短路阻抗偏差對(duì)變頻器的影響
移相級(jí)聯(lián)式高壓變頻器系統(tǒng)由移相變壓器、功率單元和其他控制器組成。其中，移相變壓器的多組相位偏移的二次繞組為每個(gè)功率單元提供獨(dú)立電源。因此，移相變壓器短路阻抗的一致性決定了功率單元的穩(wěn)定性。
當(dāng)短路阻抗偏差較大時(shí)，阻抗較高的小組因壓降更大，使供電的功率單元輸入電壓降低，導(dǎo)致該單元輸出功率減少；而阻抗較低的小組因電流過(guò)大使功率單元過(guò)載。以上現(xiàn)象的發(fā)生會(huì)使各功率單元整流后的直流母線電壓不一致，會(huì)使級(jí)聯(lián)后總輸出電壓的階梯波形不對(duì)稱，最終影響電機(jī)轉(zhuǎn)矩穩(wěn)定性。
另外，阻抗差異導(dǎo)致各小組供電電壓相位或幅值差異，在單元間形成共模環(huán)流，變壓器和功率器件會(huì)產(chǎn)生額外損耗，導(dǎo)致系統(tǒng)效率下降。
變壓器的短路阻抗
移相變壓器的高壓繞組由于有調(diào)壓分接區(qū)的存在，以及縱絕緣沿整個(gè)繞組軸向高度上分布不均勻，沿高、低壓繞組軸向的安匝分布實(shí)際上是不平衡的。在一些區(qū)域，可能高壓繞組的安匝大于低壓繞組的安匝；而在另一些區(qū)域，可能低壓繞組的安匝大于高壓繞組的安匝。這些不平衡的安匝，將在繞組的軸向上建立分布不均勻的輻向（與繞組軸線相垂直的方向）磁動(dòng)勢(shì)，從而產(chǎn)生輻向漏磁通。
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傳統(tǒng)線圈結(jié)構(gòu)的安匝平衡
傳統(tǒng)變壓器線圈的結(jié)構(gòu)為高壓繞組一段，調(diào)壓分接區(qū)放置在繞組端部，漏磁分布如圖1所示：
圖1
同時(shí)，我司通過(guò)總結(jié)大量移相變壓器的試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析得出，傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的二次側(cè)的小組阻抗分布呈現(xiàn)為“月牙形”,即兩端繞組的阻抗大，中部繞組的阻抗小，而且阻抗差異的最大比值在2倍以上。其中以一臺(tái)型號(hào)為ZTSFG(H)-630/10移相變壓器為例，線圈結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2，二次繞組阻抗仿真結(jié)果分布見(jiàn)圖3：
圖2
圖3
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新線圈結(jié)構(gòu)的安匝平衡
新變壓器線圈的結(jié)構(gòu)為高壓繞組兩段，調(diào)壓分接區(qū)放置在繞組中部，漏磁分布如圖4所示：
圖4
通過(guò)產(chǎn)品數(shù)據(jù)試驗(yàn)對(duì)比，發(fā)現(xiàn)使用新線圈結(jié)構(gòu)的變壓器小組阻抗偏差有明顯下降，并且使二次繞組阻抗差異的極值比例降低在1.3倍以內(nèi)。同樣以一臺(tái)型號(hào)為ZTSFG(H)-630/10移相變壓器為例，線圈結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖5，二次繞組阻抗仿真結(jié)果分布見(jiàn)圖6：
圖5
圖6
總結(jié)
通過(guò)上述分析對(duì)比，新結(jié)構(gòu)的移相變壓器可以使輸出電壓更加平衡，為后續(xù)變頻器設(shè)備提供更加穩(wěn)定的電源，保證變頻器的運(yùn)行更加安全，且有效提高系統(tǒng)的工作效率。
