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1、1、电力力电子多多重化技技术是指指在大功功率电力力电子电电路中，采采用若干干个相同同结构的的电路拓拓扑经过过移相处处理后进进行串联联或并联联连接，组组成输入入侧或输输出侧等等效多脉脉波的电电路形式式，有利利于降低低谐波、减减小无功功、提高高电力电电子装置置的电压压等级及及装置容容量。在在高频工工作场合合，电力力电子多多重化技技术还可可以降低低单元电电路的工工作开关关频率以以提高整整体电路路的工作作频率，最最大限度度地利用用全控型型开关器器件开关关频率与与通流能能力、耐耐压水平平的综合合效力。包包括串联联多重化化和并联联多重化化，串联联多重化化除了降降低谐波波含量、提提高功率率因素外外主要用用于
2、高电电压场合合，以提提高电力力电子装装置的电电压等级级；并联联多重化化除了降降低谐波波、提高高功率因因素外主主要用于于大电流流场合，以以提高电电力电子子装置的的电流容容量。2、多电电平逆变变器的调调制方法主要要为：特定定谐波消消除法（SSHEPPWM）；空间间矢量法法（SVVPWMM）；基于载载波的PPWM控控制法（SHHPWMM）三种种。消除特定定谐波法法消除特定定谐波PPWM控控制法有有如下优优点：可以降降低开关关频率，降降低开关关损耗；在相相同的开开关频率率下，可可以生成成最优的的输出波波形；可以通通过调制制得到较较高的基基波电压压，提高高了直流流电压利利用率，最最多可达达1.115。
3、多电平平空间矢矢量调制制法将三相系系统的电电压统一一考虑，并并在两相相系统进进行控制制。这种种控制方方法称为为电压空空间矢量量控制，它它的特点点在于对对三相系系统的统统一表述述和控制制，以及及对幅值值和相位位同时控控制这两两个方面面。模型简单单，便于于微机实实时控制制，并具具有转矩矩脉动小小，噪声声低，直直流电压压利用率率高的优优点，因因此目前前无论在在开环控控制还是是闭环控控制系统统中均得得到广泛泛的应用用。 基于载载波的PPWM调调制技术术多电平变变换器载载波PWWM控制制策略，是是两电平平载波SSPWMM技术在在多电平平中的直直接推广广应用。由由于多电电平变频频器需要要多个载载波，因因此
4、在调调制生成成多电平平PWMM波时有有两类基基本方法法：首先先将多个个幅值相相同的三三角载波波叠加，然然后与同同一个调调制波比比较，得得到多电电平PWWM波，即即载波层层叠法(Carrrieer DDispposiitioon，CCD)PPWM，该方法法可直接接用于二二极管箝箝位型多多电平结结构控制制，对其其他类型型的多电电平结构构也适用用；用用多个分分别移相相，幅值值相同的的三角载载波与调调制波比比较，生生成PWWM波分分别控制制各组功功率单元元，然后后再叠加加，形成成多电平平PWMM波形，称称为载波波移相法法(Phhasee Shhiftt Caarriier，PPSD)PWMM，一般般用
5、在HH桥级联联型结构构和电容容钳位型型结构。同时，多多电平载载波PWWM方法法还需要要实现其其他的控控制目标标和性能能指标，如如中性点点电压的的平衡、优优化输出出谐波、提提高电压压利用率率、开关关功率平平衡等。解解决途径径主要有有:在在多载波波上想办办法，即即可以改改变三角角载波之之间的相相位关系系，如各各载波同同相位、交交替相位位、正反反相位、以以及载波波移相；在调调制波上上加入相相应的零零序分量量；对对于某些些特殊的的结构，如如H桥级级联型结结构、电电容钳位位型结构构、以及及层叠式式多单元元结构，当当桥臂上上输出相相同的电电压时，可可以有多多种不同同的开关关状态组组合对应，不同同的开关关状
6、态组组合就可可以实现现上述目目标。第二章 移相多多重化整整流技术术 利用移移相多重重化整流流技术的的多脉波波整流器器目前正正被越来来越多的的电力传传动设备备制造厂厂家所采采用，以以达到消消除网侧侧谐波电电流的目目的，而而移相变变压器（Phase Shift Transformer,PST）是谐波消除的关键所在。因为大功率传动系统的多电平逆变器需要多个独立的直流电源，因此移相变压器也需要多重的次级绕组。然而，多脉波整流器的脉波数越多，向其供电的移相变压器的次级绕组也会相应增多，这使得移相变压器的生产变得更加复杂，也会使移相变压器的移向角度产生更大的误差，因此30脉波以上的多脉波整流器极少投入实际
