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- 45 -工 业 技 术１ 项目背景多脉波移相整流变压器广泛应用于各行各业的变频调速系统中，电压等级一般为10 kV~35 kV，低压侧输出脉波数以6脉波和12脉波为主，12脉波整流变压器高压侧经移相后，2台可组成24脉波输出，大大降低整流装置注入电网的谐波，提高电能质量[1]。
该项目所设计的35 kV 12脉波整流变压器，安装地点位于海拔高达4 600 m 的西藏地区，外绝缘距离与变压器温升需要特殊考虑，同时，该地区运行的变压器遭受大气过电压概率大，需要对变压器绕组进行必要的保护。
目前国内外市场上的35 kV 高压外延三角形移相整流变压器，基本绕组与高压移相绕组都采用辐向排列方式，在雷电冲击电压下，高压移相绕组尾端与高压基本绕组首端连接处冲击电位震荡很大，绝缘性能不易保证，需要增大绝缘距离以保证绝缘强度[2]。
为了解决上述技术问题，该项目通过技术研究与电磁仿真技术，将高压基本绕组与移相绕组调整为轴向排列，经仿真计算与测试，移相绕组尾端与基本绕组首端连接处的冲击电位震荡明显下降，提高了绝缘可靠性，高压移相绕组引线与其它绕组引线连接更加方便，器身的布置结构更加紧凑合理，器身机械稳定性得到提高。
２ 产品开发与设计针对项目技术协议中所需特点，研究采用合理的结构满足实现35 kV 高压外延三角形移相，单器身输出12脉波的整流变压器。
并可以D （+7.5°）d0y11配合D （-7.5°）d0y11组成24脉波整流变压器。
２．１ 电磁设计部分采用了组合式双分裂绕组结构，高压线圈4个绕组采用轴向排列后，器身布置更加紧凑，机械强度较原辐向排列结构大大提高。
经波过程电磁分析软件仿真分析，改进后结构在大气过电压下，绕组中的电位振荡大为降低，由原来电位幅值达到入波的约150%以上降低到入波的约115%，如图1所示，降低了绝缘设计的难度。
经电磁场仿真软件进行器身的详细磁场仿真计算，绕组结构与布置改进后油箱中磁密有一定程度的增大，如图2所示，右侧绕组磁通密度明显高于左侧绕组。
高压变频装置配套用移相整流变压器的设计研究云南变压器电气股份有限公司柳溪摘要：本文介绍了高压变频器的工作原理，并论述高压变频器配套用移相整流变压器的移相原理，设计研究和技术特点，提出了相应的计算方法。
关键词：高压变频器移相整流变压器移相设计要点计算方法Design and Study on phase-shifting rectifier transformer for the supporting use of high-voltage frequency converter Yunnan Transformer and Electric Joint-stock Company Ltd.Liu XiAbstract: This article introduces the operating principle of the high-voltage frequency converter, expounds the rectifyingprinciple of the phase-shifting rectifier transformer forthe supporting use of high-voltage frequency converter, itsdesign and study and its technological characteristics andputs forward the relevant calculating methods.Key words: high-voltage frequency converter, phase-shifting rectiformer (rectifier transformer), phase-shifting, calculating methods,main design consideration1．前言随着电力电子技术、计算机技术、自动控制技术的迅速发展，带动了交流传动技术日新月异的进步，也使得高功率、大电流的功率器件制造技术日趋成熟。
移相变压器工作原理解析移相变压器是一种常见的电力设备，用于改变交流电信号的相位。
