CN105141143B - 一种电子调压电炉变压器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电子调压电炉变压器，为三相结构，包括三个三绕组变压器、三个变换器和一个交直变换器；三个三绕组变压器与三个变换器均分属ABC三相；各三绕组变压器均包括高压绕组、工作绕组和控制绕组，工作绕组匝数均远小于控制绕组匝数；各变换器均由单相变换器和变压器构成，其变压器原方绕组匝数均远大于副方绕组匝数；三个三绕组变压器的高压绕组分别对应的连接电源三相；交直变换器的三相输入端则分别对应的连接三个三绕组变压器的控制绕组；对各变换器而言，其单相变换器的直流侧为变换器的输入端，分别连接交直变换器的三相输出端，单相变换器的交流侧与变压器原方绕组并联，变压器副方绕组串联于各三绕组变压器的工作绕组输出线路上；该发明采用电子无级差连续调压的方式，实现对电炉变压器输出电压大范围、快速连续的调节。

Description

一种电子调压电炉变压器

技术领域

本发明属于电气工程技术领域，更具体地，涉及一种电子调压电炉变压器。

背景技术

在大型工业企业中，如冶金工业、化学工业、机械工业等，电炉是其重要的工艺装备，作为电炉电源的电炉变压器其重要性不言而喻。

电炉变压器具有副方负荷重及低电压大电流等特点，其负载特性随着冶炼阶段的变化；一方面，根据负载特性和工艺生产过程的需要，电炉变压器需要很大的电压调节范围及更为频繁的调节动作和更为精确调节精度，并且由于其恶劣的工作条件，电炉变压器需要具有较高的过载能力和很高的绝缘水平；另一方面，在电炉工作过程中电弧的频繁点燃与熄灭会使变压器经常处于瞬变状态，对电网电能质量和变压器本身也造成很大影响。

为了满足电炉工艺生产过程的需要，常规的电炉变压器多采用机械分接开关调压方式，存在以下问题：(1)变压器分接头数量多，制造工艺复杂，可靠性低；(2)分接头动作频繁，对分接开关机械寿命和电气寿命要求苛刻，维护工作量大；(3)机械调压动作慢，过渡过程不平稳；(4)不能动态无级差地调节；(5)在调压过程中机械分接头的调节时刻不能准确控制易产生冲击电压；(6)电炉负载的冲击及不平衡直接对电网电能质量造成影响；上述问题，在生产过程中不仅影响产品质量，变压器本身的可靠、安全、经济运行得不到保障，对电网电能质量也存在影响。

针对现有技术中电炉变压器上述问题，国内外的研究多集中于电炉变压器分接开关的改造，如采用电力电子开关(如晶闸管)代替机械开关并采用组合式调压，然而此法仅仅以改造分接开关为目的，并未从电炉变压器整体入手，无法解决上述问题(1)、(4)及(6)；另外也有一些方案集中于变压器的有载调压方式上，如试图将动态电压恢复器的功能引入以实现无触点无级调压，但单一的动态电压恢复器并不能很好地实现有功功率控制，调压范围有限，不能有效解决上述问题。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种电子调压电炉变压器，其目的在于解决现有技术中电炉变压器分接头数量多、输出电压质量难以控制的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种电子调压电炉变压器，为三相结构，包括第一三绕组变压器、第二三绕组变压器、第三三绕组变压器、第一变换器、第二变换器、第三变换器和交直变换器；

其中，第一三绕组变压器的高压绕组接电源A相；交直变换器的A相输入端连接第一三绕组变压器的控制绕组；第一变换器的直流侧连接交直变换器的A相输出端，交流侧连接第一三绕组变压器的工作绕组；

第二三绕组变压器的高压绕组接电源B相；交直变换器的B相输入端连接第二三绕组变压器的控制绕组；第二变换器的直流侧连接交直变换器的B相输出端，交流侧连接第二三绕组变压器的工作绕组；

第三三绕组变压器的高压绕组接电源C相；交直变换器的C相输入端连接第三三绕组变压器的控制绕组；第三变换器的直流侧连接交直变换器的C相输出端，交流侧连接第三三绕组变压器的工作绕组；

