CN103944423B - 一种无级有载调压变压器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及变压器，具体是一种无级有载调压变压器。本发明解决了现有变压器调压结构复杂、无法实现无级调压的问题。一种无级有载调压变压器，包括主铁心和副铁心、装设于主铁心上的主一次绕组和主二次绕组、装设于副铁心上的副一次绕组和副二次绕组、第一-第三电容器、可关断电力电子器件、由第一-第六二极管组成的三相整流桥；所述主一次绕组包括A相主一次绕组、B相主一次绕组、C相主一次绕组；所述副一次绕组包括A相副一次绕组、B相副一次绕组、C相副一次绕组；所述主二次绕组包括第一主二次绕组和第二主二次绕组；所述副二次绕组包括第一副二次绕组和第二副二次绕组。本发明适用于各种领域。
Description
技术领域
本发明涉及变压器，具体是一种无级有载调压变压器。
背景技术
变压器在实际应用中，需要根据应用要求进行调压。现有的变压器由于自身结构所限，需要通过有载调压和串联变压器调压来进行调压。有载调压是指在变压器的一次绕组上抽出分接头，并利用有载分接开关来改变一次绕组的匝数，由此改变变压器的输出电压。串联变压器调压则是指将主变压器的一次绕组与电源连接，并将主变压器的二次绕组与串联变压器的二次绕组连接，同时将主变压器的带抽头绕组与串联变压器的一次绕组连接，然后通过变换带抽头绕组的分接头来改变主变压器的输出电压。然而实践表明，无论是有载调压还是串联变压器调压，均存在调压结构复杂、无法实现无级调压的问题。基于此，有必要发明一种全新的变压器，以解决现有变压器存在的上述问题。
发明内容
本发明为了解决现有变压器调压结构复杂、无法实现无级调压的问题，提供了一种无级有载调压变压器。
本发明是采用如下技术方案实现的：一种无级有载调压变压器，包括主铁心和副铁心、装设于主铁心上的主一次绕组和主二次绕组、装设于副铁心上的副一次绕组和副二次绕组、第一-第三电容器、可关断电力电子器件、由第一-第六二极管组成的三相整流桥；
所述主一次绕组包括A相主一次绕组、B相主一次绕组、C相主一次绕组；
所述副一次绕组包括A相副一次绕组、B相副一次绕组、C相副一次绕组；
所述主二次绕组包括第一主二次绕组和第二主二次绕组；
所述第一主二次绕组包括A相第一主二次绕组、B相第一主二次绕组、C相第一主二次绕组；
所述第二主二次绕组包括A相第二主二次绕组、B相第二主二次绕组、C相第二主二次绕组；
所述副二次绕组包括第一副二次绕组和第二副二次绕组；
所述第一副二次绕组包括A相第一副二次绕组、B相第一副二次绕组、C相第一副二次绕组；
所述第二副二次绕组包括A相第二副二次绕组、B相第二副二次绕组、C相第二副二次绕组；
A相主一次绕组的首端与A相副一次绕组的尾端连接；A相副一次绕组的首端与C相主一次绕组的尾端连接，且该连接点作为A相一次输入端；B相主一次绕组的首端与B相副一次绕组的尾端连接；B相副一次绕组的首端与A相主一次绕组的尾端连接，且该连接点作为B相一次输入端；C相主一次绕组的首端与C相副一次绕组的尾端连接；C相副一次绕组的首端与B相主一次绕组的尾端连接，且该连接点作为C相一次输入端；
A相第二副二次绕组的首端作为A相二次输出端；B相第二副二次绕组的首端作为B相二次输出端；C相第二副二次绕组的首端作为C相二次输出端；
A相第一主二次绕组的首端与A相第一副二次绕组的尾端连接，且该连接点作为C相全调节端；B相第一主二次绕组的首端与B相第一副二次绕组的尾端连接，且该连接点作为A相全调节端；C相第一主二次绕组的首端与C相第一副二次绕组的尾端连接，且该连接点作为B相全调节端；
A相第一主二次绕组的尾端、A相第二主二次绕组的首端、B相第一副二次绕组的首端连接在一起；B相第一主二次绕组的尾端、B相第二主二次绕组的首端、C相第一副二次绕组的首端连接在一起；C相第一主二次绕组的尾端、C相第二主二次绕组的首端、A相第一副二次绕组的首端连接在一起；
