1、進(jìn)線電抗器與串聯(lián)電抗器的工作原理

  進(jìn)線電抗器與串聯(lián)電抗器的作用是用來削弱或消除電力半導(dǎo)體變流裝置和非線性負(fù)載產(chǎn)生的諧波電流和電壓對供電系統(tǒng)的影響。考慮到三相對稱供電系統(tǒng)中一般以5、7、11和13次諧波含量較大且對系統(tǒng)影響較為嚴(yán)重，故進(jìn)線電抗器與串聯(lián)電抗器可主要針對綜合削弱這幾次諧波來設(shè)計(jì)。其工作原理可由圖1所示電路接線圖及相量圖說明。

     

如圖1(a) 所示，將一相電流I分為2個(gè)支路電流I1和I2。通過適當(dāng)選取移相繞組的匝數(shù)和接線方式可使支路電流的基波和I1相對于相電流基波I1 分別移相a 角和－a 角，則基波相電流與支路電流的相量關(guān)系如圖1(b)所示。由于a 角較小，總的相電流基波即采用移相后對基波電流的影響不大。然而，采用移相接法對諧波分量的影響卻較大。以5次諧波電流為例，2支路的5次諧波電流相對于相電流基波I1 分別被移相5a 和－5a 角，如圖1(c)所示，由于接近于大小相等和方向相反，使來自負(fù)載端由于半導(dǎo)體變流器或非線性負(fù)載產(chǎn)生的5次電流諧波接近互相抵消，從而減輕或削弱了負(fù)載諧波電流對供電系統(tǒng)的影響。

  2、最佳移相角的確定

  由上面分析可知，通過選取某個(gè)特定的移相角可消除某次諧波電流的影響，如取a =18度，則可消除5次諧波。想通過選定某個(gè)特定的移相角來同時(shí)消除多次諧波帶來的影響是不可能的。要想通過選定某個(gè)特定的移相角同時(shí)對幾次諧波都有較好的削弱作用，必須綜合考慮移相角對各次諧波的影響。不同移相角對基波和5、7、11和13等主要次諧波的衰減作用如圖2示。考慮到5次和7次諧波分量通常比11和13次諧波含量大且對供電系統(tǒng)的影響更為嚴(yán)重，可選取移相角a≈11度。

 

  

3、進(jìn)線電抗器與串聯(lián)電抗器的結(jié)構(gòu)和移相繞組聯(lián)結(jié)方式

  三相進(jìn)線電抗器與串聯(lián)電抗器的繞組接線原理如圖3所示。圖中X、U1和U2端，Y、V1和V2端及Z、W1和W2端所在的三組線圈分別繞在同一鐵心柱上，各移相繞組的電壓相量和同一鐵心繞組間的同名端也被表示出來。通過繞組匝數(shù)的調(diào)整和相間換接，可獲得所需移相角。三相進(jìn)線電抗器與串聯(lián)電抗器的鐵心一般可采用兩種結(jié)構(gòu)型式，即如圖4所示的由3個(gè)獨(dú)立鐵心構(gòu)成的三相進(jìn)線電抗器與串聯(lián)電抗器和采用單一五柱式鐵心的三相進(jìn)線電抗器與串聯(lián)電抗器。

  具有3個(gè)獨(dú)立鐵心的三相進(jìn)線電抗器與串聯(lián)電抗器的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單和易于制造，與圖4(b)所示五柱式鐵心結(jié)構(gòu)相比，缺點(diǎn)是用鐵量大。五柱式鐵心相當(dāng)于圖4(a)所示3個(gè)獨(dú)立的單相電抗器，不采用傳統(tǒng)的三柱式鐵心而增加兩個(gè)小截面的心柱是為諧波磁通（主要是由3的倍數(shù)次諧波電流產(chǎn)生的零序磁通）提供通路，以減小諧波磁場的影響和改善電磁兼容性。與基波磁通相比，零序磁通相對較小，故可采用小截面。顯然，采用五柱式鐵心可以節(jié)省鐵心材料。

  4、移相繞組電壓與匝數(shù)的確定

  圖3所示的三相進(jìn)線電抗器與串聯(lián)電抗器繞組電壓的相量關(guān)系如圖5所示。設(shè)電氣中性點(diǎn)為O，UX為A相輸入相電壓，而UV1和UV2分別輸出移相電壓。因三相進(jìn)線電抗器與串聯(lián)電抗器的三組繞組呈對稱連接，故其它兩組線圈移相規(guī)律與A相相同并互差120度。顯然，對于不同的供電電源電壓及不同的移相角，移相繞組上的電壓UAX、UBY和UCY是不同的。設(shè)移相繞組上電壓的有效值為由式(4)可確定移相繞組的電壓和匝數(shù)。

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