阻抗匹配平衡變壓器的仿真分析

張振麗

摘 要：文章以阻抗匹配平衡變壓器為研究對(duì)象，采用Matlab/Simulink軟件作為仿真平臺(tái)，搭建仿真模型，分析其電流不平衡度；分析負(fù)載在正常及短路狀態(tài)下，三相側(cè)的電流和二次側(cè)電壓和二次側(cè)電流的變化情況。

關(guān)鍵詞：阻抗匹配平衡變壓器；電流不平衡度；仿真分析

中圖分類號(hào)：TM41 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2017）23-0032-02

1 概述

我國電氣化鐵路由110kV及以上電壓等級(jí)的系統(tǒng)供電，該高壓系統(tǒng)屬于大電流接地系統(tǒng)，隨著高速、重載機(jī)車負(fù)荷的增加，要求牽引變壓器向高電壓、大容量發(fā)展[1]。在此基礎(chǔ)上，以阻抗匹配平衡變壓器為研究對(duì)象，采用Matlab/Simulink軟件作為仿真平臺(tái)，分析其電流不平衡度，負(fù)載在正常及短路狀態(tài)下，三相側(cè)電流和二次側(cè)電壓和二次側(cè)電流的變化情況。

2 阻抗匹配平衡變壓器的仿真模型

阻抗匹配平衡變壓器三相側(cè)構(gòu)成Y型聯(lián)結(jié)，二次側(cè)在三角形接線中間一相的兩端，各增加一個(gè)外援支臂，其匝數(shù)為三角形繞組匝數(shù)的0.366倍，使兩支臂引出端與三角形的另一結(jié)點(diǎn)構(gòu)成兩相輸出電壓，在相量上形成 的相位差，這樣就構(gòu)成了三相變兩相的接線方式[2]。仿真模型如圖1所示[3]。

3 阻抗匹配平衡變壓器的仿真分析

3.1負(fù)載正常時(shí)的情況

當(dāng)平衡變壓器二次側(cè)α相和β相分別接入對(duì)稱負(fù)載時(shí)，三相側(cè)的電流是對(duì)稱的，即幅值相等且相位相差120°；二次側(cè)α相和β相的電壓和電流平衡，即幅值相等且相位相差90°[5]。仿真結(jié)果如圖3所示。

3.2負(fù)載短路時(shí)的情況

當(dāng)平衡變壓器二次側(cè)α相接入的負(fù)載短路，β相接入的負(fù)載正常時(shí)，三相側(cè)電流不對(duì)稱，即幅值不相等相位相差不為120°；二次側(cè)α相的電壓為零電流很小，β相的電壓電流正常。仿真結(jié)果如圖4所示。

4 結(jié)論

（1）在負(fù)載正常時(shí)，三相側(cè)電流對(duì)稱，即幅值相等相位相差120°，電流不平衡度為零，沒有負(fù)序電流，二次側(cè)電壓電流平衡，即幅值相等相位相差90°；在負(fù)載發(fā)生短路時(shí)，三相側(cè)電流含有大量的負(fù)序電流，是不對(duì)稱的，電流不平衡度不為零，二次側(cè)電壓電流不平衡。但不論哪種情況，都不存在零序電流。

（2）阻抗匹配變壓器高壓側(cè)三相電流具有良好的對(duì)稱性，減小了負(fù)序電流對(duì)電力系統(tǒng)的影響，提高了系統(tǒng)電能的質(zhì)量。