CN106504855B - 三相电抗器内置共模电抗器 - Google Patents

三相电抗器内置共模电抗器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种三相电抗器内置共模电抗器。其目的是提供一种三相电抗器内置共模电抗器，用于两组并联运行的三相逆变输出侧滤波电路，既可滤除差模谐波，又可滤除共模谐波。一种三相电抗器内置共模电抗器，包括六个铁芯柱、五个上铁轭、五个下铁轭，每个铁芯柱上各绕有一个线圈，铁芯柱上设有气隙，以三个铁芯柱为一组将六个铁芯柱分为两组，其中一组并列设于一个上铁轭和一个下铁轭之间，另一组并列设于另一个上铁轭和另一个下铁轭之间，另外三个上铁轭并列设于两个上铁轭之上，另外三个下铁轭并列设于两个下铁轭之下，一组铁芯柱的各相线圈和另一组铁芯柱的各相线圈的一个同名端连接在一起形成共模电抗。

Description

三相电抗器内置共模电抗器
技术领域
本发明涉及一种电力设备，具体来说，是涉及一种三相电抗器内置共模电抗器。
背景技术
常见的三相逆变输出电路中，零序分量所占比例不大，只需要在逆变器的输出侧接入三相正弦波滤波电抗器。而当某些特别的三相逆变电路中共模谐波含量较大时，常规的三相电抗器是没法产生较大的共模电感而发挥滤除共模谐波作用的。
常规的三相电抗器，由三个绕有线圈的铁芯柱和上、下铁轭组成。当三相电路中含有较高的零序共模分量时，三个绕有线圈的铁芯柱内磁通的矢量和不为零，使用常规的三相电抗器不能滤除零序共模谐波。如果改用三相四柱电抗器、三相五柱电抗器，或者使用三台单相电抗器，虽然可以产生零序共模电感，但其共模电感与三相差模电感相当，难以满足上述电路路中滤除共模谐波含量所需要的电感量。
随着电力电子技术的发展，当变流器容量大时，经常需要采用两个逆变模块并联输出，但其中往往含有较大的共模谐波。因此，有必要设计一种既可滤除差模谐波，又可滤除共模谐波的电抗器。
发明内容
本发明的目的是提供一种三相电抗器内置共模电抗器，用于两组并联运行的三相逆变输出侧滤波电路，既可滤除差模谐波，又可滤除共模谐波。
本发明的目的是这样实现的：
一种三相电抗器内置共模电抗器，包括：一第一铁芯柱、一第二铁芯柱、一第三铁芯柱、一第四铁芯柱、一第五铁芯柱、一第六铁芯柱，每个铁芯柱上各绕有一个线圈，所述铁芯柱上设有气隙。
还包括：一第一上铁扼、一第一下铁轭，所述第一铁芯柱、第二铁芯柱、第三铁芯柱并列设于所述第一上铁扼和第一下铁扼之间。
还包括：一第二上铁扼、一第二下铁轭，所述第四铁芯柱、第五铁芯柱、第六铁芯柱并列设于所述第二上铁扼和第二下铁扼之间。
还包括：一第三上铁扼、一第四上铁扼、一第五上铁扼，所述第三上铁扼、第四上铁扼、第五上铁扼并列跨设于所述第一上铁扼和第二上铁扼之上。
还包括：一第三下铁扼、一第四下铁扼、一第五下铁扼，所述第三下铁扼、第四下铁扼、第五下铁扼并列跨设于所述第一下铁扼和第二下铁扼之下。
令所述第一铁芯柱、第二铁芯柱、第三铁芯柱为第一组铁芯柱，所述第四铁芯柱、第五铁芯柱、第六铁芯柱为第二组铁芯柱，所述第一组铁芯柱的各相线圈和第二组铁芯柱的各相线圈的一个同名端连接在一起形成共模电抗，另一个同名端分别接逆变模块。
本发明所提供的上述三相电抗器内置共模电抗器，由于采用上述结构，第一组铁芯柱的各相线圈和第二组铁芯柱的各相线圈的一个同名端连接在一起形成共模电抗，从而两组铁芯柱相应的两组线圈之间共形成了三个共模电抗，实现共模电感量约等于各相差模电感量的2倍。
其中，所述铁芯柱为硅钢铁芯柱；或者地，所述铁芯柱为磁粉铁芯柱，采用磁粉芯按设计要求拼接而成。
如果要求共模电感量大于或小于各相差模电感量的2倍，可对上述结构进行调整，将各相线圈内的铁芯柱分为两部分，两部分之间留有一定距离。即采用如下的结构：
