1948年普通晶体管的发明引起了电子工业革命,半导体器件首先应用于小功率领域,如通讯、信息处理的计算机等。1958年,自从美国通用电气公司研制成功第一个工业用的普通晶闸管开始,大大扩展了半导体器件功率控制的范围。电能的变换和控制由原来的旋转变流机组、静止的离子变流器进入以电力半导体器件组成的变流器时代,这标志着电力电子技术的诞生。随着电力电子技术和控制技术的不断发展,电力电子技术的应用已深入到工业生产和社会生活的各个领域,其典型的用途包括:电化学、直流传动、交流传动、电镀及电加工、电机励磁、中频感应加热、直流输电及无功补偿等,成为传统产业和高新技术领域不可缺少的关键技术。然而其负面效应也日益明显,电力电子装置的开关动作向电网中注入了大量的谐波和次谐波分量,导致了交流电网中电压和电流波形的严重失真,从而替代了传统的变压器等铁磁材料的非线性引起的谐波,成为最主要的谐波源。传统的整流装置中,由于整流变压器结构上的原因,并不能够起到谐波抑制作用,谐波仍然通过变压器进入电网,从而影响电网的运行稳定性。新型整流变压器由于具有无功补偿和谐波屏蔽作用,提高了变压器的性能,这是以往传统整流变压器所不具备的,所以具有重要的研究价值。论文主要做了以下几个方面的工作:(1)首先论述了国内外整流变压器的发展与研究现状,特别用于电化工行业的整流变压器,进行了较详细的说明。(2)介绍了新型整流变压器工作原理和结构特征,为了更好的分析新型整流变压器的工作原理,从理论上设计了一台13KVA的干式变压器,并且根据中间绕组等值阻抗为“零阻抗”的要求,对变压器的各项参数进行了优化设计,包括铁心截面、绕组的线径规格、绕组间的气隙距离和绕组电抗高度。(3)新型整流变压器中间绕组接有滤波器,滤波器的性能也决定了新型整流变压器是否能够顺利的进行谐波屏蔽,本论文中采用了两种主要滤波方案,一种是单调协滤波器,另一种是双调谐滤波器,并且在设计双调谐滤波器时,对四种特征谐波次数进行了不同的组合。根据不同滤波器的设计参数在MATLAB中建立了仿真模型,通过仿真能明显观察到谐波抑制的效果,并且通过技术经济上的比较,单调谐滤波器方案更为合理,当然采用双调谐方案也能满足要求。(4)介绍了经典的电磁场理论,尤其对麦克斯韦方程组和电磁场中的一般边界条件进行了理论说明。对有限元法进行了简要的阐述及现阶段电磁场分析软件进行了介绍。文中采用美国Ansoft Corp.公司的Maxwell软件建立了新型整流变压器的三维有限元仿真模型,模型的各项尺寸完全与新型整流变压器设计尺寸相同,应用软件中的静磁场计算模块对绕组的漏电抗进行了仿真计算,结果与设计计算的短路电抗进行比较,其误差相当小;并且分析了各绕组上所受的洛仑兹力和铁心柱中的磁能密度分布。应用瞬时电磁场仿真模块对激励源为正弦电流源时,可以得到三个绕组的受力情况和铁心中的磁通密度变化,观察铁心中的主磁通瞬时变化情况及各个时刻各绕组受力。本文对新型整流变压器的进行了全面的研究,通过对整流变压器进行优化设计后,能够有效地降低了变压器中间绕组等效短路阻抗,同时增加网侧等效短路阻抗,使得变压器的谐波屏蔽效果明显。从节约材料的角度出发,减小变压器的电抗高度,使变压器的铁心材料和绕组铜材都减少了。