外部电源经三绕组变压器后被分为两路：一路是经工作绕组提供的具有低电压大电流特性作为电炉变压器输出的基础电压；一路是经控制绕组提供的具有高电压小电流特性的电压，这部分电压经交直变换器整流为直流，再经变换器逆变为大小可调的交流电压，以该大小可调的交流电压作为电炉变压器输出的调节电压，调节电压与基础电压叠加后作为电子调压电炉变压器的输出，供给电炉。

优选的，各变换器均包括单相变换器和变压器；其中，单相变换器的直流侧作为变换器的直流侧，变压器的原方绕组与单相变换器的交流侧并联；变压器的副方绕组作为变换器的交流侧，串联于三绕组变压器的工作绕组输出线路。

优选的，各三绕组的工作绕组匝数小于其控制绕组匝数的各变换器的变压器的原方绕组匝数大于其副方绕组匝数的10倍。

上述方案为本发明提供的基础方案，可解决以下技术问题：

(1)对输出电压的调节及生产质量控制方面：变换器交流侧输出电压可控，该电压与工作绕组输出电压叠加后作为电炉变压器的输出；通过对变换器交流侧电压的控制，便可实现对电炉变压器输出电压的大范围、快速、无级和连续调节，可灵活控制电炉变压器以恒定电压或恒定电流或按照工艺生产过程需要给定的电压或者电流曲线输出，可有效保障和提高生产质量；

(2)对电能质量的控制方面：当负荷侧的电炉工作产生电压谐波或过电压时，变换器可按相输出补偿电压隔离其对电网侧的影响，并实现负荷侧电压三相平衡；交直变换器工作在整流或逆变状态稳定直流电压的同时还可以通过控制绕组对电网侧进行一定的无功或谐波电流的补偿；

(3)可实现性及节能运行方面：三绕组变压器工作绕组和控制绕组的设计主要是为了适应工作绕组始终工作在低电压大电流的电炉工况；对于控制绕组来讲，提高其输出电压将大幅度减小其回路电流，有利于大功率电力电子器件选型和降低损耗，提高可实现性，也有利于节能；

进一步考虑电力电子模块的串联(单相变换器采用级联结构、三相(三线/四线)变换器采用MMC(模块化多电平变换器)结构)，则可以允许更高的控制绕组电压，其回路电流更小，同时也有利于本发明应用于更大容量的电炉变压器；变换器只需调节电压升高或降低的部分，因而控制绕组、电力电子控制回路的容量较小，与工作绕组需要补偿的输出电压范围成比例。

优选的，在基础方案的基础上，第一、第二和第三三绕组变压器的高压绕组上均设有分接头；分接头用于对外部接入的电源电压按照档位进行调节；三绕组变压器高压绕组上的分接头拨到相应的档位，对外部接入的电源先进行电压粗调，再由变换器进行细调，然后供给电炉；粗调与细调配合，使得电子调压电炉变压器的调压动作次数少，调压过程过渡平稳；同时粗调的设置使得细调部分的容量减小，可较大幅度减小交直变换器与变换器的容量，兼顾了电子调压电炉变压器的成本与功能；本方案亦大大减少了传统电炉变压器调压分接头数量，提高了其可靠性。

优选的，上述电子调压电炉变压器还包括第四变换器、第五变换器和第六变换器；

第四变换器的直流侧与第一变换器的直流侧并联，交流侧并联于第一三绕组变压器工作绕组输出线路；

第五变换器的直流侧与第二变换器的直流侧并联，交流侧并联于第二三绕组变压器工作绕组输出线路；

第六变换器的直流侧与第三变换器的直流侧并联，交流侧并联于第三三绕组变压器工作绕组输出线路；

增加这一组三个变换器后，线路中功率的流动更加灵活、可控；这一组变换器可辅助输出电流(功率)，提高控制绕组通过交直变换器输送功率的效率，并且可降低交直变换器和第一、第二和第三变换器的容量；本优选方案里，第四、第五和第六变换器工作于整流或逆变状态时，在负荷侧对电流谐波、电流不平衡和无功功率进行补偿，可改善电能质量。

优选的，上述电子调压电炉变压器还包括储能装置，储能装置的第一输入端连接第一变换器的直流侧，第二输入端连接第二变换器的直流侧，第三输入端连接第三变换器的直流侧；储能装置的输出端用于连接电炉供电端；第一、第二和第三变换器对储能装置进行充放电控制，在有功波峰时储存电能而在有功波谷时释放电能，可更有效平抑电炉的有功冲击性波动，进一步改善电能质量。