7、应用。本章将会讨论在不降低些波消除效果的前提下减少移相变压器次不同结构的级绕组数目的可能性。双18脉波整流器，通过采用复合型多重化结构，能够达到36脉波整流器的谐波消除效果。2.1谐谐波电流流的产生生与危害害2.1.1 谐谐波电流流的产生生谐波污染染的产生生主要是是因为电电力系统统的非线线性负载载引起的的。非线线性负载载主要有有这么几几方面25:传统的不不控整流流电路，即即桥式整整流后跟跟一大的的平波电电容，这这种电路路只有在在输入电电压的绝绝对值大大于电容容电压时时才会有有电流的的输入，因因而使得得输入电电流成为为一种不不连续的的近似为为脉冲式式的波形形，这种种波形含含有大量量的谐波波。采用
8、用这种电电路的电电力装置置如线性性稳压源源，当今今流行的的大多数数开关电电源，其其前置输输入整流流部分基基本采用用这种电电路。相控变流流装置。电电力电子子技术的的发展，特特别是品品闸管的的发明，使使得各种种变流技技术和电电力控制制相应产产生，这这种技术术由于只只是在每每个电压压周期的的某一段段相角范范围内导导电，因因而其输输入电流流也有大大量的谐谐波成分分，而且且在调压压过程中中随着相相控角的的加大，功功率因数数减小，交流回回路中的的较低次次谐波电电流相对对较大。这这种装置置如各种种由直流流电压供供电的逆逆变和斩斩波装置置，它们们的直流流电源由由相控的的整流电电路得到到。从上面可可以看出出，引
9、起起谐波的的污染源源绝大部部分是电电力设备备的电源源部分，尤尤其是AAC-DDC部分分。因此此，改进进现有的的整流装装置，改改善它们们的输入入电流波波形，是是减少谐谐波污染染的最根根本的途途径。2.1.2 谐谐波电流流的危害害随着工业业、农业业的快速速发展及及人民生生活水平平的不断断提高,特别是是电子信信息技术术的飞速速发展及及自动化化技术的的普及,电力需需求量增增长迅速速,而且且对供电电质量及及可靠性性的要求求也越来来越高。例例如,工工业自动动化生产产线、飞飞机场、大大型金融融商厦、通通信机房房等重要要场所的的计算机机系统一一旦失电电 ,或或受电磁磁干扰,致使计计算机系系统无法法正常运运行,
10、将将会带来来巨大的的经济损损失。其其中谐波波电流的的危害巨巨大 ,应引起起高度重重视。谐谐波电流流的危害害主要表表现在以以下几个个方面：谐波电电流会向向公用电电网的中中性线注注入更多多电流，增增加输电电线路损损耗，造造成过载载、发热热，加速速电力设设备的老老化，谐谐波电流流也会造造成继电电保护装装置误动动作，影影响电力力系统安安全226；谐波发发射出大功率率的相应应频率的的电磁波波，干扰扰电子设设备的运运行；谐波电电流，特特别是33的奇数数倍次的的谐波电电流侵入入三角形形连接的的变压器器时，会会使变压压器绕组组中形成成环流，加加大绕组组发热量量，降低设设备效率率，影响响其正常常工作；大量的的
11、3的的奇数倍倍次谐波波电流叠叠加将在在中性线线上产生生过大的的谐波电电流 ,从而使使中性线线过热，当三相相负荷不不平衡时时,甚至至出现中中性线电电流大于于相线电电流的情情况,这这样就会会导致中中性线严严重过载载,进而而引发火火灾爆炸炸事故27-29。2.1.3 不不控整流流电路给给电网带带来谐波波危害的的机理最简单的的AC-DC变变换器单单相桥式式二极管管整流电电路如图图2.11所示，其输出为为不可调直流电压压Vd，一个大大电容CCd用来滤滤除低频频纹波。图2.11 单相相桥式二二极管整整流电路路 图图2.22二极管管整流桥桥对应输输入电流流波形负载不大大时，滤滤波电容容Cd上电压压被充至至接
12、近于于输入电电压的峰峰值，整整流二极极管只有有在输入入电压峰峰值附近近的瞬时时值大于于电容电电压的短短时间内内才有电流流流通，输输入电流流波形如如图2.2所示示，其他他大部分分时间里里，二极极管被反反向偏置置而处于于截止状态。图2.22中的电电流波形形包含丰丰富的高高次谐波波，表22.1给给出了单单相整流流环节输输入电流流波形谐谐波含量量的典型型值。表2.11 单相相桥式二二极管整整流电路路输入电电流谐波波含量的的典型值值谐波电流流注入电电网造成成电网电电压产生生畸变，其原理如图2.3所示。故电力系统对用电设备规定了在公共点的谐波电压应不超过规定值，如GB 14549中就规定了谐波电压的限定值