它在电力系统中起着重要的作用，因为通过调整相位，可以实现电力传输和分配的有效控制。
在本文中，我将深入探讨移相变压器的工作原理，包括其基本原理、结构和应用。
第一部分：导言在此部分，我将介绍移相变压器的基本概念和背景信息。
我将解释为什么需要改变电流的相位，以及移相变压器在电力系统中的作用。
第二部分：移相变压器的基本原理在此部分，我将详细描述移相变压器是如何工作的。
我将解释其基本原理，包括磁耦合和电压变换。
我还将涵盖移相变压器的主要组成部分，如互感线圈和磁芯。
第三部分：移相变压器的结构在本节中，我将讨论移相变压器的结构和特点。
我将描述其不同的构造形式，如环形核心和柱状核心。
此外，我还将讨论功率等级和尺寸方面的考虑因素。
第四部分：移相变压器的应用在此部分，我将探讨移相变压器在不同领域中的应用。
我将介绍其在电力系统中的作用，如电力传输和分配的相位调节。
我还将涵盖移相变压器在电子设备中的应用，如变频器和电力变换器。
第五部分：总结与回顾在最后一部分，我将对整篇文章进行回顾和总结。
我将强调移相变压器的重要性和应用领域，并提供对这一概念的深入理解。
我还将分享我对移相变压器的观点和理解。
文章结构：1. 导言2. 移相变压器的基本原理2.1 磁耦合2.2 电压变换2.3 互感线圈和磁芯3. 移相变压器的结构3.1 不同构造形式3.2 功率等级和尺寸4. 移相变压器的应用4.1 在电力系统中的应用4.2 在电子设备中的应用5. 总结与回顾6. 我的观点和理解通过这篇文章，您将对移相变压器的工作原理有更全面、深刻和灵活的理解。
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3. 移相变压器的结构移相变压器是一种特殊的变压器，由于其结构特殊，使其能够实现相位移动的功能。
变频器用多脉波整流变压器移相技术的研究摘要：本文主要针对变频器用多脉波整流变压器的移相展开分析，思考了变频器用多脉波整流变压器的移相的思路和具体的措施，明确了一些比较可行的方法，希望可以为今后的相关工作提供参考。
关键词：变频器；多脉波整流变压器；移相1 前7言目前，在变频器用多脉波整流变压器的移相过程中，还有不少问题，为了可以进一步提高变频器用多脉波整流变压器的移相的效果，避免出现质量问题，一定要提高工作效果。
2 多脉波整流移相变压器研究现状整流变压器是整流设备的电源变压器，最突出的特点为原边输入交流、副边通过整流元件后输出直流。
目前，用于工业领域的整流直流电源基本是由交流电网通过整流变压器和整流设备得到的。
对于大功率的整流装置而言，其电流相对较大，但二次电压较低，整流变压器的二次电流不是正弦交流。
由于后续整流元件具有单向导通特征，所以，各相线之间不再同时流有负载电流。
对于软流导电而言，单方向的脉动电流经过滤波装置后会转换为直流电，整流变压器的二次电压电流与容量连接组相关，比如三相桥式整流线路等。
整流变压器的参数计算一般是以整流线路为前提的，并从二次侧向一次侧推算。
整流变压器的绕组电流为非正弦，且含有大量的高次谐波。
在应用整流变压器的过程中，为了有效减少其对电网的影响，并进一步增大功率因数，就必须通过移相的方法增大整流变压器的脉冲数。
对整流变压器进行移相最主要的目的是使其二次绕组的同名端线电压之间有一个相位。
解决大功率整流系统的谐波问题往往采用两类方法：（1）加装谐波补偿装置，基于电流补偿原理来实现谐波补偿，但很多情况下，谐波补偿装置成本高、体积大，带来不必要的损耗；（2）对整流系统进行改进，抑制谐波的产生，这是从源头上解决谐波问题的方法，PWM整流器和多脉波整流是这类方法的代表技术。
多脉波整流因具有结构简单、成本低、可靠性高等优点，在大功率整流系统中得到了广泛应用。
作为多脉波整流重要部件的移相变压器，提高容量会增加系统成本。
移相变压器研究与应用
万延康;韩松;杨涛
【期刊名称】《贵州电力技术》
【年(卷),期】2017(20)3
【摘要】首先对PST进行分类,调查分析国内外PST研究现状和工程应用状况;随后介绍了PST工作原理,并对三类主要潮流控制器进行分析比较.再则,对移相器工程应用中存在的问题进行简要分析,并展望了移相变压器的发展前景.为后续对于PST 的深入研发与应用提供借鉴及参考.
