特种函数旋转变压器的谐波补偿
张艳丽1，赵丕福2，陈海燕2，倪卫东1
(1．中国电子科技集团第二十一研究所，上海200233；2．中国人民解放军驻上海航天局中心代表室)
摘要：由于材料、结构、制造工艺等因素的不良影响及计算方法的近似性，特种函数旋转变压器实测误差一般会比计算误差大一些，这可用补偿绕组的办法使之减小。对两种函数的特种函旋转变压器分别采用五次谐波补偿和三次谐波补偿，通过对补偿前后理论计算误差与实测误差对比分析，验证了谐波补偿对降低误差的有效性及实崩性。
关键词：特种函数；旋转变压器；谐波；误差；补偿
中图分类号：TM383．2 文献标识码：A 文章编号：1004—7018(2008)12—0031—03
0引 言
文献[1]对特种函数旋转变压器绕组设计计算方法、误差补偿方法进行了详细的理论分析，本文以该理论方法为指导依据，分别对55#机座两种曲线函数的特种函数旋转变压器进行五次谐波补偿和三次谐波补偿，通过试验数据进行分析验证。
1特种函数旋转变压器原理
特种函数旋转变压器是一种感应式的机电变换器，原方有同心式激磁绕组，副方有同心式输出绕组，其原理如图l所示范区。  根据叠加原理和谐波分析的方法，在正弦绕组的基础上得到输出电压表达式：
式中：v=1，3，5，…，P(v是奇数)；
Xmv——v次谐波互感电抗；
Kwe——V次谐波绕组系数；
φ——激磁绕组轴线与输出绕组轴线的夹角；
θ=π/2-φ。
式(1)是一个项数有限的只含奇次谐波的正弦级数，适当选取各项的系数，即各谐波电势值E v，就可以使它在o≤θ≤θn,θ≤π/2区间内逼近任一给定函数。特种函数旋转变压器输出电压U(θ)随转子转角θ的变化，可以复现用户要求的函数关系，本文两种特种函数的曲线如图2所示。  2特种函数旋转变压器误差补偿方法
由于材料、结构、制造工艺等因素的不良影响及计算方法的近似性，实测误差△；(θ)一般会比计算误差△(θ)大一些，这可通过加谐波补偿绕组的方法来弥补，这就是所谓的误差谐波补偿方法。
对于给定函数F(θ)(F(θ)|θ=F(O)=0)，特种函数旋转变压器精度试验要采用补偿比较法，常取θ。为补偿点，即指定该点无误差，也就是F(θ。)  将各次谐波绕组系数Kwv代入式(3)，可求得函数的相对误差Δvo(θ),如图3所示。
上式说明，若谐波系数有一定的增量，则误差得一相应的增量  若将实测误差△s(θ)代替计算误差△(θ)，这时的误差用△(θ)表示，显然有： 那么，只要选取合适的谐波系数增量ΔKwv,就可使误差△(θ)成为很小，补偿绕组就是用来达到这一目的。这就是使  △s(θ)]可以利用最小二乘法计算谐波系数的增量的合适值，确定谐波系数的增量后，就可以计算补偿绕组。 3特种函数旋转变压器误差补偿应用
本文以55#机座号的两种特种函数旋转变压器进行补偿计算及实验测试，定转子槽数为Zs／Zr=32／27，激磁电压30 V，电源频率为400Hz，函数曲线如图2所示。
(1)谐波绕组系数Kwv的计算
取n个离散点的数值，从式(2)出发，应用最小二乘法逼近，可导出求解谐波系数的线性方程：
(3)谐波补偿次数v的确定及谐波绕组系数增量ΔKwv的计算。
函数f1(θj)的实测误差值Δf1s(θ)与函数f2s(θ)的实测误差值Δf2s(θ)分别如图4a、图4b所示。
图4a的实测误差曲线Δf1s(θ)与图3a中△50(θ)五次谐波基准误差曲线趋势相似，正负方向相反，从而给五次谐波系数Kw5增加一个增量△Kw5。
图4b的实测误差曲线Δf2s(θ)与图3b的△30(θ)三次谐波基准误差瞌线趋势相似，正负方向相反，从而给三次谐波系数Kw3增加一个增量△Kw3。
由式(4)、式(5)计算得到谐波系数增量如表2所示。
(4)谐波补偿后实测数据分析
确定了谐波绕组系数的增量，就可以根据绕组计算的基本公式确定补偿绕组进行谐波补偿了。
谐波补偿后函数f1(θj)的计算误差△f1(θ)为百分之O.24，由图5a中曲线可以看出，此时的正负误差幅值几乎相等，即三次谐波补偿后的****理论精度即为百分之0．36。同理，函数f2(θj)的计算误差△r2(θ)为百分之O.36，即三次谐波补偿后的****理论精度即为百分之0.36，如图5b所示。其中△代表函数误差。
补偿后的计算误差△f1(θj)、△f2(θj)与实测误差△f12(θj)、△f2s(θj)对比如图5所示，计算误差曲线与实测误差曲线基本吻合。
对特种函数旋转变压器，精度分为两级，函数误差小于等于百分之O.5为O级品，大于f2(θj)O.5且小于f2(θj)1为I级品。本文试验数据曲线均为平均值，具体试验数据如表3所示，谐波补偿前后的误差对比曲线如图6所示。
4结语
从大量的理论分析与计算和实验数据表明，采用补偿绕组大大提高了产品精度，验证了谐波补偿对降低误差的正确性及有效性。
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