13、。图2.33 谐波波电流对对电网的的影响另一种则则直接对产产生谐波波电流的的设备规规定其允允许的谐谐波电流流值，如如IECC5555-2标标准330,名称为为“家用设设备及类类似电器器设备对对供电系系统的干干扰”，欧洲也也于19887年制制定了类类似的标标准ENN605555-2。这这些标准准经不断断补充和和修订，内内容逐步步完善。其其中IEEC5555-22标准自自19994年起起己在欧欧盟国家家全面实实施，所所有在欧欧盟市场场销售的的用电装装置都必必须满足足这一标标准。表2.22IECC5555对A级设备备谐波电电流的限限定值2.2多多脉波整整流器2.2.1 多多脉波整整流器概概述谐波是电
14、电力系统统的大敌敌。当今今拖入使使用的大大多数开开关电源源，及交交流调速速系统的的整流部部分基本本采用不不控整流流电路。直直接接入入电网的的这类设设备非常常多，若若不采取取有效措措施，这这种采用用二极管管整流的的不控整整流环节节由于其其本身的的非线性性特性，会会使网侧侧输入电电流严重重畸变，谐谐波含量量多，降降低了设设备的电电磁兼容容性能，给给电网及及其它用用电设备备带来许许多危害害，对电电网产生生严重的的谐波污污染。随随着开关关电源设设备功率率的增大大，这种种不控整整流装置置所产生生的谐波波更加严严重，对对电网的的干扰也也随之加加大331-333。对于中小小功率场场合，采采用PFFC技术术能
15、够较较好的解解决问题题，而对对于大功功率整流流设备，为为了提高高功率因因数，减减少网侧侧谐波电电流，必必须提高高整流设设备的脉脉波数。为为此，可可以采用用移相的的方法来来实现。移移相的目目的是使使整流变变压器二二次绕组组的同名名端线电电压之间间有一个个相位移移，从而而可以提提高整流流设备的的脉波数数以达到到抑制甚甚至完全全消除输输入电流流中某些些特定次次数的谐谐波，如如12脉脉波、118 脉脉波、甚甚至244脉波以以上的多多脉波整流流电路。但在实际的产品中很少采用脉波数多于30的二极管整流器，主要原因在于给其供电的移相变压器次级绕组的增多，同时还要保证其移相角度的精确，从而使移相变压器的制造更
16、加复杂，成本也会大幅增加，但性能的改善却不明显。最常用的的是122脉波整整流的方方法，是是使用三三相变压压器电路路使交流流线电压压实现相相移，将将两个三三相桥式式整流电电路移相相30相位差差并联或或者串联联起来，达达到完全全消除输输入电流流中的55次、77次、117次、19次谐谐波的目目的，使使最低次次谐波为为11次，更更容易滤滤除。2.2.2 整整流移向向变压器器移相变压压器是多多脉波二二极管/晶闸管管整流器器的不可可缺少的的组成部部分，它它具有三三个功能能：实现一一次侧、二二次侧线线电压的的相位偏偏移以消消除谐波波；变换得得到需要要的二次次侧电压压值；实现整整流器与与电网间间的电气气隔离。
17、整流移相变压器可以有两种移相方式，即网侧移相方式和阀侧移相方式。2.2.2.11 网侧侧移相方方式整流移相相变压器器网侧移移相有曲曲折形、多多边形及及延边三三角形三三种联结结方式。这种联结方式可以保证阀侧绕组结构相同，有助于均衡各变压器的阻抗，保证移相角度的精确度。2.2.2.11.1曲曲折形接接线网侧曲折折形接线线整流移移相变压压器的接接线图见见图2.4（aa），移移相角度度的大小小由短绕绕组来决决定，阀阀侧绕组组可以是是Y形与形用于于桥式整整流系统统。 (22-1)(a)接接线图 （b）电电压向量量图图2.44曲折形形连线移移相变压压器假定输入入和输出出的交流流相电压压有效值值分别为为Ea