【总页数】6页(P88-92,25)
【作者】万延康;韩松;杨涛
【作者单位】贵州大学电气工程学院,贵州贵阳550025;贵州电网有限责任公司电力科学研究院研究生工作站,贵州贵阳550002;贵州大学电气工程学院,贵州贵阳550025;贵州电网有限责任公司电力科学研究院,贵州贵阳550002
【正文语种】中文
【中图分类】TM4
【相关文献】
1.移相整流变压器移相角微机测量装置开发 [J], 王念同;沈继刚;蔡晓越;潘丽
2.移相整流变压器移相角测量误差分析 [J], 王念同;沈继刚;等
3.一种高压变频器用移相整流变压器移相角的简易测量方法 [J], 陈湘令;张莹
4.12/3相直线式移相变压器设计 [J], 赵镜红;许浩;郭国强
5.北京变压器厂成功研制移相整流干式变压器 [J], 小路
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高压干式多绕组移相变频整流变压器的设计一、概述高压变频装置是计算机技术、功率器件及电机控制技术的有机组合，其中含有多项高新技术，是目前电机调速技术中发展最快的产品。
高压变频调速技术是采用隔离变压器将多个低压模块叠加（串联）而形成高压输出，主要是由多个低压功率单元和控制单元组成，每个功率单元由多绕组隔离变压器的一个三相绕组供电，这种多绕组的隔离变压器其二次线圈互相存在一个相位差，实现了输入多重化，由此可消除各单元产生的谐波对电网的污染，这一隔离变压器称为多绕组移相整流变压器。
二、多绕组移相整流变压器采用H级非包封干式变压器技术H级非包封干式变压器是目前绝缘等级最高的干式变压器，其主体绝缘采用Nomex绝缘系统，Nomex纸是一种以芳香酰胺纤维为基础的合成绝缘材料，当Nomex纸用于变压器的绝缘系统时，在高温下，它的电气和机械性能都十分稳定，而且阻燃性能很好，Nomex 纸及其干变的优越性能如下：1．突出的耐热性能：耐热温度高是Nomex纸固有的、它属于C级绝缘材料，在200℃以上时，电气性能和机械性能均十分稳定；在250℃温度下，不会熔融、流动和助燃。
用其制成的干变可在350℃温度下，承受短期运行，过载能力和热冲击承受力非常突出。
2．牢固的机械性能：Nomex纸非常坚固，而且Nomex纸挠性很好，耐撕裂、抗磨擦、抗割穿，当Nomex纸用于绝缘系统的不同部位时，它都可以保持很好的机械性能，用其制成的干变，在短路或其它机械应力的作用下，将会保持绝缘结构的稳定和牢固。
3．优良的防潮性能：Nomex纸不吸水，具有很好的防潮性能，即使在相对湿度为95%的情况下，其电气强度也可保持较高的水平。
4．阻燃性能突出：Nomex纸在空气中不会熔化或助燃，其阻燃性能特别突出。
5．优越的电气性能：Nomex纸的耐压强度高，它的工频击穿场强为20~40kv/mm，其介电常数接近于空气，Nomex纸沿面放电起始电压较高，当它用于干式变压器时，可减少主绝缘尺寸，减少整个铁心的重量，Nomex纸的局放起始电压也较高，用其制造的干变可以做到较低的局部放电水平。
高压变频装置配套用移相整流变压器的设计研究云南变压器电气股份有限公司柳溪摘要：本文介绍了高压变频器的工作原理，并论述高压变频器配套用移相整流变压器的移相原理，设计研究和技术特点，提出了相应的计算方法。
关键词：高压变频器移相整流变压器移相设计要点计算方法Design and Study on phase-shifting rectifier transformer for the supporting use of high-voltage frequency converter Yunnan Transformer and Electric Joint-stock Company Ltd.Liu XiAbstract: This article introduces the operating principle of the high-voltage frequency converter, expounds the rectifyingprinciple of the phase-shifting rectifier transformer forthe supporting use of high-voltage frequency converter, itsdesign and study and its technological characteristics andputs forward the relevant calculating methods.Key words: high-voltage frequency converter, phase-shifting rectiformer (rectifier transformer), phase-shifting, calculating methods,main design consideration1．前言随着电力电子技术、计算机技术、自动控制技术的迅速发展，带动了交流传动技术日新月异的进步，也使得高功率、大电流的功率器件制造技术日趋成熟。
