)等由于諧波含量大、電力設(shè)備整體占地面積有限,這兩種場(chǎng)合最經(jīng)濟(jì)的濾波裝置是LC濾波裝置,且要求濾波器裝置中的電抗器體積小和噪聲低。選擇設(shè)計(jì)好濾波電抗器成為一個(gè)工程難題,本論文圍繞集成濾波電抗變壓器的理論與應(yīng)用開(kāi)展研究,主要具體完成的研究工作包括:（1）提出了一種基于變壓器繞組的非正交解耦理論來(lái)構(gòu)建濾波電抗器集成于變壓器的布置方案,詳細(xì)論述了所集成的濾波電抗器與變壓器的供電繞組兩者之間以及所集成的濾波電抗器與集成濾波電抗器之間的解耦原理,以及各繞組電感量和耦合度測(cè)定方法和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。分析了集成濾波電抗器所特有的漏電抗特性,并給出了其電感量計(jì)算方法,同時(shí)給出此變壓器的解耦模型,以及單相基波和諧波電路模型,并提出將電感矩陣進(jìn)行降階的電感值和耦合系數(shù)計(jì)算方法。通過(guò)計(jì)算5次和7次電抗器電感值和實(shí)測(cè)值進(jìn)行比對(duì),所集成的5次和7次電抗器電感計(jì)算值與實(shí)際測(cè)試值誤差在工程允許的5%以內(nèi)。（2）針對(duì)10kV箱式變電站這種要求設(shè)備體積小而緊湊的場(chǎng)合,提出了集成濾波電抗10kV配電變壓器及其濾波的... 

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【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

常用的無(wú)源濾波器

博士學(xué)位論文3(a)串聯(lián)型(b)并聯(lián)型圖1.2兩種有源濾波器示意圖1.2.4感應(yīng)濾波技術(shù)及其現(xiàn)狀感應(yīng)濾波是通過(guò)合理布置繞組來(lái)消除變壓器鐵芯的諧波磁通而實(shí)現(xiàn)諧波抑制和屏蔽的一種方法和技術(shù)[38~46]。它是在傳統(tǒng)變壓器上再額外添加1個(gè)被稱為濾波的繞組，此繞組設(shè)計(jì)為特殊的零阻抗特點(diǎn)，然后再外接濾波支路。當(dāng)負(fù)載產(chǎn)生n次諧波電流而注入到變壓器閥側(cè)時(shí)，此時(shí)感應(yīng)濾波繞組上將產(chǎn)生與二次側(cè)閥側(cè)繞組上等值反向的諧波磁動(dòng)勢(shì)，所以將會(huì)相互抵消，這樣能夠干掉了網(wǎng)側(cè)繞組中的n次諧波電流，由于諧波在變壓器二次側(cè)被抑制而沒(méi)有經(jīng)過(guò)變壓器傳到網(wǎng)側(cè)，所以系統(tǒng)的諧波和無(wú)功損耗得到了有效的改善，系統(tǒng)的供電效率會(huì)明顯提高，達(dá)到節(jié)能降耗之目的；由于鐵心的諧波磁通大大減少，所以振動(dòng)和噪音將會(huì)大大降低。能達(dá)到較好的諧波電流抑制效果。感應(yīng)濾波的雛形是阻抗匹配平衡變壓器[47]，隨后的近二十多年來(lái)，由羅隆福教授、張志文教授、李勇教授以及許加柱教授等老師的帶領(lǐng)下，感應(yīng)濾波從原理論、技術(shù)、樣機(jī)以及工程應(yīng)用等方面形成了一套完整的自主擁有的標(biāo)準(zhǔn)和體系，并經(jīng)歷了從最開(kāi)始的多功能平衡變，到后來(lái)的感應(yīng)濾波整流變以及感應(yīng)濾波換流變等，每種型式都有較好的應(yīng)用場(chǎng)合和領(lǐng)域。1、多功能平衡變壓器圖1.3為多功能平衡變的接線方案圖。由圖可知，LC濾波器安裝于二次側(cè)繞組抽頭處，LC濾波器也能起到一定的基波的無(wú)功補(bǔ)償作用。主要應(yīng)用于電氣化鐵道兩相供電情況下的電源諧波治理和無(wú)功補(bǔ)償[48~53]。表1.1為無(wú)濾波、無(wú)源濾波和感應(yīng)濾波的三種不同工況下多功能平衡變一次側(cè)的電流諧波治理情況。由表可得，無(wú)源濾波工況下諧波濾除率為41.61%；實(shí)施了感應(yīng)濾波工況下諧波濾除率為57.16%，表明感應(yīng)濾波方式具有較好諧波濾除效果。

集成濾波電抗變壓器及其濾波系統(tǒng)的理論與應(yīng)用研究4圖1.3多功能平衡變壓器結(jié)構(gòu)表1.1多功能平衡變壓器一次側(cè)電流諧波以及濾除率序號(hào)諧波電流(A)(三相均值)諧波電流濾除率(%)無(wú)濾波無(wú)源濾波感應(yīng)濾波無(wú)源濾波相對(duì)于無(wú)濾波感應(yīng)濾波相對(duì)于無(wú)濾波感應(yīng)濾波相對(duì)于無(wú)源濾波114.457.63.8646.7673.2449.75210.046.435.4035.9146.3616.439.156.605.427.8339.716.80410.954.803.356.1268.9729.30平均值11.147.755.5041.6157.1627.442、感應(yīng)濾波整流變壓器濾波系統(tǒng)它主要應(yīng)用于電解、冶金等諧波和無(wú)功比較重的行業(yè)[54~60]。其系統(tǒng)中的6脈波整流電路如圖1.4所示，由于整流器負(fù)載在整流變閥側(cè)主要產(chǎn)生了5、7、11、13、等特征次諧波，導(dǎo)致諧波電流從閥側(cè)感應(yīng)到網(wǎng)側(cè)，影響網(wǎng)側(cè)電網(wǎng)的電能質(zhì)量，傳統(tǒng)有效的濾除網(wǎng)側(cè)諧波方法是在網(wǎng)側(cè)裝設(shè)具有5、7、11、13次諧振的LC濾波器，能起到較好的濾波效果。但是諧波磁通仍然在變壓器的網(wǎng)側(cè)和閥側(cè)進(jìn)行流通，導(dǎo)致變壓器容量增大、損耗加大、溫升上升以及振動(dòng)噪聲等影響。較之雙繞組的整流變壓器，感應(yīng)濾波變壓器為三繞組。圖中二次閥側(cè)繞組與整流橋相接，濾波繞組為第三繞組，它與濾波器（5、7、11、13）構(gòu)成諧波短路環(huán)，阻止閥側(cè)產(chǎn)生的諧波電流傳輸?shù)揭淮尉W(wǎng)側(cè)繞組中。另外電容對(duì)于基波來(lái)說(shuō)能起到補(bǔ)償部分無(wú)功，提高功率因數(shù)。如圖1.5(a)所示，從靠近鐵芯依次從內(nèi)到外是閥側(cè)繞組最里面、濾波繞組放中間、網(wǎng)側(cè)繞組布置在最外層，各繞組的等效電路如圖1.5(b)所示，那么各繞組的等值阻抗：112132322312133132312121212kkkkkkkkkZZZZZZZZZZZZ(1.1)

【參考文獻(xiàn)】：
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