18、和Ea1,则加加于网侧侧短绕组组上的电电压有效效值和长长绕组上上的电压压有效值值分别为为： (22-2) (2-33)原边短绕绕组，长长绕组和和副边绕绕组的匝匝比与各各个绕组组上的电电压有效效值成正正比，为为：。这种联结结方式，中中性点可可以引出出直接接接地，故故可用在在1100kV及及以上的的半绝缘缘系统中中。其缺缺点是没没有3倍倍频的谐谐波电流流回路。2.2.2.11.2多多边形接接线网侧多边边形接线线移相变变压器在在35kkV以下下的系统统上应用用的比较较普遍，它它消除了了曲折形形接线在在阀侧YY形连接接时因缺缺乏三次次谐波励励磁电流流而使感感应电势势畸变的的问题。但但用在更更高压的的电
19、网上上时，由由于绕组组承受的的电压为为曲折形形接法的的倍，而显显得不经经济。多多边形接接线整流流移相变变压器的的接线图图见图22.5（a）。(a)接接线图 （bb）电压压向量图图图2.55多边形形接线移移相变压压器假定输入入和输出出的交流流相电压压有效值值分别为为Ea和Ea1,则加加于网侧侧短绕组组上的电电压有效效值和长长绕组上上的电压压有效值值分别为为： (2-4) (2-55)原边短绕绕组，长长绕组和和副边绕绕组的匝匝比与各各个绕组组上的电电压有效效值成正正比，为为：。这种联结结方式，是是3倍频频谐波电电流的天天然回路路，故不不论二次次绕组采采用何种种联结方方式，都都不会使使感应电电压波形
20、形出现畸畸变。由由于这种种联结方方式没有有中性点点可以引引出，故故只能用用于633kV以以下的全全绝缘系系统中。2.2.2.11.3延延边三角角形接线线网侧延边边三角形形接线的的移相变变压器可可以根据据移相角角度的需需要将一一次侧绕绕组从三三角形接接线演变变为星形形接线，因因此其移移相角度度范围为为-300至30。网侧侧多边形形接线整整流移相相变压器器的接线线图见图图2.66（a）。假定输入入和输出出的交流流相电压压有效值值分别为为Ea和Ea1,则由由图（bb）的电电压向量量图可知知加于oo、p之之间绕组组上的电电压有效效值为： (2-66)而m、pp之间绕绕组上的的电压有有效值与与o、pp之
21、间绕绕组上的的电压有有效值相相等，只只是在相相位上相相差1220，因因此三角角形部分分q、pp之间绕绕组上的的电压有有效值为为： (22-7)(a)接接线图（bb）电压压向量图图图2.66多边形形接线移移相变压压器原边短绕绕组，长长绕组和和副边绕绕组的匝匝比与各各个绕组组上的电电压有效效值成正正比，为为：。这种联结结方式，也也是3倍倍频谐波波电流的的天然回回路。同同时由于于无中性性点可以以引出，所所以它也也只适用用于633kV及及以下的的全绝缘缘系统中中。2.2.2.2 阀侧侧移相方方式阀侧移向向变压器器二次侧侧一般为为多绕组组结构，其其一次侧侧有两种种结构，即即星形（Y）与三角形（）两种接法
22、，而二次侧绕组一般都为延边三角形联结，延边三角形联结又有两种形式，即与接法。因此，阀阀侧移相相变压器器共有四四种接法法：Y/型，Y/型，/型，/型。以Y/型移向向变压器器为例，图2.7给出了其绕组接线图和电压向量图。（a）绕绕组接线线图（b）电电压向量量图图2.77Y/型移向向变压器器令移相变变压器变变压比为为kv,输入入线电压压为VAX,输输出相电电压为VVab,则有： (2-88)由输入与与输出电电压的向向量关系系可得： (2-99)(2-110)将式(22-8)代入式式(2-9)和和式(22-100)中有有： (2-11) (2-12)移相变压压器各个个绕组线线圈匝数数与其上上的电压压成
23、正比比，可得得网侧绕绕组，阀阀侧延边边三角形形绕组的的三角形形联结部部分绕组组和延边边部分绕绕组的匝匝数之比比(N1:N2:N3)为：1：。对于移相相角度，可可以考虑虑两种极极端情况况。当NN2=0时，此此时阀侧侧为Y形形联结，输输入输出出电压相相位一致致，。当当N3=0时时，阀侧侧为形联结结，这时时。因此此，Y/型移相相变压器器的移相相角度为为0至30。其他三种种阀侧移移相变压压器的各各绕组匝匝比和移移相角度度范围可可由相同同的方法法得出，四种类型的移相变压器的移相角度可归纳如表2.3所示。2.3四四种类型型移相变变压器移移相角度度采用阀侧侧移相变变压器的的多脉波波整流器器可用来为为需要多多