优选的，交直变换器由三个独立的单相变换器构成；其中，第一单相变换器的交流侧作为交直变换器的A相输入端，直流侧作为交直变换器的A相输出端；

第二单相变换器的交流侧作为交直变换器的B相输入端，直流侧作为交直变换器的B相输出端；

第三单相变换器的交流侧作为交直变换器的C相输入端，直流侧作为交直变换器的C相输出端。

优选的，交直变换器由直流侧并联的三个单相变换器构成；

其中，第一单相变换器的交流侧作为交直变换器的A相输入端，直流侧作为交直变换器的A相输出端；

第二单相变换器的交流侧作为交直变换器的B相输入端，直流侧作为交直变换器的B相输出端；

第三单相变换器的交流侧作为交直变换器的C相输入端，直流侧作为交直变换器的C相输出端；

与上述由三个独立的单相变换器构成的交直变换器的区别在于，三个单相变换器的直流侧正极并联后作为输出端正极，且三个单相变换器的直流侧负极并联后作为输出端负极。

优选的，交直变换器由三相四线变换器构成；三个三绕组变压器的控制绕组接为Y星型形成四线再与三相四线变换器的交流侧相连；具体的：上述分属A、B、C三相的三个三绕组变压器的控制绕组具有6个输出端口A1、B1、C1、A1’、B1’、C1’；其中，A1’、B1’、C1’三个端口并联后与三相四线变换器的中性线端口N连接；端口A1、B1、C1则对应的与三相四线变换器的A、B、C端口连接；三相四线变换器直流侧的直流正极与负极两个输出端作为交直变换器的直流侧输出端口。

优选的，交直变换器包括一个三相三线变换器；上述分属A、B、C三相的第一、第二和第三三绕组变压器的控制绕组接成Y型或Δ型；，Y型或Δ型的三线与三相三线变换器的交流侧三线对应连接；三相三线变换器直流侧的直流正极与直流负极作为交直变换器的输出端正极与负极。

上述的单相变换器，均是由全控器件构成的H全桥结构，具有一交流侧端口、一直流侧端口；三相(三线/四线)变换器，是由全控器件构成的三或四桥臂结构，具有一交流侧端口、一直流侧端口；随着电炉变压器更大功率的发展需求，单相变换器可采用级联结构，三相(三线/四线)变换器也可采用MMC(模块化多电平变换器)结构，以适应更高的控制绕组电压。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

(1)本发明提供的电子调压电炉变压器，采用电子无级差连续调压的方式，与现有技术中的机械调压方式相比，本发明可实现对输出电压大范围、快速、无级和连续调节，并且可灵活控制电炉变压器为恒定电压或恒定电流或按照工艺生产过程需要给定的电压或者电流曲线输出，有利于提高生产质量；

(2)本发明提供的电子调压电炉变压器，具有隔离电压谐波和过电压的功能，实现负荷侧电压三相平衡；

(3)本发明提供的电子调压电炉变压器，其电网侧具有无功补偿和谐波电流抑制能力，当交直变换器采用三单相变换器构成或三相四线变换器结构时，可补偿零序电流，实现电网侧电流三相平衡；

(4)本发明提供的电子调压电炉变压器，其三绕组变压器工作绕组和控制绕组的设计适应工作绕组始终工作在低电压大电流的电炉工况；对于控制绕组而言，提高其输出电压将大幅度减小其回路电流，有利于大功率电力电子器件选型和降低损耗，提高可实现性，也有利于节能；

(5)本发明提供的电子调压电炉变压器的优选方案里，在三绕组变压器设置分接头以增加粗调压功能，对外部接入的电源，首先由三绕组变压器其电压进行粗调，再由变换器进行细调，然后供给电炉；粗调和细调配合，使得其调压动作次数少，调压过程过渡平稳；同时粗调的设置使得细调部分的容量减小，可较大幅度减小交直变换器和变换器的容量，兼顾了电子调压电炉变压器的成本与功能；本方案亦大大减少了传统电炉变压器调压分接头数量，提高了其可靠性；

