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1、湖南大学硕士学位论文多绕组移相整流变压器的设计研究姓名：周凌申请学位级别：硕士专业：电力电子与电力传动指导教师：黄守道20070425多绕组移相整流变压器的设计研究 摘 要 摘 要 随着能源消耗的日益增长，节能技术越来越受到国家的重视。在国家节能政策中明确提出了大力推广高压变频器的使用。高压变频器是实现高压电动机无级调速，满足生产工艺过程对电动机调速控制要求的专用电器，它的广泛应用对于提高产品的数量和质量，节约能源，降低成本有着重要的意义。 由于多绕组移相整流变压器的二次线圈互相存在一个相位差，实现了输入多重化，由此可以消除变频器各单元产生的谐波对电网的污染，是高压变频器成为“绿色”电力电子产
2、品的重要组成部分。 本文以高压变频器中多绕组移相整流变压器为主要研究对象，进入了深入的研究，主要包括以下几方面： 1、对移相整流变压器的研究现状和发展趋势作了较为全面的综述，介绍了移相整流变压器在高压变频器中的作用。 2、分析了多绕组移相整流变压器的移相原理。研究了多绕组移相整流变压器励磁涌流产生的原因、后果及如何解决。 3、 分析了 ZTSG530/6 移相整流变压器的主要参数计算、 结构设计。 用 Visual C+编程语言开发了多绕组移相整流变压器的电磁设计软件。 4、对多绕组移相整流变压器的电磁场进行了详细的分析，运用电磁场有限元分析软件 Maxwll 3D 对 ZTSG530/6 移
3、相整流变压器样机的瞬态磁场进行分析。 5、根据设计，研制出样机并试验，得出试验数据，并对比分析了电磁设计软件的计算结果、试验结果和有限元分析结果，验证了所设计样机数据的合理性。 关键词：高压变频器；电磁设计；移相整流变压器；VC+；有限元分析 - - II硕士学位论文 Abstract With the increasing consume of energy resources. The country pay more and more attention to save on energy technology. It has put forward for using high-vol
4、tage frequency converter at utmost extend. The high-voltage frequency converter is an exclusive electric appliance that can realize stepless timing of high-voltage electromotor and satisfy electromotor timing control for space require in the course of product craft. The abroad apply of high-voltage
5、frequency converter have important meaning for improve the quantity and quality of products, economized on energy and reduce the cost. In the secondary winding of multi-winding shift-phase rectify transformer have a phase difference, so realized mulriple input. So it is can clear up the harmonic pol
6、lution of electricity net which caused by each cells of frequency converter. It is an very important composing part for high-voltage frequency converter become “green” electronic product. In this article .A comprehensive research on the multi-winding shift-phase rectify transformer of high-voltage f
7、requency converter. The main items as follow: 1. Summarized the research status and development tendency of the multi-winding shift-phase rectify transformer, introduced the action of multi-winding shift-phase rectify transformer in the high-voltage frequency converter. 2. Analyse the shift-phase pr
8、inciple of the multi shift-phase rectify transformer. Simultaneity. Research the reasons, result and how to solve of excitation flow of multi-winding shift-phase rectify transformer. 3. Analyse the main parameter calculate and design the frame of ZTSG530/6 shift-phase rectify transformer. The electr