A相第二主二次绕组的尾端与B相第二副二次绕组的尾端连接；B相第二主二次绕组的尾端与C相第二副二次绕组的尾端连接；C相第二主二次绕组的尾端与A相第二副二次绕组的尾端连接；
第一电容器的两端分别与A相全调节端和B相二次输出端连接；第二电容器的两端分别与B相全调节端和C相二次输出端连接；第三电容器的两端分别与C相全调节端和A相二次输出端连接；
三相整流桥的三个交流输入端分别与A相全调节端、B相全调节端、C相全调节端连接；三相整流桥的直流正输出端与可关断电力电子器件的集电极连接；三相整流桥的直流负输出端与可关断电力电子器件的发射极连接。
工作时，将可关断电力电子器件的基极与PWM控制器连接，将A相一次输入端、B相一次输入端、C相一次输入端分别与三相交流电源的三个输出端连接。具体工作过程如下：首先，主一次绕组和副一次绕组产生基本的电势及磁通，主二次绕组的初始相角差为π/3，副二次绕组的初始相角差为π/3。然后，通过PWM控制器控制可关断电力电子器件的导通脉冲宽度逐渐增大。随着导通脉冲宽度的逐渐增大，三相整流桥的三个交流输入端的相电压（即A相全调节端、B相全调节端、C相全调节端的相电压）逐渐降低，主二次绕组的相角差逐渐减小，副二次绕组的相角差逐渐减小，主二次绕组的电势及磁通逐渐增大，副二次绕组的电势及磁通逐渐增大，A相二次输出端、B相二次输出端、C相二次输出端的相电压由此逐渐升高。当可关断电力电子器件的导通脉冲宽度增至最大时，三相整流桥的三个交流输入端的相电压（即A相全调节端、B相全调节端、C相全调节端的相电压）降至接近于零，主二次绕组的相角差减至π/6，副二次绕组的相角差减至π/6，A相二次输出端、B相二次输出端、C相二次输出端的相电压由此升高7.5%。在此过程中，由于第一-第三电容器与主二次绕组和副二次绕组连接，一方面使得当瞬间关断可关断电力电子器件时，主二次绕组和副二次绕组能够通过第一-第三电容器形成续流回路，另一方面使得第一-第三电容器能够对变压器输出的谐波电压进行滤波。基于上述过程，与现有变压器相比，本发明所述的一种无级有载调压变压器基于全新结构，实现了通过调节可关断电力电子器件的导通脉冲宽度来调节主二次绕组和副二次绕组的相角差，由此有效简化了调压结构，并完全实现了无级调压，从而有效解决了现有变压器调压结构复杂、无法实现无级调压的问题。
本发明结构合理、设计巧妙，有效解决了现有变压器调压结构复杂、无法实现无级调压的问题，适用于各种领域。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
一种无级有载调压变压器，包括主铁心和副铁心、装设于主铁心上的主一次绕组和主二次绕组、装设于副铁心上的副一次绕组和副二次绕组、第一-第三电容器C01-C03、可关断电力电子器件T1、由第一-第六二极管D1-D6组成的三相整流桥；
所述主一次绕组包括A相主一次绕组Wa1、B相主一次绕组Wb1、C相主一次绕组Wc1；
所述副一次绕组包括A相副一次绕组Wa2、B相副一次绕组Wb2、C相副一次绕组Wc2；
所述主二次绕组包括第一主二次绕组和第二主二次绕组；
所述第一主二次绕组包括A相第一主二次绕组Wa11、B相第一主二次绕组Wb11、C相第一主二次绕组Wc11；
所述第二主二次绕组包括A相第二主二次绕组Wa12、B相第二主二次绕组Wb12、C相第二主二次绕组Wc12；
所述副二次绕组包括第一副二次绕组和第二副二次绕组；
所述第一副二次绕组包括A相第一副二次绕组Wa21、B相第一副二次绕组Wb21、C相第一副二次绕组Wc21；
所述第二副二次绕组包括A相第二副二次绕组Wa22、B相第二副二次绕组Wb22、C相第二副二次绕组Wc22；