(6)本发明提供的电子调压电炉变压器的优选方案里，在输出侧增加并联的变换器，使得电子调压电炉变压器内功率流动变得更加灵活可控；可提高控制绕组通过交直变换器输送功率的效率，并且也可降低交直变换器、变换器的容量，并改善电能质量；

(7)本发明的优选方案里在变换器的直流侧并联储能装置，将能更有效平抑电炉的有功冲击性波动，进一步改善电能质量。

附图说明

图1是本发明提供的基础方案的系统连接示意图；

图2是直流侧独立的三单相变换器构成的交直变换器的连接示意图；

图3是直流侧并联的三单相变换器构成的交直变换器的连接示意图；

图4是三相四线变换器构成的交直变换器的连接示意图；

图5是三相三线变换器构成的交直变换器的连接示意图；

图6是单相变换器示意图；

图7是三相(三线/四线)变换器示意图；

图8是三绕组变压器增加粗调压功能方案的系统连接示意图；

图9是增加并联的变换器方案的系统连接示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本发明提供的电子调压电炉变压器(1)，其基本结构如图1：为三相结构，由3个三绕组变压器(2)、3个变换器(4)和1个交直变换器(3)构成；分属ABC三相的3个三绕组变压器，各自的高压绕组接各相电源，控制绕组通过交直变换器与该相变换器的直流侧连接，工作绕组经该相变换器的交流侧给电炉供电。

其中，三绕组变压器包括高压绕组、工作绕组和控制绕组；其工作绕组匝数远小于控制绕组；高压绕组为电源电压输入端，接该相电源；工作绕组为输出端，其输出线路与该相变换器的变压器副方串联后给电炉供电；控制绕组为输出端，接交直变换器的交流侧，其端口对应为：A相为A1、A1’，B相为B1、B1’，C相为C1、C1’。

其中，变换器由单相变换器和变压器构成，其中变压器原方绕组匝数远大于副方绕组匝数，单相变换器的交流侧与变压器原方并联，变压器副方与该相三绕组变压器的工作绕组输出线路串联后给电炉供电。单相变换器的直流侧为变换器的输入端，接交直变换器的直流侧，其端口对应为：A相为A2、A2’，B相为B2、B2’，C相为C2、C2’。

所述交直变换器，可由直流侧不并联的三单相变换器(3.1)构成，如图2所示；或由直流侧并联的三单相变换器(3.2)构成，如图3；或由三相四线变换器(3.3)构成，如图4；或由三相三线变换器(3.4)构成，如图5；交直变换器的具体连接形式如下：

1、对于采用直流侧独立的三单相变换器做交直变换器的形式：第一个单相变换器的交流侧连接A1、A1’，直流侧连接A2、A2’；第二个单相变换器的交流侧连接B1、B1’，直流侧连接B2、B2’；第三个单相变换器的交流侧连接C1、C1’，直流侧连接C2、C2’；

2、对于采用直流侧并联的三单相变换器做交直变换器的形式：三个单相变换器的交流侧连接形式与1中交流侧一致；而三个单相变换器的直流侧正负极分别并联，而后一极接A2、B2、C2，另一极接A2’、B2’、C2’；

3、对于采用三相四线变换器做交直变换器的形式：A1’、B1’、C1’并联后作为中性线N，A1、B1、C1以及中性线N与三相四线变换器的交流侧连接；三相四线变换器直流侧一极接A2、B2、C2，另一极接A2’、B2’、C2’；

4、对于采用三相三线变换器做交直变换器的形式：A1、B1、C1、A1’、B1’、C1’可接成Y或Δ型，再与三相三线变换器的交流侧连接；而三相三线变换器的直流侧连接形式与3中直流侧一致。

单相变换器如图6所示意的，是由全控器件构成的H全桥结构，一端口为交流侧，一端口为直流侧；三相(三线/四线)变换器如图7示意的，是由全控器件构成的三或四桥臂结构，一端口为交流侧，一端口为直流侧。随着电炉变压器更大功率的发展需求，单相变换器也可为级联结构，三相(三线/四线)变换器也可为MMC结构，以适应更高的控制绕组电压。

本发明提供的电子调压电炉变压器，其工作原理及功能结合实施例具体说明如下：

实施例中的工况环境是采用2800kVA的电子调压电炉变压器，高压绕组额定电压为10kV；工作绕组额定电压为198V，额定电流为14140A；控制绕组额定电压为1980V；第一、第二、第三变换器中变压器副方额定电压198V，原方额定电压1980V；电炉变压器调压范围为137V～260V；

