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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。
移相变压器消电流谐波原理全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：移相变压器是一种用来改善电力系统中电流谐波的装置。
电力系统中存在着各种电器设备产生的谐波电流，这些谐波电流会影响系统的稳定性和可靠性，甚至会造成设备损坏。
移相变压器的原理是通过适当设计和连接，使电流谐波在设备内部移相并抵消，从而减少对电力系统的影响。
移相变压器的工作原理主要包括两部分：变压器的相位移动和对抗谐波电流。
在传统的变压器中，输入端和输出端的电流是同相位的，对系统产生的谐波电流没有衰减效果。
而移相变压器则通过改变变压器的连接方式和设计参数，使得输出端的电流相位比输入端的电流相位提前或者滞后一定角度，从而实现对抗谐波电流的效果。
移相变压器的设计需要考虑多种因素，包括系统的谐波特性、负载情况、功率大小等。
在最简单的情况下，可以通过改变变压器的接线方式来实现相位移动。
比如可以使用Y-△连接方式，或者在变压器中加入相位移动装置。
在复杂的情况下，可能需要使用特殊的设计软件来模拟和优化设计。
移相变压器的使用可以有效地减少系统中的电流谐波，从而提高系统的可靠性和稳定性。
通过合理的设计和安装，可以使得系统中的谐波电流得到有效地抑制，并且可以适应不同负载情况。
移相变压器还可以提高系统的功率因素，减少功率损耗，降低电能消耗。
第二篇示例：移相变压器是一种用于消除电网电流谐波的重要设备，它在电力系统中起着至关重要的作用。
在现代电力系统中，电流谐波是由非线性负载引起的，如电子设备、整流器和变频器等，这些负载会产生非正弦波形的电流，从而导致电网中电流谐波含量的增加。
电流谐波会给电网带来一系列问题，如变压器过热、线路损耗增加、设备功耗增加等，严重影响电网的稳定运行。
移相变压器的工作原理如下：当非正弦波形的电流通过移相变压器时，首先经过带有相位偏移的相移网络，该网络会对不同频率的谐波进行处理，使得谐波电流的相位与原谐波电压相位相同，形成谐波平衡电流。
这样一来，在电网中的电流谐波就会被消除掉，实现电网电流的谐波补偿，从而提高了电网的电能质量和稳定性。
高压变频器中移相整流变压器移相角的测量方法研究作者：陈栋来源：《科学与财富》2018年第10期摘要：在交流电机的控制中，变频调速技术因效率较高且不会产生谐波污染，成为最有前景的调速方式。
采用PWM技术的变频调速器是此技术的重点应用之一，其中移相整流变压器起到了不可或缺的作用，对此类特种变压器移相角的测量也显得相当重要。
关键词：移相整流变压器；变频器；移相角的测量1.变频器系统拓扑结构电动机的转速n=60*电源频率f（1-转差率S）/极对数P，变频调速技术是利用改变电动机定子电源频率f来改变电动机的转速n的调速方法。
转速n与频率f之间为线性关系，调速过程中没有节流作用以及励磁滑差产生的附加功率损耗，使得这种调速有无极、范围大、效率高、低损耗的特点。
采用PWM技术的变频调速器，是由多个功率单元串联多电平的拓扑结构。
以6kV五级变频器为例，每相有五个功率单元，每个功率单元输入经移相整流变压器移相的三相交流电压，经整流逆变后输出单相交流电压，五个功率单元串联叠加后输出改变频率的6kV电压，驱动电动机工作。
2.移相整流变压器的原理移相整流变压器的原理是将变压器副边分为多绕组形式，每个绕组采用延边三角形移相，从而使得二次绕组的同名端线电压之间有一个相位移。
根据变频器电压等级和容量大小的不同，整流脉波数各有不同：以ZTSGF_1600/6型6kV五级移相整流变压器为例，变压器原边绕组6kV，副边共15个绕组分为三相，通过延边三角形接法，分别有+24°、+12°、0°、-12°、-24°移相角度，每个绕组接一个功率单元。
