分裂式光伏升压变压器的研究与设计

【摘要】：光伏升压变压器作为光伏电站的重要设备,它将逆变器中输送的交流电进行适当升压后输送给相应的电网。因此开展对光伏升压变压器的设计研究,使其具备一定的低电压穿越能力和良好的阻抗经济运行特性,满足光伏发电所具有的波动性、间歇性要求,保证大型并网光伏电站能够安全稳定的运行,具有十分重要的经济意义。本文在阅读了大量国内外文献的基础上,总结了变压器的基本结构、工作原理和主要技术参数,将传统的光伏升压变压器结构设计为轴向双分裂这一结构型式。在建立了轴向双分裂变压器等效电路和磁路模型的基础上,运用有限元分析软件ANSYS对其漏磁场进行了仿真分析。另外,本文对轴向双分裂变压器经济运行时负荷技术参数的计算方法进行了推导。其次,本文根据仿真后阻抗电压的大小,论证了分裂式光伏升压变压器具有低电压穿越能力这一理论。通过对光伏电站的构成、运行方式和并网光伏电站的技术要求进行分析研究,完成了分裂式光伏升压变压器的具体电磁设计方案。并且依据变压器十年变电成本原理,得出分裂式光伏升压变压器的应用具有明显的节能经济效益。最后,利用ANSYS仿真软件对轴向双分裂光伏升压变压器的穿越阻抗、半穿越阻抗、分裂阻抗进行了分析计算,在仿真结果中验证了运用有限元方法计算阻抗电压的正确性和精准性。 【关键词】：光伏电站 轴向双分裂变压器 低电压穿越能力 阻抗电压 ANSYS
【学位授予单位】：东北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM402;TM615
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-15
• 1.1 研究背景及目的和意义11-12
• 1.2 国内外研究的发展现状12-13
• 1.3 本文研究工作与全文安排13-15
• 第2章 变压器的基本结构和工作原理及电磁模型的建立15-33
• 2.1 变压器的基本结构15-19
• 2.1.1 三相变压器铁芯结构型式15-17
• 2.1.2 双绕组和多绕组变压器17-19
• 2.2 变压器的工作原理19-21
• 2.3 变压器的主要技术参数21-24
• 2.4 分裂式变压器电磁模型的建立24-28
• 2.4.1 电磁场理论基础24-25
• 2.4.2 变压器的准静态磁场25-26
• 2.4.3 等效磁路模型的建立26-27
• 2.4.4 等效电路模型的建立27-28
• 2.5 分裂式变压器的漏磁分析28-32
• 2.5.1 有限元分析法28
• 2.5.2 有限元法计算变压器的漏磁场28-32
• 2.6 本章小结32-33
• 第3章 分裂变压器的结构及经济运行33-43
• 3.1 分裂变压器的结构特点33-34
• 3.2 双分裂变压器的结构型式34-35
• 3.3 分裂变压器的参数和等效电路35-38
• 3.3.1 单相双绕组双分裂变压器35-36
• 3.3.2 三相双绕组双分裂变压器36-38
• 3.4 分裂变压器的经济运行38-41
• 3.4.1 三相双绕组双分裂变压器的等效电路38-39
• 3.4.2 三相双绕组双分裂变压器的等效负载损耗分析39-40
• 3.4.3 分裂变压器的经济运行效率40-41
• 3.5 本章小结41-43
• 第4章 分裂式光伏升压变压器的可行性分析与设计43-63
• 4.1 大型并网光伏电站接入系统的分析43-46
• 4.1.1 并网光伏电站的构成和接线方式43-44
• 4.1.2 并网光伏电站接入系统的基本要求44-46
• 4.2 分裂式光伏电站升压变压器的特性分析46-56
• 4.2.1 光伏电站升压变压器的接线方式47-48
• 4.2.2 分裂变压器低电压穿越能力的分析48-56
• 4.3 分裂式光伏升压变压器的设计应用56-60
• 4.3.1 谐波对电气设备的危害57
• 4.3.2 谐波电压对变压器的影响57-58
• 4.3.3 谐波电流对变压器的影响58
• 4.3.4 绕组接法对电势波形的影响58-60
• 4.4 分裂式光伏升压变压器经济效益分析60-61
• 4.5 分裂式光伏升压变压器电磁设计61-62
• 4.6 本章小结62-63
• 第5章 轴向双分裂光伏升压变压器短路阻抗的计算63-77
• 5.1 引言63
• 5.2 短路阻抗的定义和计算63-66
• 5.2.1 短路阻抗的定义63-64
• 5.2.2 电抗分量的计算64-66
• 5.3 基于ANSYS的阻抗电压计算及漏磁场分析66-76
• 5.3.1 ANSYS软件介绍66-67
• 5.3.2 二维有限元模型的建立67-68
• 5.3.3 二维有限元模型的求解与漏磁场分析68-75
• 5.3.4 仿真结果分析75-76
• 5.4 本章小结76-77
• 第6章 总结与展望77-81
• 6.1 论文完成总结77-78
• 6.2 课题下步研究展望78-81
• 参考文献81-85
• 致谢85-87
• 攻读硕士期间发表论文87

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