(1)对输出电压的调节及生产质量控制方面：变换器交流侧输出电压可控，该电压与工作绕组输出电压叠加后作为电炉变压器的输出。因此对变换器交流侧电压的控制，便可实现对输出电压的控制。另一方面，通过对电炉变压器输出电压的控制也间接控制了电炉变压器的输出电流；可实现对输出电压大范围、快速、无级和连续调节，也可对工作电流进行调节，从而可灵活控制电炉变压器以恒定电压或恒定电流或按照给定电压或者电流曲线输出，利于控制生产质量；

(2)对电能质量的控制方面：变换器交流侧输出电压可控意味着当负荷侧电炉工作产生电压谐波或过电压时，变换器可按相输出补偿电压，隔离其对电网侧的影响，并实现负荷侧电压三相平衡。交直变换器工作于整流或逆变状态稳定直流电压的同时还可以通过控制绕组对电网侧进行一定的无功或谐波电流的补偿，当其采用采用三单相变换器构成或三相四线变换器结构时，还可补偿零序电流，实现电网侧电流三相平衡。

(3)可实现性及节能运行方面：三绕组变压器工作绕组和控制绕组的设计使得对于工作绕组，额定电压为198V，额定电流为14140A，输出低电压大电流适应电炉的工作特点，变换器只需调节电压升高或降低的部分：260V-137V＝123V，即变换器调节电压约为±62V。对于控制绕组，选取其额定电压1980V，控制绕组回路电流为1/10工作绕组电流：14140÷10＝1414A；若将控制绕组额定电压提高到3300V，则控制绕组回路电流进一步降低为848.4A；若考虑电力电子模块的串联(如单相变换器采用级联结构、三相(三线/四线)变换器采用MMC结构)，则可以允许更高的控制绕组电压，控制绕组回路电流更小，从而使本发明应用于更大容量的电炉变压器。因此，三绕组变压器工作绕组和控制绕组的设计易于装置的大功率电力电子器件选型和实现，有利于大幅度降低损耗和节能运行，同时有利于推广应用到不同容量的电炉变压器。

以下结合实施例具体阐述本发明提供的电子调压电炉变压器。

实施例1

实施例1的系统连接关系如图8所示，采用三绕组变压器增加粗调压功能的方案；该实施例中电子调压电炉变压器(1)为三相结构，由3个三绕组调压变压器(6)、3个变换器(4)和1个交直变换器(3)构成；分属ABC三相的3个三绕组调压变压器，一次侧接该相电源，控制绕组通过交直变换器与该相变换器的直流侧连接，其工作绕组经该相变换器的交流侧给电炉供电。

实施例1中，三绕组变压器采用变磁通调压，并在一次侧单独设置调压绕组的方式；具体地，三绕组调压变压器一次侧除设置基本绕组WG外还设置调压绕组WT，正负调压开关为双掷分接开关S，其静触点与基本绕组同名端连接，两个动触点一个与调压绕组同名端连接，一个与调压绕组异名端连接。调压绕组设置3个分接头，其匝数依次为0％、10％、20％(基本绕组的百分比)；调压绕组分接头和基本绕组的异名端构成三绕组调压变压器一次侧端口；三绕组调压变压器由一次侧的调压绕组、基本绕组和二次侧的工作绕组、控制绕组及三绕组调压变压器其他本体结构构成，其中工作绕组匝数远小于控制绕组。一次侧为输入端接该相电源；工作绕组为输出端，其输出线路与该相变换器的变压器副方串联后给电炉供电；控制绕组为输出端，接交直变换器的交流侧，其端口对应为：A相为A1、A1’，B相为B1、B1’，C相为C1、C1’。

其变换器由单相变换器和变压器构成，其中变压器原方绕组匝数远大于副方绕组匝数，单相变换器的交流侧与变压器原方并联，变压器副方与该相三绕组变压器的工作绕组输出线路串联后给电炉供电；单相变换器的直流侧为变换器的输入端，接交直变换器的直流侧，其端口对应为：A相为A2、A2’，B相为B2、B2’，C相为C2、C2’。