近年来，中高压大电流变频器已开始越来越广泛地应用到各行各业中。
目前，高压变频技术正朝着超高电压、超大功率和性能更优越的方向发展，它突出了更节能、更安全、更可靠、更环保的特点。
而在高压变频领域，变频调速装置是一种完美无谐波高压变频装置，在该装置中的整流变压器是不可或缺的重要组成元件，该整流变压器属于多绕组移相整流变压器，采用移相整流变压器可有效消除变频器对电网的谐波污染，可以使高压变频器的设计变得更加灵活。
这种变压器在技术参数、电磁计算、结构设计等方面都要有更好的性能和更高的经济效益，以适应市场千变万化的需要。
美国罗宾康公司（现为西门子公司）是国际上享有盛誉的生产中、高压变频器的大公司，该公司所生产的高压变频器在美国市场占据第一位，在日本、南美洲和中国市场也占据着主导地位。
2001年美国罗宾康中国公司为了降低变频器的成本，慕名找到我公司为他们开发研制这种变压器以替代进口变压器。
经过我们的技术攻关，成功的开发了NOMEX绝缘高压变频装置配套移相整流变压器，产品在技术上达到了国内同类产品的领先水平。
2．高压变频器使用范围及工作原理2．1使用范围目前我国的变频技术已广泛地应用在调速控制领域。
较典型的应用是以节能为目的对风机、泵类设备的调速控制。
为了安全可靠起见，水泵、风机在选择电动机容量时通常都会按最大容量进行选型。
但实际运行时这些水泵和风机常处于低负荷状态。
且水泵和风机的一个特点是负载转矩与转速的平方成正比，轴功率与转速的立方成正比。
早先人们将电机以定速运转，用阀门、档板来调节流量的机械方法来进行流量的调节。
近年来采用变频技术对电动机进行无级调速，从而控制水或风的流量获得很好的节能效果。
根据调查，采用这种变频技术进行调速的一般可节电30％-50％。
在我国火力发电厂中，泵和风机的用电量占火力发电厂自用电量的85％左右，循环水泵、给水泵、灰渣(浆)泵、引风机、送风机、排粉机等均是用电大户．对这些设备进行变频调速改造，将大大降低能源消耗，降低厂用电率，节约生产成本。
符合国家提出的节能、降耗的要求。
目前，变频调速已列入通用节能技术并加以重点推广。
并作为十项资源节约综合利用技术改造示范工程之一。
2．2 基本工作原理变频调速是通过改变电动机定子供电频率来改变旋转磁场同步转速进行调速的，是无附加转差损耗的高效调速方式，变频调速系统的关键装置是变频器，由它来提供变频电源，用高压变频装置拖动高压电动机是最为直接和方便的。
无须经过任何中间环节。
因此有着广阔的发展前景。
为了消除在整流、逆变、变频等一系列变换过程中所产生的谐波对电网的污染，一般采用整流变压器使多个低压模块叠加(串联)而形成高压输出，其装置示意图如图一所示：图一我们知道．交流电动机的同步转速表达式为：N = 60× f×（l一s)／p (1)式中：N——异步电动机的转速；f - 异步电动机的频率；s - 电动机转差率；p - 电动机极对数。
由式(1)可知。
转速N与频率f为线性关系，我们只要改变供给电动机电源的频率就可以达到无级、宽范围的调速。
且在调速过程中不存在励磁滑差和节流作用带来的功率损失。
这是一个50周波的交流电源经过多相脉冲整流变成直流再经过逆变成可以变化频率的交流电源去驱动电动机，然而达到变速的目的。
这种交-直-交的调速系统已逐步替代交-直系统。
3.移相整流变压器的设计研究和技术特点3．1 移相整流变压器的特点美国罗宾康高压变频器技术是“功率单元串联型高压变频器”结构，这种结构由罗宾康公司最先研制开发，是目前比较流行和应用最广的。
它是采用低压IGBT功率元件构成的高压变频器，也称为H 桥串联式多电平或单元级联式高压变频器。
作为功率单元串联型高压变频器的输入端的整流变压器又称为“移相整流变压器”或“移相隔离变压器”。
在电网三相电压的情况下，为了使阀侧（整流后的低压直流侧）输出有更好的波形及减少谐波分量，我们往往采用多相的整流线路。
