多繞組高壓變頻電源變壓器的製作方法
2023-05-02 03:17:06 1
專利名稱：多繞組高壓變頻電源變壓器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種高壓變頻電源變壓器，特別是一種將常規三相工頻電源變換為三組標準型3k相輸出的移相整流變壓器，屬於電力傳輸技術領域。用於高壓變頻調速裝置的電源變壓器。
背景技術：
為了節能和調速，許多大功率高壓異步電動機都需要採用高壓變頻調速裝置，而傳統的高壓變頻技術都存在著一些缺陷一種方法是由高壓電源經降壓變壓器輸出一組三相低壓，經低壓整流逆變，再用升壓變壓器獲得變頻高壓。它存在著中間低壓電流大、結構複雜、效率低、可靠性差、諧波大和需要兩臺變壓器等缺點。
另一種方法是直接由高壓電源經整流逆變。由於大功率器件難以承受高反向電壓等技術上的原因，到目前最高輸出電壓只能達到2.3kV，而且輸入輸出諧波大、輸出電壓變動率dv/dt高，對電動機安全運行很為不利。
還有一種方法是三電平變頻，整流變壓器採用二組三相輸出，輸出線電壓電平數為3，輸出電壓含有很高的高次諧波，使得電動機噪聲增大、發熱嚴重，而且目前最高輸出交流電壓僅達4.6kV。
發明內容
針對現有變頻技術存在的上述缺陷，本實用新型的目的，乃是提供一種主要適用於單元串聯多電平電壓源型變頻的三組3k相移相整流變壓器，使得這種變頻只需一臺變壓器就可以完成，各組輸出分別進行整流、逆變，其過程中的電壓電流均較低，串聯輸出電壓可很高。這種變頻輸出的線電壓電平數為(2k+1)個，k越大、輸出電源波形越接近於正弦波、輸出諧波越小、輸出電壓變動率dv/dt越低。由於變壓器為三組標準型3k相6k脈波整流輸出，使得變壓器反饋電網的諧波電流也越小。
本實用新型的技術方案是鐵心採用三相心式結構。內線圈為原邊輸入繞組，可以是Δ接法、也可以是Y接法。外線圈為副邊輸出繞組，有3k個等容量、等電壓輸出繞組自上而下排列繞制、且相互絕緣；3k個輸出繞組分為三組、每組k個，k為奇數時有1個y接法的不移相0°輸出繞組、另外(k-1)個輸出繞組採用延邊三角形移相；k為偶數時，k個輸出繞組均採用延邊三角形移相；外部三相連接後的k個三相輸出繞組相互間的相角差等於60°/k。
3k個輸出繞組均用銅箔繞制，每個繞組繞一段，銅箔寬度相等，厚度按y=3z]]>(其中δy為移相繞組銅箔的厚度，δz為主繞組銅箔的厚度，有0°輸出繞組的銅箔厚度也為δy)。段間留足絕緣、以便滿足k個輸出電壓經整流逆變串聯疊加後的輸出高電壓的絕緣要求。各繞組的匝數計算同一般延邊三角形移相計算方法。
3k個輸出繞組均從主繞組(或0°輸出繞組的y接星點)起繞、始端放在輸入一側，主繞組的末端與移相繞組的首端連接在繞組內部完成後引至輸入一側。移相繞組的末端(或0°輸出繞組的輸出端)放在輸出一側；各主繞組均取整數匝，各移相繞組及y接法的0°輸出繞組均少繞半匝。
本實用新型的有益效果是本實用新型輸出三組標準型3k相交流電源，與高壓變頻調速裝置相配套，經3k個三相全波整流、電容器充電濾波、斬波，然後串聯形成疊波級數為k的一相，三組y連接形成三相高壓變頻電源。這樣，既使變壓器反饋電網的諧波電流很小，又使整流、逆變裝置承受的反向電壓較低、正嚮導通電流較小；輸出線電壓的電平數高達(2k+1)個，使得變頻輸出電壓高、輸出電壓變動率dv/dt低、輸出波形接近於正弦波，使其它變頻方式因輸出諧波高而引起的電動機發熱、噪音和轉矩脈動等問題都可迎刃而解。
以下結合附圖和實施例對本實用新型做進一步說明。
圖1是本實用新型k＝5的結構示意圖，圖2是圖1的左側視圖，圖3是圖1的後視圖，圖4是本實用新型k＝5時15個輸出繞組的連接、矢量和移相角示意圖，圖5是本實用新型k＝6時18個輸出繞組的連接、矢量和移相角示意圖，圖1～3中，1.鐵心，2.原邊輸入繞組，3.副邊輸出繞組，4.輸入接電端子，5.輸出接電端子，6.輸出連接端子。