其交直变换器，由直流侧不并联的三单相变换器(3.1)如图2构成；交直变换器的具体连接形式如下：第一个单相变换器的交流侧连接A1、A1’，直流侧连接A2、A2’；第二个单相变换器的交流侧连接B1、B1’，直流侧连接B2、B2’；第三个单相变换器的交流侧连接C1、C1’，直流侧连接C2、C2’。

在三绕组变压器一次侧单独设置调压绕组，仅增加了三个分接头便可实现+20％，+10％，0，-10％，-20％五档的变压器粗调，大大减少了变压器调压分接头数量，提高了可靠性；考虑电炉变压器的调压范围为±30％，那么变换器细调部分仅需承担±10％的调压范围，大大减小了交直变换器和变换器的容量，降低了成本。在实现调压过程中，粗调与细调的配合，使得整个调压过程动作次数少，调压过程过渡平稳，兼顾了电子调压电炉变压器的成本和功能。

实施例2

实施例2的系统连接关系如图9所示，采用“增加并联的变换器”方案；该实施例中，电子调压电炉变压器(1)为三相结构，由3个三绕组变压器(2)、1个交直变换器(3)、3个串联的变换器(4)和3个并联的变换器(5)构成；分属ABC三相的三绕组变压器，其高压绕组接该相电源，其控制绕组通过交直变换器与该相串联的变换器和并联的变换器的直流侧连接，其工作绕组经该相串联的变换器的交流侧和并联的变换器的交流侧给电炉供电。

其三绕组变压器由高压绕组、工作绕组和控制绕组及三绕组变压器其他本体结构构成，其中工作绕组匝数远小于控制绕组。高压绕组为输入端接该相电源；工作绕组为输出端，其输出线路与该相串联的变换器的变压器副方串联，与并联的变换器的变压器副方并联后给电炉供电；控制绕组为输出端，接交直变换器的交流侧，其端口对应为：A相为A1、A1’，B相为B1、B1’，C相为C1、C1’。

各相串联的变换器由单相变换器和变压器构成，其中变压器原方绕组匝数远大于副方绕组匝数，单相变换器的交流侧与变压器原方并联，变压器副方与该相三绕组变压器的工作绕组输出线路串联；单相变换器的直流侧为变换器的输入端，接交直变换器的直流侧，其端口对应为：A相为A2、A2’，B相为B2、B2’，C相为C2、C2’。

其中，并联的变换器也由单相变换器和变压器构成，其变压器原方绕组匝数远大于副方绕组匝数，单相变换器的交流侧与其变压器原方绕组并联，变压器副方绕组与该相三绕组变压器的工作绕组输出线路并联；单相变换器的直流侧为并联的变换器的输入端，与串联的变换器的直流侧并联。

其中，交直变换器由直流侧不并联的三单相变换器构成，如图2所示；交直变换器的具体连接形式如下：第一个单相变换器的交流侧连接A1、A1’，直流侧连接A2、A2’；第二个单相变换器的交流侧连接B1、B1’，直流侧连接B2、B2’；第三个单相变换器的交流侧连接C1、C1’，直流侧连接C2、C2’。

本方案辅助输出电流(功率)，可提高控制绕组通过交直变换器输送功率的效率；当电子调压电炉变压器(无并联的变换器)需提高输出电压时，串联的变换器应在工作绕组输出线路中补偿正向电压，有功功率由控制绕组通过交直变换器流向串联的变换器；当需要降低输出电压时，串联的变换器应在工作绕组输出线路中补偿一负向电压，有功功率由串联的变换器通过交直变换器倒流回控制绕组，该情况降低了控制绕组利用效率。增加并联的变换器后，使得线路中功率的流动更加灵活可控。

通过对交直变换器输出有功的控制，可使在需要降低输出电压(串联的换器吸收有功功率)的时候，使该有功功率不通过交直变换器倒流回控制绕组，而从并联的变换器的交流侧流出，使得控制绕组始终输出有功功率而提高了控制绕组利用效率；而通过对交直变换器输出无功功率的控制，也可使控制绕组通过交直变换器输出的无功功率为零，而由并联的变换器补偿无功并辅助输出电流，可降低交直变换器、串联的变换器的容量；同时，并联的变换器工作于整流或逆变状态可在负荷侧对电流谐波、电流不平衡和无功功率进行补偿，改善网侧电能质量。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种电子调压电炉变压器，其特征在于，包括第一三绕组变压器、第二三绕组变压器、第三三绕组变压器、第一变换器、第二变换器、第三变换器和交直变换器；

