一種移相整流變壓器及串聯拓撲變頻器的製作方法

2023-11-05 12:41:37

專利名稱：一種移相整流變壓器及串聯拓撲變頻器的製作方法
技術領域：
本發明涉及變壓器，更具體地說，涉及一種移相整流變壓器及串聯拓撲變頻器。
背景技術：
高壓交流電動機在電力消耗中佔有很大的比重，其中高壓交流電動機使用高壓變頻器進行驅動。典型的8模塊IOKV串聯拓撲結構中壓變頻器系統如圖1中所示，包括移相變壓器1、功率單元2和電機3，其中功率單元al、a2、a3…a8組成系統的A相輸出，功率單元bl、b2、b3…b8組成系統的B相輸出，功率單元cl、c2、c3…c8組成系統的C相輸出，三相輸出拖動高壓電機3傳動系統。上述中壓變頻器系統用的移相整流變壓器結構和副邊繞組方式如圖2和圖3所示，圖2為立式結構變壓器，圖3為臥式結構變壓器，移相整流變壓器安規分析示意圖如圖 4所示。其中，變壓器包括變壓器鐵心11，原邊繞組13，副邊繞組15，以及輔助繞組18。副邊繞組15包括A相輸出副邊繞組12、B相輸出副邊繞組14、C三相輸出副邊繞16。變壓器A相輸出餅和B相輸出餅之間的電氣距離為dl，B相輸出餅和C相輸出餅之間的電氣距離為d2，副邊相內繞組之間的餅間電氣距離為d3。根據上述串聯高壓變頻器的拓撲結構特點和工作方式，設定模塊輸入電壓為V，模塊串聯數目為N，則dl和d2之間要承受NV的絕緣電壓。如圖4所示，根據業界通用繞制工藝，A8和Bl之間因為串聯9個模塊，一個功率單元輸出電壓等級如果為700V，則A8和Bl 之間壓差為6300kV，則需要保證的如圖2和3中所示的dl距離由6300V電壓決定。B8和 Cl之間需要保證如圖2和3中所示d2的距離同樣必須由6300V電壓決定。受此限制，dl 和d2之間有較大的安規距離要求，導致鐵心用量增加，變壓器整體尺寸和成本增加。

發明內容
本發明要解決的技術問題在於，針對現有技術的上述缺陷，提供一種移相整流變壓器及串聯拓撲變頻器。本發明解決其技術問題所採用的技術方案是構造一種移相整流變壓器，包括鐵心，以及繞制在所述鐵芯上的原邊繞組、副邊繞組和輔助繞組；所述副邊繞組包括A相副邊繞組、C相副邊繞組，以及設置在所述A相副邊繞組和所述C相副邊繞組之間的B相副邊繞組，其中，所述A相副邊繞組採用反向繞制，所述C相副邊繞組採用正向繞制。本發明所述的移相整流變壓器中，所述B相副邊繞組採用混序繞制。本發明所述的移相整流變壓器中，所述B相副邊繞組採用兩頭向中間逐漸變大的混序繞制。本發明所述的移相整流變壓器中，所述A相副邊繞組包括N個相互獨立的子繞組， 記為AN ；所述B相副邊繞組包括N個相互獨立的子繞組，記為BN ；所述C相副邊繞組包括N 各相互獨立的子繞組，記為CN;其中，所述N為自然數。
本發明所述的移相整流變壓器中，相鄰子繞組之間設置有絕緣層。本發明所述的移相整流變壓器中，所述絕緣層的材料不同和/或厚度不同。本發明所述的移相整流變壓器中，所述移相整流變壓器為立式變壓器或臥式變壓
ο本發明所述的移相整流變壓器中，所述移相整流變壓器為乾式變壓器還是油浸式變壓器。本發明還提供了一種串聯拓撲變頻器，包括上述移相整流變壓器，所述A相副邊繞組、B相副邊繞組和C相副邊繞組各自的輸出端分別經功率單元連接電機。本發明的有益效果在於通過規定變壓器的A相和C相副邊繞組繞制順序，來優化 A相副邊繞組、B相副邊繞組和C相副邊繞組之間的安規距離，從而降低設計尺寸和成本，適用於所有串聯拓撲型式的中壓變頻器的移相整流變壓器的優化設計，包括臥式變壓器和立式變壓器，以及類似特殊結構的變壓器。由於改變副邊繞組繞制順序並未改變變壓器副邊繞組和整機功率單元連接的一一對應關係，因此不會對由變壓器構成的變頻器整機運行原理產生任何影響。


