CN102360907B - 高欧洲效率太阳能逆变输出变压器的制备方法 - Google Patents

高欧洲效率太阳能逆变输出变压器的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种高欧洲效率太阳能逆变输出变压器的制备方法，先设定变压器功率等级，输入电压等级以及输出电压等级；依据前述功率等级及输出电压等级计算出半功率点的输出电流；根据输出电压等级、输出电流为准备系列负载，同时选用截面系数KD处于0.83～1.10之间的三角立体铁心；再计算出变压器绕组线圈匝数N；预先设定磁感应强度BZ在1.32～1.45之间；将铁心与绕组线圈组装后通过实验机较正而调整磁感应强度，使变压器的效率峰值位于其半功率点坐标上，如此不仅达到低噪音、低损耗之功效，而且还使欧洲效率可达到99%以上，从而更好地提高太阳能逆变器转化经济效益。

Description

高欧洲效率太阳能逆变输出变压器的制备方法
技术领域
本发明涉及一种太阳能逆变输出变压器，尤其是指一种高欧洲效率太阳能逆变输出变压器的制备方法。
背景技术
近年来，随着人们环保意识的增强，对于可再生能源关注越来越多。在可再生能源中，不管从资源的数量、分布的普遍性还是技术的可靠性，太阳能都比其它再生能源更具优越性。目前太阳能的利用主要有两大重点方向，一是把太阳能转化为热能，另一个就是将太阳能转化为电能（即通常所说的光伏发电），而太阳能交流发电系统一般是由太阳能电池板、充电控制器、逆变器和蓄电池共同组成，其中太阳能逆变器是整个太阳能系统的关键组件，因此业界对应于太阳能逆变器中的变压器不断提出新的要求，以使整个太阳能光伏行业的发展是至关重要。
对于太阳能逆变输出变压器而言，业界讨论更多的是变压器效率，这种变压器效率是指变压器输出功率P2和输入功率P1的百分比,用η表示即η=(P2÷P1)x100%,输入功率P1包括输出功率P2、铁损PC和铜损PT,所以变压器的效率η=[P2/(P2+PC+PT)]×100%,而输出功率P2与负载功率因数cos和负载系数￡有关。一般而言，铜损是指变压器线圈电阻所引起的损耗；变压器的铁损包括两个方面：一是磁滞损耗，当交流电流通过变压器时，通过变压器硅钢片的磁力线其方向和大小随之变化，使得硅钢片内部分子相互摩擦，放出热能，从而损耗了一部分电能；另一是涡流损耗，当变压器工作时，铁芯中有磁力线穿过，在与磁力线垂直的平面上就会产生感应电流，由于此电流自成闭合回路形成环流，且成旋涡状，从而使铁芯发热，消耗能量。
对于太阳能逆变器而言，对最大效率的追求是第二位的，欧洲效率的最大化才是最重要的。欧洲效率实质上是个能效值，工频机一般规定是整机效率≥97.3%，其是用不同负载情况下的效率按照不同比重累加得到的，也就是通过不同百分比容量下的效率合成系数不同，半功率点效率合成系数最高为0.48，这意味着太阳能逆变一天中半功率点工作时间最长。然后折算成欧洲效率，即欧洲效率以下述公式计算：
Figure 286051DEST_PATH_IMAGE001
这些负载点下的效率按不同系数合成不低于97.3%，因此业界将如何追求欧洲效率最大化至关重要。
发明内容
本发明主要目的在于提供一种高欧洲效率太阳能逆变输出变压器的制备方法。
为实现上述之目的，本发明采取如下技术方案：
一种高欧洲效率太阳能逆变输出变压器的制备方法，其中设定变压器的效率峰值位于其半功率点坐标上。
为使效率峰值落入半功率点上，其包括如下步骤：（1）设定变压器功率等级为P，输入电压等级为V1以及输出电压等级为V2；（2）依据前述功率等级P及输出电压等级V2计算出半功率点的输出电流为I；（3）根据输出电压等级V2、输出电流I准备系列负载，同时选用截面系数KD处于0.83～1.10之间的三角立体铁心；（4）计算出变压器绕组线圈匝数N；预先设定磁感应强度BZ在1.32～1.45之间；（5）将铁心与绕组线圈组装后较正磁感应强度，使变压器的效率峰值位于其半功率点坐标上。
进一步，采用实验机较正方法步骤如下：将线圈匝数N的输入输出分别与实验机抽头连接；当匝数N时，对应的效率峰值是位于其半功率点坐标，无需调整磁感应强度BZ；效率峰值不是位于半功率点坐标则进入下一步；在前述匝数N基础上通过实验机增加或减少匝数N1，N1为1～3匝；当匝数N- N1时，效率峰值是位于其半功率点坐标，即预先设定的磁感应强度选低了，则需调高磁感应强度；当匝数N+N1时，效率峰值是位于其半功率点坐标，即预先设定的磁感应强度选高了，则需调低磁感应强度。
所述三角立体铁心质选用型号30ZH120、272H95或232H95硅钢片制成。
所述绕组线圈采用铝箔线材，该绕组线圈包括的初次级线包，其分别采用筒式电密在0.65～0.82 A/mm 2之间。
本发明优点如下：采用变压器的效率峰值落入其半功率点上的设计，不仅达到低噪音、低损耗之功效，而且还使欧洲效率可达到99%以上，从而更好地提高太阳能逆变器转化经济效益。
附图说明
图1是本发明太阳能逆变输出变压器之结构示意图；
图2是图1仰视示意图；
图3是本发明变压器功率与效率曲线示意图；
图4是本发明设计效率峰值落入半功率点流程框图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步描述。
请参阅图1至图4所示，一种太阳能逆变输出变压器，包括三角立体铁心10和绕组20，绕组20系绕于铁心10上，所述铁心可选用型号30ZH120、272H95或232H95硅钢片制成；所述绕组线圈采用铝箔线材，该绕组线圈包括的初次级线包，例如分别采用筒式电密0.66A/mm 2、0.69A/mm 2制成；其中该变压器的效率最高峰值η1是位于其半功率点P/2（即50%）坐标上（如图3所示）。
如图4所示，系为本发明如何设计效率峰值η1落入半功率点流程框图；首先，设定变压器功率等级为P，输入电压等级为V1，输出电压等级为V2；依据前述功率等级P及输出电压等级V2计算出半功率点的输出电流为I，即I=（P*η）cos
Figure 444106DEST_PATH_IMAGE002
/ V2计算, η按99.2%计算，线性负载cos
Figure 557556DEST_PATH_IMAGE002
=1；根据输出电压等级V2、输出电流I准备系列负载，同时选用截面系数KD处于0.83～1.10之间的三角立体铁心，该截面系数KD=St/,St为三相芯柱截面；最后计算出变压器绕组线圈匝数N，这种计算线圈匝数方法是本领域常规算法，在此不加予详述；然后预先设定磁感应强度BZ在1.32～1.45之间；根据制造成本以及效率要求，可分别选择取向电工钢带厚0.3mm、0.27mm以及0.23mm；最后将铁心与绕组线圈组装后通过实验机较正而调整磁感应强度即可，使变压器的效率峰值位于其半功率点坐标上。
具体采用较正方法步骤如下：将前述线圈匝数N的输入输出分别与现有的实验机抽头连接；当匝数N时，对应的效率峰值是位于其半功率点坐标，无需调整磁感应强度BZ；效率峰值不是位于半功率点坐标则进入下一步，即在前述匝数N基础上通过实验机增加或减少匝数N1，N1为一变量，其可以在1～3匝，正因为预先设计的磁感应强度BZ比较邻近即N1变量范围小，方便加工制造；若匝数N-N1时，效率峰值是位于其半功率点坐标，即预先设定的磁感应强度选低了，则需调高磁感应强度；当匝数N+N1时，效率峰值是位于其半功率点坐标，即预先设定的磁感应强度选高了，则需调低磁感应强度。
如下表，现以250KW太阳能逆变三相隔离变压器为例进行说明，采用前述方法制作变压器进行测试，其空载电流为1.2A，空载损耗为420W；当负载功率在125KW（半功率点）时，效率是最高的，即为0.9976,本实施例变压器具体测算不同负载下的效率后通过折合欧洲效率可达99.022% 。
Figure 644777DEST_PATH_IMAGE004
当然，申请人做了大量实验及例子，只要采用变压器的效率峰值落入其半功率点上的设计，配合相应参数制作，其加工方便，不仅达到低噪音、低损耗之功效，而且还使欧洲效率可达到99%以上，从而更好地提高太阳能逆变器转化经济效益。
以上所述，仅是本发明结构较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (3)

