...SP的风力发电逆变电源的研究

杨春禹

中图分类号：TG872 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）14-0054-01

一、前言

介损试验是一项非常重要而且科学的预防性绝缘试验，通过此项试验能有效的发现绝缘受潮、脏污、老化等缺陷，摸清电气设备在工作状态下由于绝缘介质的原因而发热的情况，防止绝缘陷入劣化—损增—温升—加速劣化的恶性循环之中，从而最终达到减少供电事故发生的目的。此项试验从试验原理到试验方法都极具科学性与实用性。而且，在牵引供电历年的春防试验中，此项试验是唯一采用交流测量的非破坏性绝缘试验，所以，其重要性是显而易见的。

二、实际工作中存在的问题

从我们历年的现场试验来看，此项试验又有一些不足之处，那就是测试数据不稳（对同一设备的连续测量值差异较大），常常令人对测出的tgδ值不能理解。表一是某牵引变电所主变压器连续三年春防试验所测的20℃时介损值：

虽然上述数值都在合格范围内，但显然“高压—低压及地”的tgδ值逐年递减是不符合设备老化的正常逻辑的。由于经常遇到这种情况，对此，我们进行了专门的实验与分析。

三、原因分析

对同一设备我们分别采用牵引变电所1#所用变（引自牵引网）与2#所用变（引自铁路10KV电力供电系统）作为介质损耗测量仪的电源进行跟踪实验后发现：采用2#所用变后所测得的tgδ值更稳定、具可靠性；这两类交流电源的差异在于谐波。从试验理论上讲，tgδ=1/ωCR（并联等值电路公式）。对某一试品而言，C、R都是固定的，而=2πf，所以频率f对tgδ值有直接影响。众所周知：牵引供电系统是一个谐波污染相当严重的系统，谐波会造成工频正弦波的波形畸变，从而影响f值，使ω≠314，因此导致了tgδ的失真。

四、解决方案

为介质仪配备专用的逆变电源是解决这一问题的根本方法。由逆变电源为介损仪提高恒定、标准的工频电源来解决tgδ的失真问题。

图一为介损电源的原理框图流程：

我们可以把电瓶（蓄电池）的12V直流电转变成介损仪所需要的220V，50Hz的交流电源。基于高频逆变器相较于工频变压有转化效率高、噪声小、体积小，易于携带的特点，我们的专用电源采用高频逆变的方案。逆变器的系统结构如图2所示。逆变部分的系统结构分为两部分：

前级升压电路包括主电路，控制电路，驱动电路和欠压过压保护电路等。其作用是：功率开关把输入的直流电压变成脉宽调制的交流电压，然后利用推挽逆变器和高频变压器把交流电压升高，再用全波整流把交流电压转换成直流。

输出逆变电路包括主电路，控制电路，过流保护电路和交流反馈电路等。其作用是：用全桥变换器把高压直流逆变成所需交流电，经过低通滤波电路修正波形。

上述逆变系统是以PWM控制理论为基础的。用一系列等幅而不等宽的脉冲代替一个正弦半波。如图三所示的正弦半波波形分成N等份，就可把正弦半波看成由N个彼此相连的脉冲所组成的波形。

可以看出，各脉冲的宽度是按正弦规律变化的。根据冲量相等效果相同的原理，PWM波形和正弦半波是等效的。对于正弦波的负半周，也可以用同样的方法得到PWM波形。

按照以上设计进行仿真实验后的输出波形如图四：

仿真结果证明这个设计方案是可行的，最后输出的波形可以完全满足介损仪的工作要求。

五、结论

目前脉宽调制（PWM）技术已相当成熟，相关设备价格也很低廉。为介损仪定制逆变电源箱，是一个值得投入的项目。它能使一项重要的试验发挥出它应有的功用。这对保证不间断行车和可靠供电是有着绝对的现实意义的。