无触点有载自动调压配电变压器的研究

目前电网电压特别是农村电网电压随负荷的波动输出电压变化幅度较大,经常发生波动范围超出允许值的情况,给电器设备和人们的生活带来严重的危害。为了保证电力用户的供电可靠性,降低电压波动带来的经济损失,应采用具有一定稳压功能的配电变压器供电。 本课题研究的是一种具有自动稳定输出电压功能的配电变压器。该变压器由无触点有载自动调压分接开关和变压器本体两大部分组成。变压器本体采用现在广泛使用的节能配电变压器,分接开关则采用过零型固态继电器(SSR)为执行机构,配以单片机控制技术,通过检测配电变压器二次侧电压,自动进行开关的变换,实现有载自动调压。固态继电器直接连接在配电变压器高压绕组与中性点之间,采用过渡电阻限制分接头变换回路的环流值;变压器二次侧电压经隔离降压变压器分成测量信号、同步信号及电源信号传送到控制器中,当单片机接收到测量电压超出安全范围信号时,检测同步信号,在电压过零点给SSR驱动电路触发信号,调节分接开关的工作状态,自动改变变压器工作分接头,达到控制变压器二次侧电压基本稳定的目的。 理论分析和实验室实验及运行结果表明:基于上述技术的无触点有载自动调压配电变压器样机可以适用于动力和生活负荷,可以在高寒地区的严冬可靠运行;饱和压降低于2V的电力电子元件作为变压器高压侧分接开关,不产生谐波污染;分接头的变换顺序不同,环流发展机理也不同;当电网电压波动和(或)负荷变化时,具有一定的稳压功能:当电网电压在±10% U N1波动时,输出电压波动范围不超过±5% U N2,使波动范围下降10个百分点。本配电变压器采用易于实现计算机控制的过零型固态继电器为分接开关主体器件,控制器则选用性价比较高的AT89C52单片机,能够实现快速、稳定的自动有载调压功能,且成本较低,适合一切低压电力用户供电,市场前景广阔。 在此结构简单、造价低廉的无触点自动有载调压配电变压器的基础上,为了进一步提高工作可靠性,针对固态继电器电压过零导通、电流过零关断的控制复杂问题,进行了采用大功率全控器件IGBT为分接开关的改进性研究,执行机构主电路采用两个IGBT反并联方式直接连接在变压器高压绕组与中性点之间,开关器件的导通与关断全部由单片机控制,简化了控制方式,稳定性有所提高,在本课题中进行了开关器件选择及控制器硬件设计。