24、个独立立直流电电源的串串联H桥多电平平逆变器器和NPPC多电电平逆变变器以及及电容悬悬浮式多多电平逆逆变器供供电，若若采用网网侧移相相变压器器的多脉脉波整流流器，那那么变压压器的数数量将太太多。但但有一个个问题就就是在高高压大功功率场合合，阀侧侧母排的的延边三三角形联联结接头头较多，难难于处理理。2.2.3 移移相多重重化整流流技术移相多重重化主要要有以下下四种形式式：阀侧串串联移相相多重化化；阀侧移移相分离离型多重重化；网侧移移相多重重化；复合型型多重化化。首先以常常用的112脉波波整流器器来介绍绍前两种种移相多多重化技技术。三三相桥式式整流电电路的直直流输出出含有66个波头头，所以以被称为
25、为6脉波整整流器，6脉波整流是多脉波整流器的基础。若有个6脉波整流器，并由一个移相变压器的个二次侧绕组分别供电，这个二次绕组依次相差角度，便可以构成一个脉波的多脉波整流器。2.2.3.11阀侧串串联型移移相多重重化 图2.8（a）给给出了采采用阀侧侧串联移移相多重重化技术术的122脉波串串联型整整流器拓拓扑结构构图，其其中就包包括两个个完全相相同的66脉波整整流器，分分别由移移相变压压器二次次侧两个个三相对对称组供供电，两两个整流流器的直直流输出出串联连连接。为为了消除除网侧电电流中（a）112脉波波二极管管整流器器拓扑结结构（b）112脉波波二极管管整流器器简化结结构框图图图2.88 122
26、脉波串串联型二二极管整整流器的低次谐谐波，移移相变压器器的两个个次级绕绕组输出出线电压压存在的的相移。在串联联型多脉脉波二极极管整流流器中，所所有6脉波二二极管整整流器在在直流侧侧串联连连接。这这种类型型的二极极管整流流器可以以作为中中压传动动系统中中仅需要要一个直直流供电电的变频频器前端端，例如二二极管钳钳位式三三电平逆逆变器和和电容悬悬浮式多多电平逆逆变器。其中，为为移相变压器器三角形形连接的的次级绕绕组输出出线电压压的相角角，为移移相变压器器星形连连接的次次级绕组组输出线线电压的的相角。假设二次次侧绕组组线电压压的有效效值为： （2-13）那么，移移相变压压器的匝匝数比： ，（22-14
27、4）图2.88(a)中的LS表示供供电电源源和变压压器之间间的总电电感，LLLK为折折算到二二次侧的的变压器器总的漏漏电感。在在下面的的分析中中，假定定直流滤滤波电容容Cd足够大大，从而而可以忽忽略直流流电源VVd中的纹纹波含量量。图2.88(b)为12脉波波串联型型二极管管整流器器的简化化结构图图，变压压器绕组组中用中中心含“Y”和“”的圆圈圈表示，其其中“Y”表示星星形连接接的三相相绕组，“”表示三角形连接的三相绕组。12脉波波串联型型多脉波波整流器器的一个个典型的的应用是是为中点点钳位型型三电平平逆变器器提供直直流母线线电压VVd，其硬硬件电路路结构如如图2.9所示。图2.99 122脉
28、波串串联型多多脉波整整流器为为NPCC三电平平逆变器器供电的的应用实实例2.2.3.22阀侧分分离型移移相多重重化图2.110给出出了采用用阀侧分分离型移移相多重重化技术术的122脉波串串联型二二极管整整流器拓拓扑结构构图。它它和122脉波串串联型二二极管整整流器的的结构基基本相同同，唯一一的区别别在于它它有两个个独立的的负载。在分离性多脉波整流器中，每一个6脉波二极管整流器给一个单独的直流负载供电。这种类型的二极管整流器可以用在需要多个独立直流供电电源的串联H桥多电平逆变器中图2.110 112脉波波分离型型二极管管整流器器结构图图分离型112脉波波整流器器可以作作为串联联H桥多电电平逆变变
29、器的前前端输入入，图22.111图2.111 分分离型112脉波波整流器器为串联联H桥多电电平逆变变器供电电的应用用实例给出了其其一个应应用实例例。移相相变压器器有6个二次次侧绕组组，3个为星星形连接接，其其他3个为三三角形连连接，。每每个二次次侧绕组组给一个个6脉波二二极管整整流器供供电。由由于所有有星形连连接二次次侧绕组组相同，所所有三角角形连接接二次侧侧绕组也也相同，所所以这个个移相变变压器实实际上是是一个112脉波波变压器器。所有有6脉波二二极管整整流器各各为一个个H桥逆变变器提供供独立的的直流电电源，逆逆变器的的输出串串联连接接，形成成一个三三相交流流电压为为电动机机供电。2.3.3