所述第一三绕组变压器的高压绕组接电源A相；交直变换器的A相输入端连接所述第一三绕组变压器的控制绕组；第一变换器的直流侧连接交直变换器的A相输出端，交流侧连接第一三绕组变压器的工作绕组；

所述第二三绕组变压器的高压绕组接电源B相；交直变换器的B相输入端连接所述第二三绕组变压器的控制绕组；第二变换器的直流侧连接交直变换器的B相输出端，交流侧连接第二三绕组变压器的工作绕组；

所述第三三绕组变压器的高压绕组接电源C相；交直变换器的C相输入端连接所述第三三绕组变压器的控制绕组；第三变换器的直流侧连接交直变换器的C相输出端，交流侧连接第三三绕组变压器的工作绕组；

还包括第四变换器、第五变换器和第六变换器；

第四变换器的直流侧与第一变换器的直流侧并联，交流侧并联于第一三绕组变压器工作绕组输出线路；

第五变换器的直流侧与第二变换器的直流侧并联，交流侧并联于第二三绕组变压器工作绕组输出线路；

第六变换器的直流侧与第三变换器的直流侧并联，交流侧并联于第三三绕组变压器工作绕组输出线路。

2.如权利要求1所述的电子调压电炉变压器，其特征在于，第一变换器的结构、第二变换器的结构以及第三变换器的结构相同，第一变换器包括单相变换器和变压器；所述单相变换器的直流侧作为第一变换器的直流侧，所述变压器的原方绕组与单相变换器的交流侧并联；所述变压器的副方绕组作为第一变换器的交流侧，串联于三绕组变压器的工作绕组输出线路。

3.如权利要求2所述的电子调压电炉变压器，其特征在于，各三绕组变压器的工作绕组匝数小于其控制绕组匝数的各变换器的变压器的原方绕组匝数大于其副方绕组匝数的10倍。

4.如权利要求1至3任一项所述的电子调压电炉变压器，其特征在于，第一、第二和第三三绕组变压器的高压绕组上均设有分接头；所述分接头用于对外部接入的电源电压按照档位进行调节。

5.如权利要求1至3任一项所述的电子调压电炉变压器，其特征在于，还包括储能装置，所述储能装置的第一输入端连接第一变换器的直流侧，第二输入端连接第二变换器的直流侧，第三输入端连接第三变换器的直流侧；所述储能装置的输出端用于连接电炉供电端；所述第一、第二和第三变换器对储能装置进行充放电控制，在有功波峰时储存电能而在有功波谷时释放电能。

6.如权利要求1至3任一项所述的电子调压电炉变压器，其特征在于，所述交直变换器包括三个独立的单相变换器，其中，

第一单相变换器的交流侧作为交直变换器的A相输入端，直流侧作为交直变换器的A相输出端；

第二单相变换器的交流侧作为交直变换器的B相输入端，直流侧作为交直变换器的B相输出端；

第三单相变换器的交流侧作为交直变换器的C相输入端，直流侧作为交直变换器的C相输出端。

7.如权利要求6所述的电子调压电炉变压器，其特征在于，所述第一单相变换器直流侧正极、第二单相变换器直流侧正极与第三单相变换器直流侧正极并联后作为交直变换器直流输出正极；

第一单相变换器直流侧负极、第二单相变换器直流侧负极与第三单相变换器直流侧负极并联后作为交直变换器直流输出负极。

8.如权利要求1至3任一项所述的电子调压电炉变压器，其特征在于，所述交直变换器包括一个三相四线变换器，第一、第二和第三三绕组变压器的控制绕组接为Y星型形成四线，所述四线与三相四线变换器的交流侧四线对应连接；三相四线变换器直流侧的直流正极与直流负极作为交直变换器的输出端。

9.如权利要求1至3任一项所述的电子调压电炉变压器，其特征在于，所述交直变换器包括一个三相三线变换器；第一、第二和第三三绕组变压器的控制绕组接成Y型或Δ型；所述Y型或Δ型的三线与三相三线变换器的交流侧三线对应连接；三相三线变换器直流侧的直流正极与直流负极作为交直变换器的输出端。