1♀☿☼☀☁☂☄、進線電抗器與串聯電抗器的工作原理

進線 電抗器與串聯電抗器的作用是用來削弱或消除電力半導體變流裝置和非線性負載產生的諧波電流和電壓對供電系統的影響ⅲⅳⅴⅵⅶⅷⅸⅹⒶⒷⒸⒹ。考慮到三相對稱供電系統中一般以5ⓊⓋⓌⓍⓎⓏⓐⓑⓒⓓⓔⓕⓖⓗⓘⓙ、7✵✶✷✸✹✺✻✼❄❅、11和13次諧波含量較大且對系統影響較為嚴重✤✥❋✦✧✩✰✪✫✬✭✮✯❂✡★✱✲✳✴，故進線電抗器與串聯電抗器可主要針對綜合削弱這幾次諧波來設計✵✶✷✸✹✺✻✼❄❅。其工作原理可由圖1所示電路接線圖及相量圖說明⑰⑱⑲⑳⓪⓿❶❷❸❹❺。

如圖1(a) 所示⒥⒦⒧⒨⒩⒪⒫⒬⒭⒮⒯⒰⒱⒲⒳⒴⒵❆❇❈❉❊†☨✞✝☥☦☓☩☯，將一相電流I分為2個支路電流I1和I2☧☬☸✡♁✙♆。，、＇：∶；。通過適當選取移相繞組的匝數和接線方式可使支路電流的基波和I1相對于相電流基波I1 分別移相a 角和－a 角㈠㈡㈢㈣㈤㈥㈦，則基波相電流與支路電流的相量關系如圖1(b)所示ⓚⓛⓜⓝⓞⓟⓠⓡⓢ。由于a 角較小✤✥❋✦✧✩✰✪✫✬✭✮✯❂✡★✱✲✳✴，總的相電流基波即采用移相后對基波電流的影響不大✵✶✷✸✹✺✻✼❄❅。然而ⓚⓛⓜⓝⓞⓟⓠⓡⓢ，采用移相接法對諧波分量的影響卻較大㈧㈨㈩⑴⑵⑶⑷⑸⑹⑺⑻⑼⑽⑾⑿⒀⒁⒂。以5次諧波電流為例☈⊙☉℃℉❅，2支路的5次諧波電流相對于相電流基波I1 分別被移相5a 和－5a 角①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩⑪⑫⑬⑭⑮⑯，如圖1(c)所示㊀㊁㊂㊃㊄㊅㊆㊇㊈㊉，由于接近于大小相等和方向相反♦☜☞☝✍☚☛☟✌✽✾✿❁❃，使來自負載端由于半導體變流器或非線性負載產生的5次電流諧波接近互相抵消❣❦❧♡۵，從而減輕或削弱了負載諧波電流對供電系統的影響ⓚⓛⓜⓝⓞⓟⓠⓡⓢ。

2①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩⑪⑫⑬⑭⑮⑯、******移相角的確定

由上面分析可知♦☜☞☝✍☚☛☟✌✽✾✿❁❃，通過選取某個特定的移相角可消除某次諧波電流的影響❋❀⚘☑✓✔√☐☒✗✘ㄨ✕✖✖⋆✢✣，如取a =18度⑰⑱⑲⑳⓪⓿❶❷❸❹❺，則可消除5次諧波ⓚⓛⓜⓝⓞⓟⓠⓡⓢ。想通過選定某個特定的移相角來同時消除多次諧波帶來的影響是不可能的⑰⑱⑲⑳⓪⓿❶❷❸❹❺。要想通過選定某個特定的移相角同時對幾次諧波都有較好的削弱作用ⓊⓋⓌⓍⓎⓏⓐⓑⓒⓓⓔⓕⓖⓗⓘⓙ，必須綜合考慮移相角對各次諧波的影響①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩⑪⑫⑬⑭⑮⑯。不同移相角對基波和5웃유ღ♋♂、7⒜⒝⒞⒟⒠⒡⒢⒣⒤、11和13等主要次諧波的衰減作用如圖2示❋❀⚘☑✓✔√☐☒✗✘ㄨ✕✖✖⋆✢✣。考慮到5次和7次諧波分量通常比11和13次諧波含量大且對供電系統的影響更為嚴重ⅲⅳⅴⅵⅶⅷⅸⅹⒶⒷⒸⒹ，可選取移相角a≈11度⓱⓲⓳⓴⓵⓶⓷⓸⓹⓺⓻⓼⓽⓾。

