一種三相併行電抗器和變流器的製作方法
2023-05-21 10:19:36 1
本實用新型涉及變流器技術領域，尤其涉及一種三相併行電抗器和變流器。
背景技術：
在風電變流器中，現有方案通常採用LC或LCL濾波器來降低電網諧波電流，但是該方案容易造成風場諧振事故的發生。
針對風場諧振問題，可以通過載波移相使並聯逆變器電網諧波抵消，減少甚至取消交流濾波電容，從而從根本上解決該問題。
然而，載波移相會在並聯逆變器之間產生共模電壓，而現有的三相三柱電抗器無共模抑制能力，易造成極大的環流，因此，現有技術多採用三相五柱電抗或三相四柱電抗來提供所需的共模阻抗，從而降低環流。但是採用該方案的電抗器不但體積大，成本也較高。
技術實現要素：
本實用新型的主要目的在於提出一種三相併行電抗器和變流器，旨在解決現有技術存在的技術問題。
為實現上述目的，本實用新型實施例第一方面提供一種三相併行電抗器，所述三相併行電抗器包括N組磁芯、六個垂直鐵軛和3N個繞組，每組磁芯包括三個鐵芯柱和二個平行鐵軛，其中N≥2；
其中，所述六個垂直鐵軛與每組磁芯連接；
所述三個鐵芯柱並排設置在所述二個平行鐵軛之間，每一鐵芯柱上都繞設有一個繞組。
進一步地，所述垂直鐵軛設置在所述平行鐵軛和所述鐵芯柱之間；或者所述平行鐵軛設置在所述垂直鐵軛和所述鐵芯柱之間。
進一步地，所述鐵芯柱開有氣隙。
進一步地，所述鐵芯柱、所述平行鐵軛和所述垂直鐵軛的材料為內部不含氣隙的磁性材料。
進一步地，所述內部不含氣隙的磁性材料具體為矽鋼片、鐵氧體、非晶材料或微晶材料。
此外，為實現上述目的，本實用新型實施例第二方面提供一種變流器，包括N個並聯的功率模塊，該變流器還包括串接到所述功率模塊輸出端的三相併行電抗器；所述三相併行電抗器包括N組磁芯、六個垂直鐵軛和3N個繞組，每組磁芯包括三個鐵芯柱和二個平行鐵軛，其中N≥2；
其中，所述六個垂直鐵軛與每組磁芯連接；
所述三個鐵芯柱並排設置在所述二個平行鐵軛之間，每一鐵芯柱上都繞設有一個繞組。
進一步地，所述垂直鐵軛設置在所述平行鐵軛和所述鐵芯柱之間；或者所述平行鐵軛設置在所述垂直鐵軛和所述鐵芯柱之間。
進一步地，所述鐵芯柱開有氣隙。
進一步地，所述鐵芯柱、所述平行鐵軛和所述垂直鐵軛的材料為內部不含氣隙的磁性材料。
進一步地，所述內部不含氣隙的磁性材料具體為矽鋼片、鐵氧體、非晶材料或微晶材料。
本實用新型實施例提供的三相併行電抗器和變流器，與五柱方案電感相比，單個繞組差模感量沒有變化，但共模磁路比差模磁路長，共模感量相對較大，電抗器的鐵芯柱和鐵軛有減少，可節省安裝空間，能夠有效的降低成本。
附圖說明
圖1為本實用新型實施例的三相併行電抗器結構示意圖；
圖2為本實用新型實施例的三相併行電抗器另一結構示意圖；
圖3為本實用新型實施例的變流器結構示意圖；
圖4為本實用新型實施例的三相併行電抗器的磁場結構示意圖；
圖5為本實用新型實施例的三相併行電抗器的另一磁場結構示意圖。
本實用新型目的的實現、功能特點及優點將結合實施例，參照附圖做進一步說明。
具體實施方式
應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，並不用於限定本實用新型。
現在將參考附圖描述實現本實用新型各個實施例的。在後續的描述中，使用用於表示元件的諸如「模塊」、「部件」或「單元」的後綴僅為了有利於本實用新型的說明，其本身並沒有特定的意義。
在本實用新型中涉及「第一」、「第二」等的描述僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示其相對重要性或者隱含指明所指示的技術特徵的數量。由此，限定有「第一」、「第二」的特徵可以明示或者隱含地包括至少一個該特徵。另外，各個實施例之間的技術方案可以相互結合，但是必須是以本領域普通技術人員能夠實現為基礎，當技術方案的結合出現相互矛盾或無法實現時應當認為這種技術方案的結合不存在，也不在本實用新型要求的保護範圍之內。
如圖1所示，本實用新型第一實施例提出一種三相併行電抗器，包括兩組磁芯、六個垂直鐵軛和兩組三相繞組，具體說，該三相併行電抗器包括第一組磁芯10、第二組磁芯11、六個垂直鐵軛12和六個繞組103，第一組磁芯10包括三個鐵芯柱101和二個平行鐵軛102。第二組磁芯11與第一組磁芯10的結構類似。六個繞組103組成兩組三相繞組。
