隔離變壓器的選型方法
作者:admin | 發(fā)布時(shí)間:2021-06-25
隔離變壓器被廣泛用作整流設(shè)備的變壓器,那么它的三個(gè)具體用途是什么?這是隔離變壓器應(yīng)用zui廣泛的行業(yè),如電解有色金屬化合物生產(chǎn)鋁、鎂、銅等金屬;電解水產(chǎn)生氫氣和氧氣。它主要用于向電傳動(dòng)中的DC電機(jī)供電,如軋機(jī)的電樞和勵(lì)磁系統(tǒng)。隔離變壓器也用于礦山或城市電力機(jī)車的DC網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。由于電力機(jī)車頻繁啟停會(huì)造成不同程度的短期過(guò)載,所以這類變壓器的溫升ji限和電流密度都很低。
國(guó)外對(duì)多相輸電的研究已經(jīng)進(jìn)行了20多年。與三相交流輸電相比,多相輸電,尤其是四相交流輸電,可以提高輸電能力,降低損耗。同時(shí)單相大容量電氣設(shè)備(如工頻感應(yīng)爐、電渣重熔爐等。)是目前電加熱加工設(shè)備中常用的。如果之前的供電容量相比單相負(fù)載并不大,必然會(huì)給之前的電力變壓器帶來(lái)三相負(fù)載不平衡。在電氣化鐵路牽引供電系統(tǒng)中,國(guó)內(nèi)外牽引變壓器的發(fā)展經(jīng)歷了不平衡牽引變壓器和平衡牽引變壓器(三相至兩相降壓變壓器)兩個(gè)時(shí)期,但仍不能解決電力機(jī)車負(fù)荷注入電網(wǎng)的負(fù)序電壓、電流和諧波問(wèn)題。為了解決注入電網(wǎng)的單相電力負(fù)荷的負(fù)序和諧波問(wèn)題,在不對(duì)電網(wǎng)造成污染的情況下,為電氣化鐵路機(jī)車、電氣化車站等單相供電中的三相負(fù)荷提供所需的電能,國(guó)內(nèi)研究人員采取了一系列方案來(lái)解決這些特殊負(fù)荷對(duì)電力系統(tǒng)的負(fù)序和諧波影響。但是,由于它們?nèi)匀徊捎没陔娙莺碗娍蛊鞯拇?lián)補(bǔ)償方法,采用傳統(tǒng)方法實(shí)現(xiàn)電壓-相位系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換,不能從根本上解決向負(fù)載供電的電能質(zhì)量問(wèn)題,因此沒(méi)有取得良好的效果,也沒(méi)有大規(guī)模應(yīng)用的報(bào)道。
另一方面,電能質(zhì)量問(wèn)題造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。估計(jì)每次電能質(zhì)量問(wèn)題中斷或重啟生產(chǎn)線,都可能造成30.1萬(wàn)美元的損失。由于電能質(zhì)量問(wèn)題,美國(guó)每年損失200億美元。然而,即使系統(tǒng)是按照zui大可靠性設(shè)計(jì)的,電能質(zhì)量問(wèn)題也無(wú)法避免。用電子式電力變壓器解決上述問(wèn)題,性價(jià)比zui好。因?yàn)槿魏纹渌椒ú粌H需要補(bǔ)償設(shè)備,還需要相同負(fù)載容量的傳統(tǒng)變壓器和相應(yīng)的保護(hù)設(shè)備。
由于隔離變壓器功率轉(zhuǎn)換的特殊性,它提供的負(fù)載需要實(shí)現(xiàn)相數(shù)轉(zhuǎn)換或頻率轉(zhuǎn)換,而這些轉(zhuǎn)換中的任何一種都必然會(huì)使變壓器向負(fù)載提供的電能質(zhì)量偏低。另一方面,由于負(fù)載側(cè)和電源側(cè)的相數(shù)和頻率不同,會(huì)有一系列諧波電流反饋到電源側(cè),對(duì)電網(wǎng)造成污染,影響電源對(duì)其他負(fù)載的供電質(zhì)量。
電子式電力變壓器將電力電子技術(shù)應(yīng)用于變壓器的設(shè)計(jì)和制造,通過(guò)電力電子轉(zhuǎn)換技術(shù)實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)中的電壓轉(zhuǎn)換和能量傳遞。設(shè)計(jì)思路來(lái)源于高頻連接的交/交轉(zhuǎn)換電路。輸入的工頻交流信號(hào)由電力電子轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)換成高頻信號(hào),然后由高頻變壓器耦合到二次側(cè),再由電力電子轉(zhuǎn)換裝置將得到的高頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成工頻交流信號(hào)輸出。選擇合適的控制算法,通過(guò)合適的控制電路控制兩側(cè)電力電子變換器的通斷,實(shí)時(shí)控制交流側(cè)的電壓幅值和相位,實(shí)現(xiàn)變壓器一次側(cè)和二次側(cè)電壓、電流和功率的靈活調(diào)節(jié)。中頻和高頻變壓器起到隔離和轉(zhuǎn)換的作用。因?yàn)轭l率很高,所以鐵心變壓器的體積與其頻率成反比,所以可以做得很小。
將電子式電力變壓器原理引入隔離變壓器制造領(lǐng)域,相當(dāng)于將傳統(tǒng)變壓器及其配套的電能質(zhì)量補(bǔ)償裝置如監(jiān)測(cè)、電力有源濾波器、綜合電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器等功能進(jìn)行整合,可以大大降低成本。專用電子電力變壓器(SEPT)不僅可以在供電側(cè)正常的情況下為負(fù)載提供高質(zhì)量的電力,甚至在供電側(cè)出現(xiàn)諧波和畸變的情況下也可以為負(fù)載側(cè)提供高質(zhì)量的電力,可以zui大限度地消除從負(fù)載側(cè)到反饋供電側(cè)的諧波和畸變電流,從而保證變壓器兩側(cè)的電能質(zhì)量。同時(shí),當(dāng)變壓器兩側(cè)出現(xiàn)異常時(shí),可以立即做出反應(yīng)。
目前,大功率電力電子轉(zhuǎn)換技術(shù)已廣泛應(yīng)用于輸配電系統(tǒng)。電力電子轉(zhuǎn)換技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用,可以提高電能質(zhì)量和供電可靠性,減輕電氣設(shè)備的重量和體積,節(jié)省大量的銅、鋼等原材料。隨著電力電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用,它也可以大大節(jié)約電能,從而節(jié)約大量資源和一次能源,改善人類的生活環(huán)境。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展,特種電力電子變壓器的理論和制造技術(shù)將得到充分發(fā)展,在電力系統(tǒng)中具有廣闊的前景。