CN105609275A - 54脉波移相整流变压器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种54脉波移相整流变压器，由三台18脉波移相整流变压器组成，单台18脉波移相整流变压器具有一套输入绕组和三套输出绕组，输出绕组对称移相，三台18脉波移相整流变压器的输入绕组之间对称移相，使得三台18脉移相整流变压器的9套输出绕组的电压之间均匀相差6.7°，三台18脉波移相整流变压器的9套输出绕组与整流器对应连接形成均匀54脉波整流；该种54脉波移相整流变压器，解决了现有矿下变频器用48及以下脉波移相整流变压器向电网输送较大谐波电流的技术问题，进一步地消除变频器本身对电网的谐波污染。

Description

54脉波移相整流变压器
技术领域
本发明涉及一种54脉波移相整流变压器。
背景技术
由于电力电子技术的不断发展和进步，伴随着新的控制理论的提出与完善，使得交流调速传动，尤其是性能优异的变频调速传动得到飞速的发展。矿下防暴变频器的大量推广使用，在节能、省力化、自动化及提高生产率、提高质量、减少维修和提高舒适性等方面都取得了令人瞩目的应用效果。为了使矿下防爆变频器发挥更优越的特点，对其重要部件——移相整流变压器的研究很有必要。
变频器中为了将交流变换为直流，通常采用一台整流变压器与一台整流器组成整流电路，如图1，整流变压器与整流器合称为整流机组。图1为六脉波桥式整流电路，在一个交流电周期内，或在360°电角内，直流电压Vdc含有6个脉动纹波，每个纹波电角区间为60°。
整流过程中，整流器会向电网输送大量谐波电流，谐波电流的次数m以公式表达为：m=n*P±1（P为等效相数即一个周期内的脉动数，n≥1）。由于整流变压器绕组电流是非正弦的，含有很多高次谐波，为了减小对电网的谐波污染，提高功率因数，必须提高整流设备的脉波数，有效方法之一是对整流变压器进行移相，如图2中的12脉波整流变压器、图3中的48脉波整流变压器、图4中的18脉波整流变压器、图5中的36脉波整流变压器，这种方法可以基本上消除幅值较大的低次谐波。以48脉波整流器为例，如图3，通过48脉波移相整流变压器的应用，其网侧5，7，11，13，17，19，……，46次谐波均可相互抵消，网侧的最低次谐波为47次。
应用在矿下的移相整流变压器受限于防爆柜体的尺寸，多由多台并联的变压器组构成，如三台变压器组成18脉波整流，二台变压器组成48脉波整流。目前，中高压矿下变频器所使用的移相整流变压器最高脉波数为48，其网侧的最低次谐波为47次。若要更进一步改善电压电流波形，需要提高脉波数到54脉波，这时可采用一台54脉波整流变压器，如图6。但是单台54脉波整流变压器由于其输出电压抽头（3*9*3）众多，生产工艺较难实现，稳定性较差。
目前电网对谐波限制的要求越来越高，对整流变压器抑制谐波的方法也越来越严格，这就需要不断改善现有干式移相整流变压器结构，使其在运行过程中不仅能满足这些要求，而且能够满足设备运行的可靠性和稳定性要求。
发明内容
本发明的目的是，提出适用于矿下防爆变频器的一种移相整流变压器带有三组输出绕组的布置、设计、联结方法，实现一台整流变压器的3套输出绕组对称移相的18脉波整流，三台整流变压器并联的均匀移相角的54脉波整流，减少对电网的谐波污染，提高功率因数。
本发明的技术解决方案是：
一种54脉波移相整流变压器，由三台18脉波移相整流变压器组成，单台18脉波移相整流变压器具有一套输入绕组和三套输出绕组，输出绕组对称移相，三台18脉波移相整流变压器的输入绕组之间对称移相，使得三台18脉移相整流变压器的9套输出绕组的电压之间均匀相差6.7°，三台18脉波移相整流变压器的9套输出绕组与整流器对应连接形成均匀54脉波整流。