其中，六個垂直鐵軛12與第一組磁芯10和第二組磁芯11連接。具體地，三個垂直鐵軛12設置在平行鐵軛102和鐵芯柱101之間，另外三個垂直鐵軛12同樣設置在平行鐵軛102和鐵芯柱101之間。
請參考圖2所示，在另一實施方式中，平行鐵軛102設置在垂直鐵軛12和鐵芯柱101之間，另外一個平行鐵軛102同樣設置在垂直鐵軛12和鐵芯柱101之間。
三個鐵芯柱101並排設置在二個平行鐵軛102之間，呈日字形結構設置,每組三相繞組分別繞於所述磁芯的三個鐵芯柱上,即每一鐵芯柱101上都繞設有一個繞組103。二個平行鐵軛102平行設置。
在本實施例中，鐵芯柱101開有氣隙。
在本實施例中，鐵芯柱101、平行鐵軛102和垂直鐵軛12的材料為內部不含氣隙的磁性材料。內部不含氣隙的磁性材料具體可為矽鋼片、鐵氧體、非晶材料或微晶材料。
需要說明的是，圖1隻是示例出三相六柱並行電抗器的情形，可以想像地，三相九柱並行電抗器、三相十二柱並行電抗器的結構與此類似地。例如：三相九柱並行電抗器相對三相六柱並行電抗器來說，多了一組磁芯，以圖1為例，多了的磁芯可設置在第一組磁芯10和第二組磁芯11之間，其他結構件仍然不變。
參照圖3，圖3為本實用新型第二實施例提出的一種變流器，包括N個並聯的功率模塊20。在本實施例中，功率模塊20可為三相逆變器。
該變流器還包括串接到功率模塊20輸出端的三相併行電抗器21；三相電抗器21包括N組磁芯、六個垂直鐵軛和3N個繞組，每組磁芯包括三個鐵芯柱和二個平行鐵軛，其中N≥2。
其中，六個垂直鐵軛與N組磁芯連接。具體地，三個垂直鐵軛設置在平行鐵軛和鐵芯柱之間，另外三個垂直鐵軛同樣設置在平行鐵軛和鐵芯柱之間。
在另一實施方式中，平行鐵軛102設置在垂直鐵軛12和鐵芯柱101之間，另外一個平行鐵軛102同樣設置在垂直鐵軛12和鐵芯柱101之間。
三個鐵芯柱並排設置在二個平行鐵軛之間，呈日字形結構設置,每組三相繞組分別繞於所述磁芯的三個鐵芯柱上,即每一鐵芯柱上都繞設有一個繞組。二個平行鐵軛平行設置。
在本實施例中，鐵芯柱開有氣隙。
在本實施例中，鐵芯柱、平行鐵軛和垂直鐵軛的材料為內部不含氣隙的磁性材料。內部不含氣隙的磁性材料具體可為矽鋼片、鐵氧體、非晶材料或微晶材料。
請查看圖4和圖5所示，以N＝2為例，並聯逆變器載波移相角度為360/N＝180°，對於每組逆變器來說，逆變電流分為兩部分：差模電流和共模環流。
由於每組逆變器差模電流三相之和為零，所對應鐵軛磁場之和為零，此時三相六柱並行電抗等同於兩個並行並聯的三相三柱電抗，與三相五柱電抗相比，差模感量沒有變化，如圖4所示。
並聯逆變器之間的共模環流總是一處流入另一處流出，電流流入繞組所在的三個鐵芯柱產生的磁場方向與電流流出繞組所在的三個鐵芯柱產生的磁場方向相反，從而使電抗具有了共模抑制能力，如圖5所示。平行鐵軛與垂直鐵軛之間即使不開氣隙，共模磁路長於差模磁路，相較於五柱方案，共模感量也比較大，如果開了氣隙後，共模感量更大。
另外，該三相六柱並行電抗較兩個三相五柱電抗減少了四個鐵芯柱和部分鐵軛，且節省了部分安裝空間，因此能夠有效的降低成本。
本實用新型實施例提供的三相併行電抗器和變流器，與五柱方案電感相比，單個繞組差模感量沒有變化，但共模磁路比差模磁路長，共模感量相對較大，電抗器的鐵芯柱和鐵軛有減少，可節省安裝空間，能夠有效的降低成本。
需要說明的是，在本文中，術語「包括」、「包含」或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者裝置不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者裝置所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句「包括一個……」限定的要素，並不排除在包括該要素的過程、方法、物品或者裝置中還存在另外的相同要素。
以上僅為本實用新型的優選實施例，並非因此限制本實用新型的專利範圍，凡是利用本實用新型說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本實用新型的專利保護範圍內。