移相整流变压器起到了电气隔离的作用，使得各功率单元相互独立从而实现电压串联，并且通过多重化整流逆变有效消除了谐波。
其副边绕组延边三角形联接及移相方式分为顺时针（正角度）和逆时针（负角度），联结及移相方式如图1：3.移相整流变压器移相角的计算方法本文以ZTSGF_1600/6型6kV五级移相变为例，讨论移相角的测量方法。
高压变频器移相变压器作用一、引言高压变频器移相变压器是一种电力传输设备，它在电力系统中起到了重要的作用。
本文将详细介绍高压变频器移相变压器的作用、原理及其在电力系统中的应用。
二、高压变频器移相变压器的概念高压变频器移相变压器是一种能够将电能从一个电路传输到另一个电路的设备。
它可以在不同的电压和频率下进行传输，并且可以调节输出电流和功率。
这种设备由高压变频器和移相变压器两部分组成，其中高压变频器主要负责将输入的交流电转换为直流电，而移相变压器则负责将直流电转换为需要输出的交流电。
三、高压变频器移相变压器的工作原理1. 高压变频器工作原理高压变频器是一种能够将输入交流电转换为直流电并调节其输出功率和频率的设备。
它主要由整流桥、滤波电容、逆变桥等部分组成。
当输入交流电通过整流桥后，会被转换为直流电并经过滤波后输出。
然后，逆变桥会根据控制信号调节输出直流电的频率和功率，并通过移相变压器输出需要的交流电。
2. 移相变压器工作原理移相变压器是一种能够将输入的直流电转换为需要输出的交流电的设备。
它主要由变压器、滤波电容和输出滤波电抗器等部分组成。
当直流电输入后，会经过变压器进行降压，并且通过滤波电容进行平滑。
然后，输出滤波电抗器会对输出交流电进行过滤，以保证其质量。
四、高压变频器移相变压器的作用高压变频器移相变压器在电力系统中有着非常重要的作用，主要包括以下几个方面：1. 调节功率高压变频器移相变压器可以根据需要对输入和输出的功率进行调节，从而保证系统运行时能够达到最佳状态。
2. 调节频率高压变频器移相变压器可以根据需要调节输出交流电的频率，从而适应不同地区和不同设备对于频率的要求。
3. 提高传输效率高压变频器移相变压器可以将输入和输出之间的传输效率提高到最大程度，从而保证系统的稳定性和可靠性。
4. 保护设备高压变频器移相变压器可以根据需要对输入和输出的电流进行限制，从而保护系统中的各种设备免受过载和短路等故障的影响。
综述高压变频器的重要配角—移相整流变压器
上海昊德电气有限公司 李登峰
摘要：H级干式整流变压器以其优越的电气性能、耐温性能、抗短路
能力及过载能力、环境友好型等优点，在新兴高科技产品—高压变频
器领域得到广泛应用。各变频器厂家的装配习惯不同，使得整流变压
器在结构形式上以及脉波数均有所不同。
关键词: 整流变压器 高压变频器 调速
1 引 言
高压变频调速技术近年来发展很快，在能源紧缺、环境问题日益
严重的今天，节能减排已经有了量化的考核指标。中压电机的调速方
式改为变频调速，已经作为通用节能技术在“十一²五”将加以重点
推广。电动机的转速n与电源频率f、转差率s、电机极对数p的关
系为n=60f（1－s）/p，由于n与f之间为线性关系，这种调速具有无
级、宽范围的特点，而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。有资料统计，通过变频调速，节电效果可达30%以上。
2 H级干式整流变压器更适合于高压变频器
由于高压变频器的拓扑结构目前呈现多样化，以西门子(原
ASIRobicon)技术为代表的级联式多重化技术，基本可以做到完美无
谐波，它采用整流变压器将多个低压模块叠加(串联)而形成高压输
出，功率器件采用IGBT，目前国内绝大多数高压变频器厂家都是采
