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多相整流技术在t―HVDC上应用 　　【摘要】传统三相整流器由于输入电流中含有大量的谐波含量，对电网带来了较大的危害。多相整流技术可以有效降低输入电流的谐波含量THD，同时具有可靠性高、高功率因数和高效率等优点。本文详细分析了使用在我公司生产的t-HVDC上的24脉变压整流器的网侧电流谐波含量以及平衡电抗器在整流电路中的工作原理，利用 Saber 软件建立了其仿真和通过样机实际测量结果验证了多相整流技术在有效降低输入侧电流谐波、高功率因数、高可靠性和高效率特性。 　　【关键词】24脉变压整流器;平衡电抗器;谐波;多脉波整流 　　1.t-HVDC主整流器技术路线 　　根据YD/T 2378-2011规范，240V高压直流电源HVDC中的整流模块网侧技术条件如下： 　　1.1 电流谐波 　　表1 电流谐波成份 　　项目 技术要求 　　电流谐波成份（100%负载） ≤5% 　　电流谐波成份（50%负载） ≤10% 　　1.2 功率因数 　　表2 功率因数 　　项目 技术要求 　　输入功率因数（100%负载） ≥0.99 　　输入功率因数（50%负载） ≥0.98 　　1.3 效率 　　表3 效率 　　额定输出电流（A） 技术要求 　　效率（100%负载） ≥ 92% 　　效率（50%负载） ≥ 91% 　　鉴于上述的技术条件，在目前高频整流模块N+1的叠加系统的技术体制外，我们应用了24脉整流系统的技术体制。而24脉整流系统是由24脉移相变压器与4个全桥整流器，平衡电抗器组成，其输出直流电压波形在一个交流周期内有24个脉冲波头。由于各组三相输入电压间的相移，使得各三相整流桥产生的谐波有部分可以相互抵消，从而有效地降低了系统输入电流的谐波（THD）、提高了系统功率因数和系统效率，以及降低了输出电压脉动。 　　同时由于24脉多相整流技术具有过载能力强、运行可靠性高等优点，提升了系统整体的稳定可靠性。本文以24脉冲变压整流器为研究对象，首先分析了网侧电流谐波含量，建立其 Sabe仿真模型，分析了移相变压器和平衡电抗器的设计，并给出了部分仿真波形和实测数据。 　　2.24脉整流网侧输入电流分析 　　由图1所示为24脉变压整流器电路原理图，三相交流电源输入至移相变压器产生了相位相差15°的24脉电压，24脉电压经过四组整流桥，经过平衡电抗器PL后输出至负载。平衡电抗器的作用是保证系统的每个瞬间4组整流桥都有输出。24脉整流有效的抑制了网侧输入电缆的谐波和输出电流脉动。网侧谐波仅含24k±1次（k=1，2，3，4，5…）输出电源仅含24k次谐波，幅值与次成反比。 　　图1 24脉主整流器原理图 　　三相网侧电压表达式： 　　VA= Vm sin（ωt） （1） 　　VB= Vm sin（ωt-120O） （2） 　　VC= Vm sin（ωt+120O） （3） 　　经过移相主变压器后，得到4组相差15o的三相电压，其中A相： 　　Va1= Vm sin（ωt+п/24） 　　Va2= Vm sin（ωt-п/24） 　　Va3= Vm sin（ωt+п/8） 　　Va4= Vm sin（ωt-п/8） （4） 　　b，c相（2）（3）类推 　　考虑输出端采用了足够电感量的输出平衡电抗器，保证了三相副边的每个线圈电流呈120o输出方波（电抗器的电流不会突变的假设）4组整流桥输入电流依次差15o，经过傅里叶分解，第一组桥输入电流可以如下函数表达： 　　（5） 　　其他的整流桥仅差一个固定的角度。我们的4个整流桥输出电流由于输出电压是完全一样，所以电流是相同的，均是输出电流Io/4。可以推出网侧的A相电流： 　　（6） 　　第N次谐波的幅值AN： 　　 　　（7） 　　我们将n=5，7，11，13，17，19，代入，An=0。可以验证，IA的谐波仅有24K±1次; 　　即：23，25，47，48…次，并且幅值大大减小，频率最低可达f23=1150。其余的IB，IC类同于IA。 　　3.24脉主整流变压器系统 　　3.1 变压器结构 　　根据图1技术要求，24脉变压器副边的结构。 　　图2 副边绕组矢量图 　　图2的副边绕组由粗线表示;细线表示输出电矢量。1绕组电矢量1点钟;2绕组电矢量12点钟;3绕组电矢量12点半，4绕组电矢量11点半。各绕组的输出相差15o。傅里叶分析导出的低次谐波是各绕组整流器波形相互抵消所消失的的，这里在工程上要达到上述要求是困难的，但是这在理论上是必须要达到的要求，实践证明;工程上，四绕组输出电压误差只要控制在±0.25%内，延边绕