9、omagnetism design software have been empoldered of the multi shift-phase rectify transformer by the Visual C+. 4. The multi shift-phase rectify transformers electromagnetic field have been analyzed in detail .And used Maxwell 3D to analyze the ZTSG-530/6 shift-phase rectify transformers static trans
10、ient electromagnetic field . 5. In terms of the design and got specimen , Test the specimen and got the test data .The test data、 calculative result of electromagnetism design software and result by FEA are compared. Convinced the validity of the designed specimen data. Key Words: High-Voltage Frequ
11、ency Converter; Electromagnetism Design; Shift-Phase Rectify Transformer; Visual C+; FEA - - III湖 南 大 学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名： 日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学
12、位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 1、保密，在_年解密后适用本授权书。 2、不保密。 （请在以上相应方框内打“” ） 作者签名： 日期： 年 月 日 导师签名： 日期： 年 月 日 I硕士学位论文 第 1 章 绪 论 本章简要介绍了多绕组移相整流变压器的研究现状、发展趋势和移相整流变压器在高压变频器中的作用，课题研究的目的和意义以及来源和本文研究的主要内容。 1.1 多绕组移相整流变压器的
13、研究现状和发展趋势 随着高压变频器的迅速发展，移相整流变压器的研究也越来越得到了重视，其发展速度也很快，在国外像西门子、ABB、三菱公司、美国ROBINCON公司等在 移 相 整 流 变 压 器 上 做 的 脉 波 数 不 仅 高 ， 而 且 在 容 量 上 也 很 高 ， 达 到 了400000KVA以上。同时，在国外大力发展移相整流变压器计算机辅助设计，某些企业已将变压器的机辅设计发展到了一个较为完善的程度。从电磁计算、结构参数的优化，到实体造型设计和装配设计，都能在计算机上实现可视化设计，并能进行装配干涉检查和质量性能分析， 在变压器节能和成本上取得了很大的成就1。 我国由于对高压变频器
14、的研究比国外起步晚，因此在移相整流变压器研究设计上面很多地方都要落后国外。但国内通过“八五” 、 “九五”科技攻关，也取得了飞速的发展，但大多数是在中小型容量方面，而能够做大型移相整流变压器的企业却不多，目前国内只有河北保定天威集团研制的大容量移相变压器容量达到了 30 万KVA2。但在某些特殊的应用场合，如在变频调速装置、冶金行业等需要的多绕组移相整流变压器大多数是通过进口。就目前用于变频器中的移相整流变压器在全国市场总需求约是 1 亿个左右，每年大约需要 400600 台。但我国的移相整流变压器仍处在启动期，因此在许多方面还有待于进一步研究和提高。 多绕组移相整流变压器作为一种新的变压器产
15、品，应市场需求而诞生，并且发展很快。就世界范围来看，多绕组移相整流变压器都向系列化方向发展，同时为了减少谐波含量，移相整流变压器的相数做的越来越大，其容量也向高层次发展。在工艺上采用新技术提高绕组的机械强度和耐潮、耐污、防火、抗辐射性能，增强抗突发短路的能力，采用阶梯步迭铁心接缝技术降低噪声。同时更加注重计算机优化设计，使变压器更加节能，加大了对智能化方面的研究，力求使变压器具有数据处理、状态控制、状态显示等功能3 4。 1.2 多绕组移相整流变压器的作用 近年来，由于高压变频器的迅速发展，移相整流变压器也得到了很大的发展。- - 1多绕组移相整流变压器的设计研究 多绕组移相整流变压器作为高压
16、变频器配套元件，有着关键的作用。 1.2.1 高压变频器的简单介绍 按国际惯例和我国国家标准对电压等级的划分，对供电电压10kV时称高压，1kV10kV时称中压。我们习惯上也把额定电压为 6kV或 3kV的电机称为“高压电机” 。由于相应额定电压 1kV10kV的变频器有着共同的特性，因此，我们把驱动 1kV10kV交流电动机的变频器称之为高压变频器5。 由于技术和经济的原因， 高压变频器没有像低压变频器那样有近乎统一的拓扑结构。根据高压组成方式，可分为高高型和高低高型；根据有无中间直流环节，可分为交交和交直交变频器；交直交变频器中，按中间直流滤波环节的不同，可分为电压型和电流型。下面简单介绍一下高压组成的两种方式。 （1）高高型。此种方式分为两种形式：一种是采用多个元件直接串联的方法，实现输入及输出高电压；另一种是采用多个功率单元串联的方式实现高电
