摘 要

随着电网的不断发展，不断并联电网，电网系统越来越庞大，由此产生的谐波污染极大的影响了电网的稳定性。移相变压器(简称移相变)作为潮流控制的重要手段之一，其作为高压变频器的重要组件，使得高压变频器能够实现多重化输入以及有效的减少输入谐波，这对于电网的发展具有十分重要的意义。

本文主要研究了移相变压器移相的工作原理，在给定技术条件下移相变压器的效率、温升、短路阻抗、电压偏差、电压波动率、角度偏差等重要参数的电磁计算、开展了1000KVA移相变压器模型试制，通过模型试制研究了1000KVA移相变压器的工艺方案，绘制出了移相变压器的工艺流程图。对移相变压器空载时的运行状况进行了仿真分析，分析其磁力线分布及磁流密度确定空载运行稳定。研究了1000KVA移相变压器的试验方案及试验原理，通过试验验证模型的设计参数及仿真分析结果。

通过开展上述研究，掌握了1000KVA移相变压器的关键技术。

关键词：移相变压器；电磁计算；maxwell仿真；试验；

Abstract

With the continuous development of the power grid, the grid is continuously connected, and the power grid system is getting larger and larger. The resulting harmonic pollution greatly affects the stability of the power grid.Phase shifting transformer (referred to as phase shifting) is one of the important means of power flow control. As an important component of high voltage frequency converter, high voltage frequency converter can realize multiple inputs and effectively reduce input harmonics，which is of great significance for the development of the power grid.

This paper mainly studies the working principle of phase shifting transformer phase shifting, electromagnetic calculation of important parameters such as efficiency, temperature rise, short circuit impedance, voltage deviation, voltage fluctuation rate and angular deviation of phase shifting transformer under given technical conditions. The prototype of 1000KVA phase-shifting transformer was developed. The process plan of 1000KVA phase-shifting transformer was studied through model trial production, and the process flow chart of phase-shifting transformer was drawn. The electromagnetic field simulation of the operating condition of the phase-shifting transformer under no-load is carried out, and the maxwell simulation and magnetic flux density are analyzed to determine the stability of the no-load operation. The test scheme and test principle of 1000KVA phase shifting transformer are studied. The design parameters and simulation analysis results of the model are verified by experiments.

Through the above research, the key technologies of the 1000KVA phase shifting transformer were mastered.

Key Words：Phase shifting transformer; electromagnetic calculation; maxwell simulation; test;

目录

第1章 绪论 1

1.1 移相变压器研究背景 1

1.2 移相变压器现状 1

1.3移相变压器未来发展趋势 2

第2章移相变压器技术参数与结构设计 4

2.1技术条件 4

2.2 整体结构设计 6

第3章电磁计算 10

3.1多脉波移相变压器工作原理 10

3.2铁心直径选取 11

3.3线圈匝数计算 14

3.4电压与角度偏差计算 15

3.5 电密计算 16

3.6线圈轴向与幅向的计算 18

3.7 直流电阻 24

3.8导线重量 25

3.9设计总损耗 26

3.10设计效率 29

3.11阻抗计算 30

3.12电压波动率计算 31

3.13温升计算 31

3.14耐压计算 36

第4章移相变压器的仿真分析 37

4.1仿真软件介绍 37

4.2仿真分析过程及结果分析 37

4.3结论 48

第5章移相变压器的工艺方案 50

图5.1 工艺流程图 50

第6章移相变压器的试验方案 51

6.1试验数据 51

6.2试验结论 55

结论与展望 58

致谢 59

参考文献 60

第1章 绪论

1.1 移相变压器研究背景

当前，随着人们用电多来越多，我国电网也在不断发展，电网在不断并联后变得越来越庞大，随着远距离输电的发展，对供电电压等级也提出了新的要求，变得日益复杂的电网运行方式，这都需要我们提高电网安全稳定运行水平，提高电网的潮流控制。因此，如何减少电网发展带来的谐波污染，改善电网潮流引起的电网稳定性问题成为电网持续发展过程中亟待解决的问题。

基于这样的背景下，研究出了高压变频器，高压变频器在技术上主要采用低耐压器件的多重化技术和高耐压器件的多电平技术。一般以第一种使用较多，采用级联扩容方式的高压变频器又称完美无谐波变频器。高压变频器的原理是采用移相变压器，该变频器对电网谐波污染小，输入功率因数高，不必采用输入滤波器和功率因数补偿装置。输出的波形好，不存在由谐波引起的电动机附加发热和转矩脉动、噪声和共模电压等问题，可以使用普通的异步电动机。

移相变压器作为高压变频器的重要组件，在这样的背景下也得到了快速发展，现在移相变压器已经是各大变压器制造厂家的重要研发方向，各大变压器制造厂家都调整了其经营运行模式，提高移相变压器所占研发资金比例，以期望在这样的大环境下提高自己公司产品的竞争力，因此，移相变压器的飞速发展已属必然的趋势。

1.2 移相变压器现状

自从20世纪30年代美国研制出第一台移相变压器，时至今日，移相变压器还在不断飞速发展;由传统的控制分接开关实现移相机械式移相变压器；到解决了传统移相变压器使用寿命短，响应速度慢问题的晶闸管式移相变压器，这种混合式开关的移相变压器，响应速度块，可以明显改善系统运行状态下的性能。近7年来见图1.1可知，国外主要通过移相变压器的继电器保护和算法研究变压器实际应用过程中的故障分析。也有研究方向在于增强移相变压器谐波控制能力和交流线圈绕组损耗方面。这为移相变压器后续发展提供了可靠的理论依据