5次谐波对变压器的影响

zengxiaodong

并网逆变器配套的三相心式隔离变压器，采用D/Y-11接法，额定容量20  kVA

为了尽可能减小空载损耗，硅钢片采用了0.3mm的，并且应该是设计磁密偏低。

现在碰到了几个问题：

1、合闸涌流非常大，只要一合闸就发现日光灯闪一下，示波器实测峰值电流高达250A，但仅持续5.88ms一个脉冲；



黄色的就是电流波形


2、空载电压波形不正常，接上电网后，另一侧用万用表测量475V，理应得到整流后直流电压671伏，但实际直流电压高达713伏，超出了逆变器的工作范围。

为此用示波器测量了电压波形，发现呈现尖顶波形，这是导致万用表（有效值）测量不准确的根源。



这是实测的电压波形，进行了FFT分析，结果如下图。

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3、同时也实测了电网电压波形、以及FFT结果如下：






4、为了搞清楚问题所在，空载情况下对调了变压器的输入/输出端，发现在同样的电网电压波形下，另一侧的电压波形都是一模一样的尖顶波形。


5、从FFT结果可见，应该是5次谐波导致的尖顶现象，3次谐波、9次谐波、15次谐波.....都很小，这与D/Y绕组连接方式是吻合的。


6、电网电压波形是平顶波，FFT结果表明其中也是含有明显的5次谐波，这是不是导致副边尖顶波的根源？

zengxiaodong

电网电压及其经变压器变压后的电压，一个是平顶波、一个是尖顶波，对2者进行FFT分析，发现都是含有明显的5次谐波。

但是电网电压的平顶是由于基波、5次谐波的正负波峰重合（基本重合），而尖顶波是由于基波、5次谐波的正正波峰重合（基本重合）导致的，这可以根据相位信息来加以验证。


方法如下：

对于电网平顶波：基波相位-50.9、而5次谐波相位-441.5

根据时延与相位的关系，-50.9*5=-254.5

那么5次谐波的相位进行分解：-441.5=-254.5-187


这个187几乎就等于180°，参考下图，显然是正负波峰重合的。

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对于变压出的尖顶波：基波相位-80.8、而5次谐波相位-51.1

根据时延与相位的关系，-80.8*5=-404

那么5次谐波的相位进行分解：-51.1=-404+352.9


这个352.9几乎等于360°了，所以基波、5次谐波的正波峰互相重合，导致了尖顶波的产生！

标准答案

你的问题是？

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zengxiaodong

标准答案 发表于 2025-9-17 21:40
你的问题是？

我的问题是，尖顶波是如何产生的？


按道理D/Y连接变压器应该是波形很好的，但为什么却产生了严重的尖顶波呢？这是由于电网的原因导致的还是变压器本身存在某个问题导致的？