A相主一次绕组Wa1的首端与A相副一次绕组Wa2的尾端连接；A相副一次绕组Wa2的首端与C相主一次绕组Wc1的尾端连接，且该连接点作为A相一次输入端A1；B相主一次绕组Wb1的首端与B相副一次绕组Wb2的尾端连接；B相副一次绕组Wb2的首端与A相主一次绕组Wa1的尾端连接，且该连接点作为B相一次输入端B1；C相主一次绕组Wc1的首端与C相副一次绕组Wc2的尾端连接；C相副一次绕组Wc2的首端与B相主一次绕组Wb1的尾端连接，且该连接点作为C相一次输入端C1；
A相第二副二次绕组Wa22的首端作为A相二次输出端a2；B相第二副二次绕组Wb22的首端作为B相二次输出端b2；C相第二副二次绕组Wc22的首端作为C相二次输出端c2；
A相第一主二次绕组Wa11的首端与A相第一副二次绕组Wa21的尾端连接，且该连接点作为C相全调节端c0；B相第一主二次绕组Wb11的首端与B相第一副二次绕组Wb21的尾端连接，且该连接点作为A相全调节端a0；C相第一主二次绕组Wc11的首端与C相第一副二次绕组Wc21的尾端连接，且该连接点作为B相全调节端b0；
A相第一主二次绕组Wa11的尾端、A相第二主二次绕组Wa12的首端、B相第一副二次绕组Wb21的首端连接在一起；B相第一主二次绕组Wb11的尾端、B相第二主二次绕组Wb12的首端、C相第一副二次绕组Wc21的首端连接在一起；C相第一主二次绕组Wc11的尾端、C相第二主二次绕组Wc12的首端、A相第一副二次绕组Wa21的首端连接在一起；
A相第二主二次绕组Wa12的尾端与B相第二副二次绕组Wb22的尾端连接；B相第二主二次绕组Wb12的尾端与C相第二副二次绕组Wc22的尾端连接；C相第二主二次绕组Wc12的尾端与A相第二副二次绕组Wa22的尾端连接；
第一电容器C01的两端分别与A相全调节端a0和B相二次输出端b2连接；第二电容器C02的两端分别与B相全调节端b0和C相二次输出端c2连接；第三电容器C03的两端分别与C相全调节端c0和A相二次输出端a2连接；
三相整流桥的三个交流输入端分别与A相全调节端a0、B相全调节端b0、C相全调节端c0连接；三相整流桥的直流正输出端与可关断电力电子器件T1的集电极连接；三相整流桥的直流负输出端与可关断电力电子器件T1的发射极连接。
具体实施时，所述主铁心和副铁心均为三柱式铁心，且主铁心和副铁心垂直组合形成“田”字型结构；主铁心的中间横轭截面面积与立柱截面面积之比为1.4：1；副铁心的中间横轭截面面积与立柱截面面积之比为1.4：1。所述可关断电力电子器件T1为IGBT。主一次绕组的匝数与副一次绕组的匝数之比为1：1；第一主二次绕组的匝数与第一副二次绕组的匝数之比为1：1；第二主二次绕组的匝数与第二副二次绕组的匝数之比为1：1；第一主二次绕组的匝数与第二主二次绕组的匝数之比为1：2；第一副二次绕组的匝数与第二副二次绕组的匝数之比为1：2。
Claims (4)
1.一种无级有载调压变压器，其特征在于：包括主铁心和副铁心、装设于主铁心上的主一次绕组和主二次绕组、装设于副铁心上的副一次绕组和副二次绕组、第一至第三电容器（C01-C03）、可关断电力电子器件（T1）、由第一至第六二极管（D1-D6）组成的三相整流桥；
所述主一次绕组包括A相主一次绕组（Wa1）、B相主一次绕组（Wb1）、C相主一次绕组（Wc1）；
所述副一次绕组包括A相副一次绕组（Wa2）、B相副一次绕组（Wb2）、C相副一次绕组（Wc2）；
所述主二次绕组包括第一主二次绕组和第二主二次绕组；
所述第一主二次绕组包括A相第一主二次绕组（Wa11）、B相第一主二次绕组（Wb11）、C相第一主二次绕组（Wc11）；
所述第二主二次绕组包括A相第二主二次绕组（Wa12）、B相第二主二次绕组（Wb12）、C相第二主二次绕组（Wc12）；
所述副二次绕组包括第一副二次绕组和第二副二次绕组；