30、.33网侧移移相多重重化网侧移相相多重化化即将多多个网侧侧移相整整流变压压器的网网侧并联联连接，统统一由交交流电网网供电实实现移相相多重化化整流的的技术。例例如在电解电化化工业中中，所需需直流电电流很大大，往往往需要多多台大电电流整流流机组在在直流侧侧并联运运行，在在交流侧侧由统一一的电网网供电。图图2.112给出出了电解解电化工工业中采采用网侧侧移相多多重化技技术的多多机组并并联运行行结构拓拓扑图。图2.112采用用网侧移移相多重重化整流流技术的的多机组组并联运运行结构构拓扑图图其中，为为移相角角度，为为整流移移相变压压器的数数目。且且有，为每一一整流机机组的脉脉波数。图图2.112所示示的
31、拓扑扑结构实实现了等等效相数数为的多多相整流流系统。 等效多多相系统统中的多多机组并并联运行行要满足足一些要要求，除除了要求求负载合合理平均均分配之之外，还还要求限限制均衡衡电流到到适当程程度，这这主要是是为了满满足网侧侧谐波电电流消除除的需要要。2.2.3.4复合型型移相多多重化复合型移移相多重重化整流流技术即即同时采采用网侧侧移相多多重化和和阀侧串串联型或或者阀侧侧分离型型的多重重化移相相技术，对对这种类类型的移移相多重重化技术术将在下下一节中中利用具具体的实实例进行行介绍。2.3 双188脉波整整流器2.3.1366脉波整整流器与与双188脉波整整流器拓拓扑结构构在目前一一些先进进的交流
32、流传动系系统中，已已经采用用了244或者300脉波的的多脉波波整流器器来达到到更好的的网侧谐谐波电流流消除效效果，使使网侧电电流THHD降到到标准之之下。这这样就减减小了滤滤波器的的体积，甚甚至可以以省去滤滤波器。由上一节的介绍，很容易就能推导出36脉波整流器的拓扑结构如图2.13所示，其中6个整流器由移向变压器的6个二次侧绕组供电，为了消除5、7、11、13、17和19次6个主要的谐波，变压器的6个次级绕组线电压之间都存在10的相移，事实上可以是能够满足移相变压器的移相范围的任何角度。图2.113366脉波整整流器拓拓扑结构构双18脉脉波整流流器通过过减少次次级绕组组数目，同同样能够够到达3
33、36脉波波的谐波波消除效效果，也也称之为为等效336脉波波整流器器，它是是由两个个18脉波波整流器器并联而而成，每每个188脉波整整流器分分别由一一个移相相变压器器供电，如如图2.9所示示，PSST1为为结构而而PSTT2为/Z结构构。PSST1的的原副边边移相角角度分别别为，和，实际际上可以以是能够够满足移移相变压压器的移移相范围围的任何何角度，PSTT2与PSTT1的三三个副边边线电压压对应存存在角度度的相移移。图2.114双118脉波波整流器器拓扑结结构由其拓扑扑结构图图可以发发现，双双18脉波波整流器器采用了了网侧移移相的二二重化结结构，在在实际的的应用中，可可根据负负载情况况来决定定
34、次级绕绕组直流流侧输出出的连接接方式，以以确定阀阀侧是采采用分离离型还是是串联型型结构，因因此，双双18脉波波整流器器是一种种采用复复合型多多重化整整流技术术的多脉脉波整流流器。2.3.2 两两种拓扑扑结构的的比较36脉波波整流器器在结构构上非常常复杂，主主要原因因在于各各个次级级绕组的的结构都都不相同同，不利利于移相相变压器器的生产产。而双双18脉脉波整流流器利用用两个118脉波波整流器的并联联同样能能够达到到36脉脉波的谐谐波消除除效果，在在结构上上相对于于36脉脉波整流流器具有有优越性性，由于于PSTT2的与与PSTT1的三三个副边边线电压压对应存存在角度度的相移移，因此此只要改改变PS
35、ST2的的初级绕绕组结构构，使其其相对于于PSTT1的原原边输入入电压存存在角度度的相移移即可，可可保证两两个移相相变压器器的次级级绕组结结构相同同，这就就相当于于减少了了次级绕绕组的数数目，使使得移相相变压器器的生产产大大简简化，也也在更大大程度上上降低了了两个移移相变压器器的移向向角度的的误差，同同时保证证了变压压器漏感感的均衡衡。两个个18脉脉波整流流器共有有6个直直流电压压输出，每每个直流流电压均均可为逆逆变桥单单元供电电，用于于中压传传动系统统中。2.3.3谐波波消除原原理分析析由移相变变压器供供电的66脉波整整流器如如图2.10所所示，该该移相变变压器的的原边为为连接，副副边为延延