用这种技术，也包括日本的东芝、三菱、日立公司等。ABB公司的
ACS5000系列变频器是三电平拓朴结构，36脉波的整流变压器共有
6个移相组，每2个移相组为一个变频单元供电，功率器件为IGCT，
ABB还有一种变频器采用12脉波整流逆变技术，其变压器采用三绕
组形式。以AB(Rockwell)为代表的18脉波整流逆变技术，不同于
ASIRobicon和ABB，其需要整流变压器采用三分裂形式。
高压变频器是一个成套设备，有变压器单元柜、功率单元柜、控
制单元柜组成，还有的带有旁路柜等。由于整流变压器是放在柜内，
需要变压器的耐热等级高、散热好、过载能力强。
H级干式整流变压器耐温等级为180℃，主要绝缘材料为Nomex
纸，该绝缘纸是美国杜邦公司的专利产品，是一种以芳香酰胺纤维为
基础的合成绝缘材料，本身为C级，耐温在220℃。 Nomex纸还有
许多优点，是极佳的电气绝缘材料，用其制造的变压器可以防潮、阻
燃，对环境适应性好，而且变压器尺寸紧凑，占用空间小，变压器抗
冷热冲击、抗短路能力、抗过电压能力均好于其它类型变压器。特别
是H级整流变压器的制造工艺和产品结构特点，对于需要多个抽头，
结构复杂的多个移相绕组的整流变压器来说，具有非常明显的优势，
使其制造加工周期短、成本低、真空压力浸渍(VIP)后绕组刚性好、
机械强度得到保证，同时，由于有漆膜覆盖在绝缘材料表面，提高了
变压器的防潮能力。
3 多重化技术通过变压器得以实现
完美无谐波变频器是通过整流变压器的多个移相组将各二次绕
组形成相位差, 各移相组分别为相应的功率单元供电, 实现了输入多
重化功效，在这些单元内完成整流、逆变、变频，然后再进行叠加。
有了多个移相，就可以消除各单元产生的谐波对电网的污染，这就是
完美无谐波变频器的基本工作原理。整流变压器作为这一技术的重要
配角，是伴随高压变频器的出现而得到迅速发展。根据变频器单元数
和电压等级的不同，移相整流变压器输出绕组数和电压也不同，3kV
的多采用3级，移相分为0°、±20°，每移相组电压为630V； 6kV
的多采用6级，移相分为±5°、±15°、±25°，每移相组电压为
630V；也有采用5级或7级，5级时移相角为0°、±12°、±24°，
电压为710V；7级时移相角为0°、±8.57°、±17.14°、
±25.71°，电压为490V；10kV的多采用8级，移相分为
±3.75°、±11.25°、±18.75°、±26.25°， 每移相组电压为
720V，也有采用9级和10级等。
理论上讲，级数越多，变压器输入侧的谐波越少，对电网的污染
越小，但级数多，高压变频器的功率单元就多，增加了制造成本，所
以上述级数是各变频器厂家普遍采用的。ABB的ACS5000变频器所
需变压器在结构上要与上述的简化一些；12脉波和18脉波的整流变
压器多采用分裂方式，适用于ABB和AB公司的高压变频器。
4 各变频器厂家的整流变压器结构差异
由于各变频器厂家技术和安装方式的不同，整流变压器在结构上
有较大差异，分别有以下几种；
(1) 以西门子（原ASIRobicon）为代表的整流变压器采用两种结构形
式。小容量采用立式结构，变压器设计紧凑、占空小、工艺性好、
机械强度高、散热好、过载能力强。大容量采用常规的卧式，便
于制造和安装使用。图1的a)、b)是其两种结构形式。
a) 结构一 b) 结构二
图1 原ASIRobicon为代表的整流变压器
(2) 北京利德华福电气技术有限公司的整流变压器采用常规的卧式结
构。有集中的端子板，布置在变压器的左侧或右侧，便于接线。
各移相组采用沿边三角形移相，角内封角线用NZB型纸包电磁线。
见图2。
图2 北京利德华福的整流变压器
(3)以广东明阳龙源电力电子有限公司和湖北三环发展股份有限公司
为代表的几家变频器厂家，在变压器结构上与北京利德华福电气技术