根据高压变频系统中串联的功率单元数量来设计其二次绕组的数量。
例如：功率单元串联数为6个．则需要移相整流变压器每一相设计18个低压绕组。
二次绕组采用延边三角形实现移相，整流出来的脉波数为36脉波。
由于移相整流变压器多二次绕组以及三角形接法的特点，决定了其二次绕组的抽头、接线很多，一般采用敞开式设计。
3．2 移相整流变压器的等效相数与谐波电流的关系采用移相整流变压器一方面是为了提高整流效率，也为了降低谐波分量，而后者往往是人们要进行考核的。
下面列出等效相数与谐波电流的关系，见表一表一移相整流变压器的等效相数与谐波电流的关系3. 3 移相原理3.3.1 常见的移相方式和工作原理整流变压器与电力变压器最大的不同点在于对等效相数的要求不同，为了提高电能质量，整流变压器的输出电压波形不像电力变压器，在一个周期内只有三个正弦脉波，而是根据网侧电压和装机容量确定在一周期内的脉波数，大型整流变压器的脉波数至少为6个，最多可12个。
所谓等效相数即为一周期内的脉波数P 。
如P=6，就是等效相数为6。
普通的整流变压器的脉波数最大只能达到6，对于大功率整流设备，为了提高功率因素，减小网侧谐波电流，必须提高整流设备的脉波数。
为此采用移相的方法来实现。
移相的目的是使整流变压器二次绕组的同名端线电压之间有一个相位移，从而提高整流设备的脉波数。
通常的移相的方式分为星角绕组移相、移相绕组移相、移相自耦变压器移相：1）星角绕组移相星角绕组移相又分为二次侧移相和一次侧移相两种。
（1）二次侧移相二次侧移相比较简单，它仅采用一台整流变压器，一次侧有一个联结成Y或D 的三相绕组，二次侧有两个分别联结成y和d 的二次绕组。
这两个二次绕组的同名端线电压之间的相位移为30°。
二次侧采用星角联结成的二次绕组，可以使整流电路的整流设备的脉波数提高一倍，如果采用桥式整流电路，则脉波数可达12。
但它也存在缺陷，星角联结的两个二次绕组的匝数比，理论上应为1：√3，实际上是做不到的，由于这两个绕组线电压之间存在差别，导致在二组整流器之间产生环流。
（2）一次侧移相为了克服二次侧移相所存在的缺点，可以采用一次侧移相。
一次侧移相需要采用二台整流变压器并联工作，这二台整流变压器的一次侧分别联结成Y或D,而二次侧均联结成y或d。
这二台整流变压器二次绕组同名端线电压之间的相位移也为30°，所以整机的脉波数也提高一倍。
2）移相绕组移相对于大功率整流设备来说，脉波数12已不能满足要求，必须采用脉波数更大的整流机组。
可以采用移相绕组进行移相，移相绕组设置在整流变压器的一次侧。
根据所需脉波数的不同，所需并联工作的整流变压器的台数及各台变压器的移相角也不同。
单台整流变压器脉波数为6时。
机组脉波数P与各台变压器的移相角度α的组合关系见表二。
表二脉波波数与各台变压器的移相角度α的组合关系一次侧移相绕组与主绕组联结方式有三种，即：曲折形、六边形和延边三角形。
3.3.2 本项目的移相方式和工作原理我们研发的这种移相整流变压器的移相的方式和工作原理不同与上述的几种形式。
它是在一台变压器上实现多脉波，最多可达54脉，甚至更多。
我们知道在电网三相电压的基础上，为了获得均匀分布多脉波阀侧电压，需要将每相阀侧电压在120内均匀展开。
我们采用一次侧绕组联结成Y接，二次侧由多个延边三角形的移相绕组并联在一台变压器上，由这些若干个延边三角形的移相绕组来得到所需要的不同的移相角度，从而得到单台移相整流变压器输出的脉波数P。
例如：18脉波移相整流变压器，在每个铁心柱上有9个延边三角形的二次侧绕组，它们的间隔为360/18=20°，即各个二次侧绕组的移相角度为+20°、0°、-20°。
如图二所示：图二 18脉波移相整流变压器的一、二次侧向电压向量图3．4 移相整流变压器的设计要点和计算方法这种移相整流变压器的计算方法与一般电力变压器的计算有很大的差异，根据我多年的设计经验和对移相整流变压器的研究，提出以下设计要点和计算方法：(1) 额定输出低压的确定移相整流变压器的额定低压取决于高压变频器的功率单元的承受电压。
例如，当高压变频器的功率单元(低压IGBT)的设计承受电压为690V，每相设计6个功率单元串联。
那么所对应的线电压(Y接)为6000V。
这样，移相整流变压器的额定输出低压也就确定为690V。
(2) 每一相的二次绕组数量的确定根据高压变频器功率单元串联个数和变压器容量大小，可分别为9副边、12副边、15副边、18副边或24副边或更多，以上述为例，每相设计6个功率单元，那么移相整流变压器的每一相的整流二次绕组的数量就为18个副边。