进一步地，所述的单台18脉波移相整流变压器的输出绕组的电压相等，移相角分别为-20°、0°、+20°。
进一步地，所述的三台18脉波移相整流变压器的输入绕组的电压相等，移相角分别为-6.7°、0°、+6.7°。
进一步地，单台18脉波移相整流变压器的3套输出绕组包括一个-20°绕组、一个0°绕组和一个+20度绕组，三个绕组径向布置。
进一步地，-20°绕组和+20°绕组均包括主绕组和移相绕组，采用曲折形连接方法，主绕组匝数相等，移相绕组匝数相等，移相角度相等但方向相反。
进一步地，0°绕组只有主绕组，采用星形连接方法，匝数与20°绕组的等效匝数相等，不移相。
本发明的有益效果是：本发明解决了现有矿下变频器用48及以下脉波移相整流变压器向电网输送较大谐波电流的技术问题，进一步地消除变频器本身对电网的谐波污染。同时创新地利用三台18脉波整流变压器组成54脉波整流变压器，体积更小、安装更灵活，能极大地提高矿下变频器的适用性。本发明的三台变压器组合式结构新颖，线圈结构简约，同时可以实现移相整流、抑制谐波的目的，并能够满足目前设备运行的可靠性和稳定性要求。
附图说明
图1是现有技术中三相桥式整流电路即6脉波整流电路图。
图2是现有技术中单台12脉波整流变压器的绕组联结方式和移相角。
图3是现有技术中两台24脉波整流变压器组成的48脉波整流变压器的绕组联结方式和移相角。
图4是单台18脉波移相整流变压器的绕组联结方式和移相角。
图5是单台36脉波移相整流变压器的绕组联结方式和移相角。
图6是单台54脉波移相整流变压器的绕组联结方式和移相角。
图7是实施例三台18脉波移相整流变压器组成的54脉波移相整流变压器的绕组联结方式和移相角。
图8是实施例中单台18脉波移相整流变压器的结构示意图。
图9是实施例中单台18脉波移相整流变压器的立体结构示意图。
图10是实施例中输入移相-6.7°、+6.7°的18脉波移相整流变压器的线圈结构。
图11是实施例中输入移相0°的18脉波移相整流变压器的线圈结构。
图12是实施例54脉波移相整流变压器的接线原理图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。
实施例
一种54脉波移相整流变压器，由三台18脉波移相整流变压器组成，如图7，单台18脉波移相整流变压器具有一套输入绕组和三套输出绕组，输出绕组对称移相，三台18脉波移相整流变压器的输入绕组之间对称移相，使得三台18脉移相整流变压器的9套输出绕组的电压之间均匀相差6.7°，三台18脉波移相整流变压器的9套输出绕组与整流器对应连接形成均匀54脉波整流；单台18脉波移相整流变压器的输出绕组的电压相等，移相角分别为-20°、0°、+20°；三台18脉波移相整流变压器的输入绕组的电压相等，移相角分别为-6.7°、0°、+6.7°。
单台18脉波移相整流变压器的3套输出绕组包括一个-20°绕组、一个0°绕组和一个+20°绕组，三个绕组径向布置；-20°绕组和+20°绕组均包括主绕组和移相绕组，采用曲折形连接方法，主绕组匝数相等，移相绕组匝数相等，移相角度相等但方向相反；0°绕组只有主绕组，采用星形连接方法，匝数与+20°绕组的等效匝数相等，不移相。
实施例中，54脉波移相整流变压器采用三台移相整流变压器，三台移相整流变压器分别移相-6.7°、0°、+6.7°；每台变压器提供18脉波电流，通过调压器或变压器后可提供54脉波电流。实施例包括三台整流变压器，单台变压器结构基本相同，高压与低压线圈均采用线绕连续式结构，结构简单，工艺可控，减小了移相变压器的体积，降低了变压器的成本。