1.一种高欧洲效率太阳能逆变输出变压器的制备方法：其特征在于：设定变压器的效率峰值位于其半功率点坐标上，其中步骤如下
（1）设定变压器功率等级为P，输入电压等级为V1，输出电压等级为V2；
（2）依据前述功率等级P及输出电压等级V2计算出半功率点的输出电流为I；
（3）根据输出电压等级V2、输出电流I准备系列负载，同时选用截面系数KD处于0.83～1.10之间的三角立体铁心，该截面系数KD为三相芯柱截面系数；
（4）计算出变压器绕组线圈匝数N；预先设定磁感应强度BZ在1.32～1.45之间；
（5）将铁心与绕组线圈组装后进行校正磁感应强度，使变压器的效率峰值位于其半功率点坐标上，该校正方法步骤如下
（5-1）将匝数为N的线圈输入输出分别与实验机抽头连接；
（5-2）当匝数为N时，对应的效率峰值是位于其半功率点坐标，无需调整磁感应强度BZ；效率峰值不是位于半功率点坐标则进入下一步；
（5-3）在前述匝数N基础上通过实验机增加或减少匝数N1，N1为1～3匝；当匝数为N- N1时，效率峰值是位于其半功率点坐标，即预先设定的磁感应强度选低了，则需调高磁感应强度；当匝数为N+N1时，效率峰值是位于其半功率点坐标，即预先设定的磁感应强度选高了，则需调低磁感应强度。
2.根据权利要求1所述高欧洲效率太阳能逆变输出变压器的制备方法，其特征在于：所述三角立体铁心选用型号30ZH120硅钢片制成。
3.根据权利要求1所述高欧洲效率太阳能逆变输出变压器的制备方法，其特征在于：所述绕组线圈采用铝箔线材，该绕组线圈包括的初次级线包分别采用筒式，组成初次级线包的铝箔线材的电流密度在0.65～0.82 A/mm2之间。
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