圖4、圖5中，A、B、C為輸入端子，WΔ為原邊Δ接法時的繞組匝數。a1、b1、c1，a2、b2、c2，…，a3k、b3k、c3k(圖4中3k＝15，圖5中3k＝18)為副邊3k組輸出端子。
圖4中，Wy3、Wy8、Wy13為y接法的0°輸出繞組的匝數，Wy1～Wy15(不含Wy3、Wy8、Wy13)為移相輸出繞組的移相繞組匝數，Wz1～Wz15(無Wz3、Wz8、Wz13)為各移相輸出繞組對應的主繞組匝數。
圖5中，Wy1～Wy18為18個移相輸出繞組的移相繞組匝數，Wz1～Wz18為移相輸出繞組對應的主繞組匝數。
具體實施方式
如圖1～4所示，鐵心1採用三相心式結構，原邊輸入繞組2和副邊輸出繞組3採用樹脂澆注，F級絕緣。2為內線圈，額定容量1600kVA，額定電壓6.3kV，Δ接法，4為輸入接電端子；3為外線圈，由15個額定容量各106.7kVA、額定電壓690V繞組組成，自上而下繞制、相互絕緣；15個輸出繞組分為I、II、III三組、每組5個，移相角度分別為+24°、+12°、0°、-12°和-24°，其中0°繞組y接，其它為延邊三角形移相的輸出繞組。
鐵心參數的設計、WΔ的選取同常規變壓器，Wy3∶WΔ＝690∶6300√3，Wy3＝Wy8＝Wy13，計算取整為電磁匝數，實際少取半匝。
±24°移相繞組匝數Wy1＝Wy5＝Wy6＝Wy10＝Wy11＝Wy15≈0.21Wy3，取整後實際少取半匝，相應主繞組匝數Wz1＝Wz5＝Wz6＝Wz10＝Wz11＝Wz15≈1.41Wy3，取整。
±12°移相繞組匝數Wy2＝Wy4＝Wy7＝Wy9＝Wy12＝Wy14≈0.62Wy3，取整後實際少取半匝，相應主繞組匝數Wz2＝Wz4＝Wz7＝Wz9＝Wz12＝Wz14≈0.72Wy3，取整。
Wy1～Wy15繞組通過額定基波電流89.25A，主繞組通過額定基波電流51.53A。15個輸出繞組共繞15段、各繞組選用銅箔寬度相等、厚度δy∶z=3:1]]>(其中δy為移相繞組銅箔的厚度，δz為主繞組銅箔的厚度)。層間絕緣為樹脂預浸布，段間絕緣、端部絕緣和線圈的內外層絕緣為增強型環氧樹脂。
12個帶移相繞組的輸出繞組各自先繞主繞組、後繞移相繞組，二者連接在本段繞組內部完成後引出、與12個主繞組的始端、以及3個0°繞組的始端一共27個作為輸出連接端子6引至輸入一側，各移相繞組和0°繞組的末端作為輸出接電端子5一共15個引至輸出一側。
權利要求1.一種多繞組高壓變頻電源變壓器，鐵心採用三相心式結構，其特徵在於內線圈為原邊輸入繞組，外線圈為副邊輸出繞組，有3k個等容量、等電壓輸出繞組自上而下排列繞制，且相互絕緣，3k個輸出繞組分為I、II、III三組，每組k個、k為奇數時有1個y接法的不移相0°輸出繞組、另外k-1個輸出繞組採用延邊三角形移相；k為偶數時，k個輸出繞組均採用延邊三角形移相；外部三相連接後的k個三相輸出繞組相互間的相角差等於60°/k。
2.根據權利要求1所述的多繞組高壓變頻電源變壓器，其特徵在於3k個輸出繞組均從主繞組或0°輸出繞組的y接星點起繞、始端放在輸入一側，主繞組的末端與移相繞組的首端連接在繞組內部完成後引至輸入一側，移相繞組的末端或0°輸出繞組的輸出端放在輸出一側；各主繞組均取整數匝，各移相繞組及y接法的0°輸出繞組均少繞半匝。
專利摘要一種多繞組高壓變頻電源變壓器是將常規三相變壓器的副邊繞組設計成等容量、等電壓輸出的3k組三相繞組(k＝4，5，6…。下同)、輸出相位角差等於60°/k的三組3k相工頻電源；同時將用於各相間連接的接線端子與輸出接電端子分布在變壓器兩側。本實用新型主要用於三相高壓變頻調速裝置的電源變壓器，經三相全波整流、電容器充電濾波、斬波逆變、k組串接、三組星形連接成可控的三相高壓變頻電源，供需調速運行的高壓異步電動機使用。
文檔編號H01F30/12GK2658920SQ0327876
公開日2004年11月24日 申請日期2003年9月23日 優先權日2003年9月23日
發明者錢長生 申請人:江蘇華鵬變壓器有限公司