如图8、图9，单台18脉波移相整流变压器包括固定铁件3、铁芯1、线圈2和挡风板4。
如图10，实施例的54脉波移相整流变压器包含三台18脉波移相整流变压器输入绕组依次移相-6.7°、0°、+6.7°，其中输入移相-6.7°、+6.7°的18脉波移相整流变压器含有一个输入绕组和三个输出绕组，输入绕组包括主绕组H1和移相绕组HS1，输出绕组包括主绕组L1、L2、L3以及对应的移相绕组LS1、LS2，L3所在的绕组不移相，没有移相绕组。LS1、L1、L2、LS2、L3、H1、HS1依次按径向布置。
如图11，实施例的54脉波移相整流变压器包含三台18脉波移相整流变压器，输入绕组依次移相-6.7°、0°、+6.7°，其中输入移相0°的18脉波移相整流变压器含有一个输入绕组和三个输出绕组，输入绕组为主绕组H1，输出绕组包括主绕组L1、L2、L3以及对应的移相绕组LS1、LS2，L3所在的绕组不移相，没有移相绕组。LS1、L1、L2、LS2、L3、H1依次按径向布置。
其中，主绕组L1、L2匝数相等，移相绕组LS1、LS2匝数相等，变比电压相等，移相角度相等但方向相反。主绕组L3与L1+LS1、L2+LS2匝数不等但等效相等，不进行移相。输入移相-6.7°、+6.7°的H1+HS1和输入移相0°的H1匝数不等但等效相等。输入移相-6.7°、+6.7°的H1匝数相等，HS1匝数相等，移相角度相等但方向相反。调整主绕组与移相绕组的匝数，可获得合适的移相角。
图12为实施例的接线原理图。实施例的三台变压器组合式结构新颖，线圈结构简约，同时可以实现移相整流、抑制谐波的目的，并能够满足目前设备运行的可靠性和稳定性要求。
实施例的移相整流变压器带有三套输出绕组的布置、设计、联结方法，实现一台整流变压器的18脉波整流，三台整流变压器的并联54脉波整流。解决了现有矿下变频器用48及以下脉波移相整流变压器向电网输送较大谐波电流的技术问题，进一步地消除变频器本身对电网的谐波污染。同时创新地利用三台18脉波整流变压器组成54脉波整流变压器，体积更小、安装更灵活，能极大地提高矿下变频器的适用性。

Claims (6)

1.一种54脉波移相整流变压器，其特征在于：由三台18脉波移相整流变压器组成，单台18脉波移相整流变压器具有一套输入绕组和三套输出绕组，输出绕组对称移相，三台18脉波移相整流变压器的输入绕组之间对称移相，使得三台18脉移相整流变压器的9套输出绕组的电压之间均匀相差6.7°，三台18脉波移相整流变压器的9套输出绕组与整流器对应连接形成均匀54脉波整流。
2.如权利要求1所述的54脉波移相整流变压器，其特征在于：所述的单台18脉波移相整流变压器的输出绕组的电压相等，移相角分别为-20°、0°、+20°。
3.如权利要求2所述的54脉波移相整流变压器，其特征在于：所述的三台18脉波移相整流变压器的输入绕组的电压相等，移相角分别为-6.7°、0°、+6.7°。
4.如权利要求1-3任一项所述的54脉波移相整流变压器，其特征在于：单台18脉波移相整流变压器的3套输出绕组包括一个-20°绕组、一个0°绕组和一个+20度绕组，三个绕组径向布置。
5.如权利要求4所述的54脉波移相整流变压器，其特征在于：-20°绕组和+20°绕组均包括主绕组和移相绕组，采用曲折形连接方法，主绕组匝数相等，移相绕组匝数相等，移相角度相等但方向相反。
6.如权利要求4所述的54脉波移相整流变压器，其特征在于：0°绕组只有主绕组，采用星形连接方法，匝数与20°绕组的等效匝数相等，不移相。
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