有限公司的整流变压器基本类似，只是在变压器上增设了挡风板。见
图3。
图3 与广东明阳龙源和湖北三环配套的整流变压器
(4)东方日立（成都）电控设备有限公司的变压器移相组封角线采用
耐高温150℃、耐压7500V的电缆，挡风板设置在上部三分之一处，
见图4
图4东方日立（成都）用的整流变压器
(5)日本东芝公司的变压器要求采用方线圈结构，以减小宽度方向尺
寸，底部配置小车轮，便于现场安装移动。各移相组的接线用端子集
中布置在变压器的左或右边，见图5。
图5 日本东芝公司用的变压器
(6)图6、7是ABB和AB公司配套用的12脉波和18脉波整流变压器。
图6 12脉波整流变压器 图7 18脉波整流变压器
(7)对整流变压器附件的要求
一般对于整流变压器附件的要求为配风机和温控器，温度传感器
多采用PT100探头，该探头埋设在变压器的最热点，通过它向温控
器或温控箱传递温度信号，温控器三相巡显温度。温控器设置3个控
制点，分别起动风机、过温报警、超温跳闸功能。有厂家要求埋设带
有常闭触点的温度开关，直接通过温度开关提供温度信号控制变频器
的运行和停止。12脉波和18脉波的变压器基本带有不同防护等级的
外壳，可与变频器分开放置。
5整流变压器系列化进程
根据中压电机的功率和电压等级，变频器所需整流变压器已逐步
系列化。作为一个新的系列产品，目前尚未有针对性的性能标准，变
压器行业有个变流变压器的专业标准JB/T8636-1997，干式变压器的
国家标准GB6450-1999可以作为通用标准部分采用。针对各变频器
厂家都分别有一套具体的技术要求，来指导变压器的生产和设计。目
前这类产品的发展趋势是向单台大容量如6000kVA以上，不同的使
用场合如高海拔、湿热地区、海洋平台、以及电源频率为60Hz的国
家等。
6整流变压器的市场集中度较高
由于中压电机在使用中所扮演的重要角色，要求变频调速系统相
当可靠，也就对整流变压器的可靠性提出了很高的要求。变频器厂家
在选择变压器配套生产厂家时，首先看业绩，然后再看硬件。这类变
压器在电磁计算和结构设计中，有许多与普通变压器不同之处，与其
它整流变压器相比，也有不少特殊的地方，例如如何在多谐波含量的
情况下保证变压器的热点温升符合绝缘等级的要求；又如何通过二次
阻抗的计算来减少谐波电流；制造过程中怎样将看似错综复杂的二次
出线布置得有条不紊，以保证各部分绝缘水平等等，都是需要认真解
决的重要问题。所以，生产整流变压器这一产品的入门坎较高，目前
国内市场主要集中在3~4家变压器厂家。其中，上海昊德电气有限公
司进入这一领域较早，技术已经成熟、质量比较稳定、产能提升较快，
市场占有率接近60%，年生产各种整流变压器达600~800台，有十几
家高压变频器公司与其配套，单台最大容量已经做到7000kVA，电源
频率也可做到60Hz，电压等级覆盖了10kV级以下中压各个等级，并
与接在电机出口电压13.8kV的变频器配套过整流变压器。上海昊德
电气有限公司在这类产品的研发生产方面有自主知识产权，拥有多个
专利技术。
7结束语
移相整流变压器与高科技节能产品—高压变频器配套，使得其本
身也具有了高科技的概念，发展的前景很好。又由于从事这类产品的
技术人员不多，在产品的设计计算方面还有许多课题需要进一步理论
研究，如漏磁场、温度场、谐波含量、二次阻抗、更大容量的产品冷
却散热方式、多种移相方式、多种结构形式等。都是要在近期尽快解
决的重要问题，通过努力，我公司一定会交出优秀的答卷的。
参考文献
[1] 李登峰.高压变频装置配套用移相整流变压器.变频器世界,2007(3)
[2] 李登峰.H级干式变压器（OVDT）一种新型绿色环保产品.杂志名称??，出版
时间？
作者简介
李登峰（1964-）男 上海昊德电气有限公司总工程师，1985年毕业于湖南大
学电机专业，工学学士，长期从事变压器设计和制造技术研究工作