下面將結合附圖及實施例對本發明作進一步說明，附圖中圖1是現有技術中的中壓變頻器系統結構示意圖；圖2是現有技術中的立式結構的移相整流變壓器示意圖；圖3是現有技術中的臥式結構的移相整流變壓器示意圖；圖4是圖2和圖3中的移相整流變壓器安規分析示意圖；圖5是本發明實施例一的立式結構移相整流變壓器結構示意圖；圖6是本發明實施例二的立式結構移相整流變壓器結構示意圖；圖7是本發明實施例三的立式結構移相整流變壓器結構示意圖。
具體實施例方式本發明較佳實施例的移相整流變壓器結構如圖5所示，其包括鐵心21，以及繞制在鐵芯21上的原邊繞組、副邊繞組和輔助繞組28。其中副邊繞組包括A相副邊繞組22、C 相副邊繞組26，以及設置在A相副邊繞組22和C相副邊繞組沈之間的B相副邊繞組24，分別用於實現移相整流變壓器的A相輸出、B相輸出和C相輸出。A相副邊繞組22反向繞制， C相副邊繞組沈正向繞制。這樣通過規定變壓器的A相和C相的副邊繞組繞制順序，使得無論B相副邊繞組M採用何種繞制順序都可以優化A相副邊繞組22、B相副邊繞組M和 C相副邊繞組沈之間的安規距離，大幅度減小鐵心用量，減小變壓器的整體體積，從而降低成本。上述實施例中，A相副邊繞組22包括N個相互獨立的子繞組，記為AN。B相副邊繞組M包括N個相互獨立的子繞組，記為BN。C相副邊繞組沈包括N各相互獨立的子繞組，記為CN。其中，N為自然數，例如可以是5，或者是8，還可以是3、6、9等。當N為8時， 如圖5所示，A相副邊繞組22包括子繞組Al、子繞組A2、子繞組A3、子繞組A4、子繞組A5、 子繞組A6、子繞組A7、子繞組A8。B相副邊繞組M包括子繞組Bl、子繞組B2、子繞組B3、子繞組B4、子繞組B5、子繞組B6、子繞組B7、子繞組B8。C相副邊繞組沈包括子繞組Cl、子繞組C2、子繞組C3、子繞組C4、子繞組C5、子繞組C6、子繞組C7、子繞組C8。
在實施例一中，以IOkV立式變壓器為例，如圖5所示，A相副邊繞組22採用反向繞制，C相副邊繞組沈採用正向繞制，B相副邊繞組M採用混序繞制，也可用下面的表1表示
權利要求
1.一種移相整流變壓器，包括鐵心(21)，以及繞制在所述鐵芯(21)上的原邊繞組 (10)、副邊繞組(20)和輔助繞組(28)；所述副邊繞組(20)包括A相副邊繞組(22)、C相副邊繞組(26)，以及設置在所述A相副邊繞組(22)和所述C相副邊繞組(26)之間的B相副邊繞組(24)，其特徵在於，所述A相副邊繞組(22)採用反向繞制，所述C相副邊繞組(26)採用正向繞制。
2.根據權利要求1所述的移相整流變壓器，其特徵在於，所述B相副邊繞組(24)採用混序繞制。
3.根據權利要求2所述的移相整流變壓器，其特徵在於，所述B相副邊繞組(24)採用兩頭向中間逐漸變大的混序繞制。
4.根據權利要求1所述的移相整流變壓器，其特徵在於，所述A相副邊繞組(22)包括 N個相互獨立的子繞組，記為AN ；所述B相副邊繞組(24)包括N個相互獨立的子繞組，記為BN ；所述C相副邊繞組(26)包括N各相互獨立的子繞組，記為CN ；其中，所述N為自然數。
5.根據權利要求1-4中任一所述的移相整流變壓器，其特徵在於，相鄰子繞組之間設置有絕緣層。
6.根據權利要求5中任一所述的移相整流變壓器，其特徵在於，所述絕緣層的材料不同和/或厚度不同。
7.根據權利要求1-4所述的移相整流變壓器，其特徵在於，所述移相整流變壓器為立式變壓器或臥式變壓器。
8.根據權利要求1-4所述的移相整流變壓器，其特徵在於，所述移相整流變壓器為乾式變壓器或油浸式變壓器。
9.一種串聯拓撲變頻器，其特徵在於，包括如權利要求1至8中任一所述的移相整流變壓器，所述A相副邊繞組(22)、B相副邊繞組(24)和C相副邊繞組(26)各自的輸出端分別經功率單元(2)連接電機(3)。
全文摘要
本發明涉及一種移相整流變壓器及串聯拓撲變頻器，其中移相整流變壓器包括鐵心，以及繞制在鐵芯上的原邊繞組、副邊繞組和輔助繞組；副邊繞組包括A相副邊繞組、C相副邊繞組，以及設置在A相副邊繞組和C相副邊繞組之間的B相副邊繞組，A相副邊繞組反向繞制，C相副邊繞組正向繞制。本發明通過規定變壓器的A相和C相副邊繞組繞制順序，來優化A相副邊繞組、B相副邊繞組和C相副邊繞組之間或者繞組內部的安規絕緣距離，從而降低設計尺寸和成本，適用於所有串聯拓撲型式的中壓變頻器的移相整流變壓器的優化設計，包括臥式變壓器和立式變壓器和類似的特殊結構的變壓器，且對由變壓器構成的變頻器整機運行原理沒有任何影響。
文檔編號H01F27/32GK102360794SQ20111013887
公開日2012年2月22日 申請日期2011年5月26日 優先權日2011年5月26日
發明者張嘉琪 申請人:艾默生網絡能源有限公司