36、边连接，其其移相角角度为：(2-115)图2.115由阀侧绕绕组延边边移相变变压器供供电的66脉波整整流器如图2.15所示，假假定移相相变压器器原副边边电压比比为，对对于三相相对称系系统，线线电流的的谐波成成分中不不含偶次次和3的的倍数次次谐波。,和分别为图2.15所示对应线圈匝数。为了实现角度的移向，匝比关系应该满足：(2-116)假定副边边线电流流为：(2-117)其中，为为第次的的谐波幅幅值，为为电网角频频率，为为移向变变压器移移相角度度，(22-188)这些副边边线电流流都对应应通过次次级绕组组的延边边线圈部部分（NN2）。如如图所示示，通过过次级绕绕组形连接接部分线线圈的电电流为，和
37、。所有有的这六六个电流流量都按按照匝比比的反比比这样一一个比例例折算到到原边，因因此，对对应的原原边线电电流为：以A相为为例，其其原边线线电流为为：(2-119)将式(22-188)代入式式(2-19)中得：(2-220)将式(22-166)和(2-17)代入式式(2-20)中，可可以得出出，移相相变压器器副边线线电流折折算到原原边线电电流:(2-221)其中，为为第次的的谐波幅幅值，为为电网角频频率，为为移相角角度。可可以证明明，在任任何移相相角度下下（2-211）式均成成立。可可以得出出这样的的结论，移移相变压压器二次次侧谐波波电流折折算到一一次侧后后电流之之间的相相角关系系如下：(2-2
38、22)式（2-22）中，和分别为为次谐波波电流与与的相角角34。由式（22-222）可得得，若双双18脉脉波整流流器的移移相变压压器的某某一副边边线电流流为：（2-223）而另一副副边相对对于该副副边移相相角，那那么这一一副边的的线电流流为：（2-224）将折算到到原边，折折算后的的电流为为：（2-225）为移相变变压器原原副边电电压比，从从式（22-255）可得：如果副副边的移移相角为为，则副副边谐波波电流折折算到原原边，正正序谐波波电流移移相角度度，负序序谐波电电流移相相角度；原原边线电电流幅值值为副边边线电流流幅值的的。 用上述述结果来来探讨118脉波波整流器器的移相相变压器器：PSST
39、1的的三个副副边移相相角度分分别为和和；PSTT2的三个个副边移移相角度度分别为为和。那么么各谐波波电流的的移相角角度如表表2.44所示：从表2.4可以归归纳出移移相变压压器原边边谐波电电流的消消除共有有2种方方式：方式1：在移相相变压器器内直接接消除，即即不管取取什么值值该次谐谐波都能能抵消掉掉，如表表1中的5，7，11，13，25.次次谐波。方式2:在取特特定角度度时该次次谐波才才能消除除，如表表2.44中的177，199，355，377.次谐波波。当=或时，能能消除第第17，119，553，555.次谐谐波；而第355，377.次谐波在在=或者时能能够被消消除，而而此时117，119.次
40、谐谐波却不不能相互互抵消，所所以这样样做并没没有什么么实际意意义。2.4 各副边边电流折折算到原原边后各各谐波电电流的移移相角度度当=时，由由表2.4可得，双双18脉波波整流器器网侧谐谐波电流流最低为为35次。而而此时由由于两个个移相变变压器的的原边分分别采用用和结构已已经存在在有300的移移相，因因此两个个移相变变压器的的副边保保持结构构相同便便能满足足要求，这这样能够够平衡副副边各绕绕组漏抗抗，同时时也方便便了移相相变压器器的生产产。对于双118脉波波整流器器谐波电电流的消消除分析析，要考考虑到以以下的两两种情况况：（1）理理想的118脉波波移相变变压器。理理想意味味着移相相角度和和变压比
41、比误差可可以忽略略，次级级绕组漏漏感平衡衡。此种种情况下下如表22.4所示可可知网侧侧谐波电电流的最最低谐波波次数为为35次，同同36脉波波整流器器的谐波波消除效效果是一一样的。（2）非非理想的的18脉波波移相变变压器，即即移相角角度和变变压比误误差很大大，次级级绕组漏漏感不均均衡。毫毫无疑问问网侧电电流中会会出现某某些低次次谐波电电流，取取决于这这种非理理想的情情况有多多严重。2.4本本章小结结本章介绍绍了谐波波的产生生和危害害，指出出采用移移相多重重化整流流技术的的多脉波波整流器器可以达达到消除除网侧谐谐波电流流的功效效。简要要介绍了了整流移移相变压压器的移移相方式式，和各各种方式式下的多