所述第一副二次绕组包括A相第一副二次绕组（Wa21）、B相第一副二次绕组（Wb21）、C相第一副二次绕组（Wc21）；
所述第二副二次绕组包括A相第二副二次绕组（Wa22）、B相第二副二次绕组（Wb22）、C相第二副二次绕组（Wc22）；
A相主一次绕组（Wa1）的首端与A相副一次绕组（Wa2）的尾端连接；A相副一次绕组（Wa2）的首端与C相主一次绕组（Wc1）的尾端连接，且该连接点作为A相一次输入端（A1）；B相主一次绕组（Wb1）的首端与B相副一次绕组（Wb2）的尾端连接；B相副一次绕组（Wb2）的首端与A相主一次绕组（Wa1）的尾端连接，且该连接点作为B相一次输入端（B1）；C相主一次绕组（Wc1）的首端与C相副一次绕组（Wc2）的尾端连接；C相副一次绕组（Wc2）的首端与B相主一次绕组（Wb1）的尾端连接，且该连接点作为C相一次输入端（C1）；
A相第二副二次绕组（Wa22）的首端作为A相二次输出端（a2）；B相第二副二次绕组（Wb22）的首端作为B相二次输出端（b2）；C相第二副二次绕组（Wc22）的首端作为C相二次输出端（c2）；
A相第一主二次绕组（Wa11）的首端与A相第一副二次绕组（Wa21）的尾端连接，且该连接点作为C相全调节端（c0）；B相第一主二次绕组（Wb11）的首端与B相第一副二次绕组（Wb21）的尾端连接，且该连接点作为A相全调节端（a0）；C相第一主二次绕组（Wc11）的首端与C相第一副二次绕组（Wc21）的尾端连接，且该连接点作为B相全调节端（b0）；
A相第一主二次绕组（Wa11）的尾端、A相第二主二次绕组（Wa12）的首端、B相第一副二次绕组（Wb21）的首端连接在一起；B相第一主二次绕组（Wb11）的尾端、B相第二主二次绕组（Wb12）的首端、C相第一副二次绕组（Wc21）的首端连接在一起；C相第一主二次绕组（Wc11）的尾端、C相第二主二次绕组（Wc12）的首端、A相第一副二次绕组（Wa21）的首端连接在一起；
A相第二主二次绕组（Wa12）的尾端与B相第二副二次绕组（Wb22）的尾端连接；B相第二主二次绕组（Wb12）的尾端与C相第二副二次绕组（Wc22）的尾端连接；C相第二主二次绕组（Wc12）的尾端与A相第二副二次绕组（Wa22）的尾端连接；
第一电容器（C01）的两端分别与A相全调节端（a0）和B相二次输出端（b2）连接；第二电容器（C02）的两端分别与B相全调节端（b0）和C相二次输出端（c2）连接；第三电容器（C03）的两端分别与C相全调节端（c0）和A相二次输出端（a2）连接；
三相整流桥的三个交流输入端分别与A相全调节端（a0）、B相全调节端（b0）、C相全调节端（c0）连接；三相整流桥的直流正输出端与可关断电力电子器件（T1）的集电极连接；三相整流桥的直流负输出端与可关断电力电子器件（T1）的发射极连接。
2.根据权利要求1所述的一种无级有载调压变压器，其特征在于：所述主铁心和副铁心均为三柱式铁心，且主铁心和副铁心垂直组合形成“田”字型结构；主铁心的中间横轭截面面积与立柱截面面积之比为1.4：1；副铁心的中间横轭截面面积与立柱截面面积之比为1.4：1。
3.根据权利要求1或2所述的一种无级有载调压变压器，其特征在于：所述可关断电力电子器件（T1）为IGBT。
4.根据权利要求1或2所述的一种无级有载调压变压器，其特征在于：主一次绕组的匝数与副一次绕组的匝数之比为1：1；第一主二次绕组的匝数与第一副二次绕组的匝数之比为1：1；第二主二次绕组的匝数与第二副二次绕组的匝数之比为1：1；第一主二次绕组的匝数与第二主二次绕组的匝数之比为1：2；第一副二次绕组的匝数与第二副二次绕组的匝数之比为1：2。
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