3ⓣⓤⓥⓦⓧⓨⓩ、進線電抗器與串聯電抗器的結構和移相繞組聯結方式

三相進線電抗器與串聯電抗器的繞組接線原理如圖3所示✤✥❋✦✧✩✰✪✫✬✭✮✯❂✡★✱✲✳✴。圖中X❣❦❧♡۵、U1和U2端✺ϟ☇♤♧♡♢♠♣♥，Y㊀㊁㊂㊃㊄㊅㊆㊇㊈㊉、V1和V2端及Z✤✥❋✦✧✩✰✪✫✬✭✮✯❂✡★✱✲✳✴、W1和W2端所在的三組線圈分別繞在同一鐵心柱上ⓣⓤⓥⓦⓧⓨⓩ，各移相繞組的電壓相量和同一鐵心繞組間的同名端也被表示出來⒥⒦⒧⒨⒩⒪⒫⒬⒭⒮⒯⒰⒱⒲⒳⒴⒵❆❇❈❉❊†☨✞✝☥☦☓☩☯。通過繞組匝數的調整和相間換接⒔⒕⒖⒗⒘⒙⒚⒛ⅠⅡⅢⅣⅤⅥⅦⅧⅨⅩⅪⅫⅰⅱ，可獲得所需移相角①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩⑪⑫⑬⑭⑮⑯。三相進線電抗器與串聯電抗器的鐵心一般可采用兩種結構型式웃유ღ♋♂，即如圖4所示的由3個獨立鐵心構成的三相進線 電抗器與串聯電抗器和采用單一五柱式鐵心的三相進線 電抗器與串聯電抗器⑰⑱⑲⑳⓪⓿❶❷❸❹❺。

具有3個獨立鐵心的三相進線電抗器與串聯電抗器的優點是結構簡單和易于制造☾☽❄☃，與圖4(b)所示五柱式鐵心結構相比①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩⑪⑫⑬⑭⑮⑯，缺點是用鐵量大㈠㈡㈢㈣㈤㈥㈦。五柱式鐵心相當于圖4(a)所示3個獨立的單相電抗器ⓊⓋⓌⓍⓎⓏⓐⓑⓒⓓⓔⓕⓖⓗⓘⓙ，不采用傳統的三柱式鐵心而增加兩個小截面的心柱是為諧波磁通（主要是由3的倍數次諧波電流產生的零序磁通）提供通路ⒺⒻⒼⒽⒾⒿⓀⓁⓂⓃⓄⓅⓆⓇⓈⓉ，以減小諧波磁場的影響和改善電磁兼容性㊀㊁㊂㊃㊄㊅㊆㊇㊈㊉。與基波磁通相比⒃⒄⒅⒆⒇⒈⒉⒊⒋⒌⒍⒎⒏⒐⒑⒒⒓，零序磁通相對較小☧☬☸✡♁✙♆。，、＇：∶；，故可采用小截面❣❦❧♡۵。顯然❻❼❽❾❿⓫⓬⓭⓮⓯⓰，采用五柱式鐵心可以節省鐵心材料☧☬☸✡♁✙♆。，、＇：∶；。

4㊀㊁㊂㊃㊄㊅㊆㊇㊈㊉、移相繞組電壓與匝數的確定

圖3所示的三相進線 電抗器與串聯電抗器繞組電壓的相量關系如圖5所示♦☜☞☝✍☚☛☟✌✽✾✿❁❃。設電氣中性點為O❣❦❧♡۵，UX為A相輸入相電壓ⓣⓤⓥⓦⓧⓨⓩ，而UV1和UV2分別輸出移相電壓ⓊⓋⓌⓍⓎⓏⓐⓑⓒⓓⓔⓕⓖⓗⓘⓙ。因三相進線電抗器與串聯電抗器的三組繞組呈對稱連接⒥⒦⒧⒨⒩⒪⒫⒬⒭⒮⒯⒰⒱⒲⒳⒴⒵❆❇❈❉❊†☨✞✝☥☦☓☩☯，故其它兩組線圈移相規律與A相相同并互差120度㈠㈡㈢㈣㈤㈥㈦。顯然⑰⑱⑲⑳⓪⓿❶❷❸❹❺，對于不同的供電電源電壓及不同的移相角☧☬☸✡♁✙♆。，、＇：∶；，移相繞組上的電壓UAX☾☽❄☃、UBY和UCY是不同的ⅲⅳⅴⅵⅶⅷⅸⅹⒶⒷⒸⒹ。設移相繞組上電壓的有效值為由式(4)可確定移相繞組的電壓和匝數㈠㈡㈢㈣㈤㈥㈦。

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