42、多重化整整流结构构，分析析了其优优缺点。通过对12脉波整流器拓扑结构的探讨，进而分析了36脉波整流器和双18脉波整流器的拓扑结构，它们都能达到36脉波的谐波消除效果，但是双18脉波整流器在结构上具有优越性，主要是通过减少结构相同次级绕组的数目方便了移向变压器的生产。在理论上分析了双18脉波整流器消除谐波的原理，为本文后面章节的仿真分析提供了理论依据电力电子子多重化化技术是是指在大大功率电电力电子子电路中中，采用用若干个个相同结结构的电电路拓扑扑经过移移相处理理后进行行串联或或并联连连接，组组成输入入侧或输输出侧等等效多脉脉波的电电路形式式，有利利于降低低谐波、减减小无功功、提高高电力电电子装置
43、置的电压压等级及及装置容容量。在在高频工工作场合合，电力力电子多多重化技技术还可可以降低低单元电电路的工工作开关关频率以以提高整整体电路路的工作作频率，最最大限度度地利用用全控型型开关器器件开关关频率与与通流能能力、耐耐压水平平的综合合效力，电电力电子子多重化化技术是是当今高高频、大大功率电电力电子子电路广广泛采用用的技术术688899。包包括串联联多重化化和并联联多重化化，串联联多重化化除了降降低谐波波含量、提提高功率率因素外外主要用用于高电电压场合合，以提提高电力力电子装装置的电电压等级级；并联联多重化化除了降降低谐波波、提高高功率因因素外主主要用于于大电流流场合，以以提高电电力电子子装置
44、的的电流容容量。多脉波整整流器的的主要特特点是可可以降低低网侧电电流的谐谐波畸变变，其主主要原因因在于所所采用的的移相变变压器，通通过它可可使各阀阀侧绕组组连接的的6脉波波整流器器产生的的低次谐谐波相互互抵消。一一般来说说，多脉脉波整流流器脉波波数目越越多，输输出网侧侧电流的的谐波畸畸变越小小。多脉脉波整流流器可以以提高变变流装置置整体电电压等级级，尤其其在高压压场合优优势显著著，使电电力电子子器件串串联的难难题得以以解决。多多脉波整整流器还还可以降降低直流流侧电压压的谐波波畸变，直直流电压压更加平平稳，脉脉动更小小、电流流纹波更更小。多脉波整整流器还还有一些些其它的的特点，如如通常不不需要L
45、LC滤波波器或者者功率因因素补偿偿器，这这就解决决了LCC滤波器器有可能能引起的的谐振问问题。采采用的移移相变压压器，可可以有效效防止整整流器和和逆变器器在电动动机接线线端产生生共模电电压，该该电压会会导致电电动机定定子绕组组绝缘的的过早损损坏。多重化整整流技术术有以下下特点：器件的的开关频频率是基基波频率率，开关关损耗小小。这种种频率下下，器件件的通态态损耗是是主要损损耗；输出功功率大，运运行效率率高；在逆变变场合中中，控制制采用PPAM方方式，通通过调节节直流侧侧电压幅幅值来实实现输出出功率的的调节，系系统动态态响应差差、控制制不灵活活；为了减减小谐波波，网侧侧绕组与与阀侧绕绕组需错错开一
46、定定的相位位，这将将影响输输出的基基波迭加加，造成成基波损损失，增增大变压压器容量量；变压器器直接参参与谐波波抑制和和消除工工作。在整流多多重化电电路中，必必须精心心设计变变压器的的变比和和联结方方式，以以达到消消除谐波波的目的的。移相相多重化化主要有有以下五五种形式式：阀阀侧串联联移相多多重化；阀侧侧移相分分离型多多重化；阀侧侧并联移相相多重化化；网网侧移相相多重化化；复合型型多重化化。延边三角角形联结结（Y形形和形形联结方方式分别别是图33.4(a)中延边边三角形形绕组匝匝数N22=0和和N3=0的两两种特殊殊情况）有有两种形形式，即即与接法。（a）绕绕组接线线图（b）电电压向量量图图3.44 Y/型移相相变压器器令移相变变压器变变压比为为kv，输入相相电压为为VAXX，输出线线电压为为Vabb，则有： (33-8)由输入与与输出电电压的向向量关系系可得： (33-9) (33-100)将式(33-8)代入式式(3-9)和和式(33-100)中有有： (3-11) (3-12)移相变压压器各个个绕组线线圈匝数数与其上上的电压压成正比比，可得得网侧绕绕组，阀