一种三相电抗器内置共模电抗器，包括：一第一铁芯柱、一第二铁芯柱、一第三铁芯柱、一第四铁芯柱、一第五铁芯柱、一第六铁芯柱，每个铁芯柱上各绕有一个线圈，所述铁芯柱上设有气隙。
还包括：一第一上铁扼、一第一下铁轭，所述第一铁芯柱、第二铁芯柱、第三铁芯柱并列设于所述第一上铁扼和第一下铁扼之间。
还包括：一第二上铁扼、一第二下铁轭，所述第四铁芯柱、第五铁芯柱、第六铁芯柱并列设于所述第二上铁扼和第二下铁扼之间。
其中，所述每个铁芯柱均包括铁芯柱Ⅰ部和铁芯柱Ⅱ部两个部分，两个部分之间相隔了一定距离，所述线圈绕在铁芯柱Ⅰ部和铁芯柱Ⅱ部整体的外部；第一上铁轭位于所述第一铁心柱、第二铁芯柱、第三铁芯柱的铁心柱Ⅰ部的上方，第一下铁轭位于所述第一铁心柱、第二铁芯柱、第三铁芯柱的铁心柱Ⅰ部的下方；第二上铁轭位于所述第四铁芯柱、第五铁芯柱、第六铁芯柱的铁芯柱Ⅰ部的上方，第二下铁轭位于所述第四铁芯柱、第五铁芯柱、第六铁芯柱的铁芯柱Ⅰ部的下方。
还包括：一第三上铁扼、一第四上铁扼、一第五上铁扼，所述第三上铁扼、第四上铁扼、第五上铁扼并列跨设于所述第一上铁扼和第二上铁扼之间且位于铁芯柱Ⅱ部的上方。
还包括：一第三下铁扼、一第四下铁扼、一第五下铁扼，所述第三下铁扼、第四下铁扼、第五下铁扼并列跨设于所述第一下铁扼和第二下铁扼之间且位于铁芯柱Ⅱ部的下方。
令所述第一铁芯柱、第二铁芯柱、第三铁芯柱为第一组铁芯柱，所述第四铁芯柱、第五铁芯柱、第六铁芯柱为第二组铁芯柱，所述第一组铁芯柱的各相线圈和第二组铁芯柱的各相线圈的一个同名端连接在一起形成共模电抗，另一个同名端分别接逆变模块。
上述结构将各相线圈内的铁芯分为两部分，其中一部分通过设置于其上、下的铁轭形成差模电感，另外一部分通过设置于其上、下并且位于两组电抗器对应相之间的铁轭形成共模电感。这样，通过调整这部分铁芯的面积和其中的气隙，可以调整共模电感量的大小。
其中，所述铁芯柱为硅钢铁芯柱；或者地，所述铁芯柱为磁粉铁芯柱，采用磁粉芯按设计要求拼接而成。
本发明所提出的三相电抗器内置共模电抗器，将两台三相电抗器设计成一个整体，可以同时具有差模电感量和共模电感量，有利于提升变流器的性能，扩大变流器的输出容量，节约材料、降低成体，缩小体积，安装方便，结构牢固。
附图说明
通过以下本发明的实施例并结合附图的描述，示出本发明的其它优点和特征，该实施例以实例的形式给出，但并不限于此，其中：
图1为本发明三相电抗器内置共模电抗器的一个较佳实施例的结构示意图。
图2为图1所示实施例的A-A方向的剖面结构示意图。
图3为图1所示实施例的俯视方向的结构示意图。
图4为图1所示实施例的线圈端口连接示意图。
图5为本发明三相电抗器内置共模电抗器的另一个较佳实施例的结构示意图。
图6为图5所示实施例的B-B方向的剖面结构示意图。
图7为图5所示实施例的俯视方向的结构示意图。
图8为图5所示实施例的线圈端口连接示意图。
具体实施方式
如图1-4所示的三相电抗器内置共模电抗器，包括六个铁芯柱1、五个上铁轭2和五个下铁轭3。
为了方便描述，将六个铁芯柱分别称为第一铁芯柱、第二铁芯柱、第三铁芯柱、第四铁芯柱、第五铁芯柱、第六铁芯柱；五个上铁轭分别称为第一上铁轭21、第二上铁轭22、第三上铁轭23、第四上铁轭24、第五上铁轭25；五个下铁轭分别称为第一下铁轭31、第二下铁轭32、第三下铁轭33、第四下铁轭34、第五下铁轭35。
每个铁芯柱1上各绕有一个线圈4，对应各铁芯柱，分别为线圈41、线圈42、线圈43、线圈44、线圈45、线圈46，铁芯柱1上设有气隙。
如图所示，第一组铁心柱11(即：第一铁芯柱、第二铁芯柱、第三铁芯柱)并列设于第一上铁扼21和第一下铁扼31之间；第二组铁芯柱12(即：第四铁芯柱、第五铁芯柱、第六铁芯柱)并列设于第二上铁扼22和第二下铁扼32之间；第三上铁扼23、第四上铁扼24、第五上铁扼25并列跨设于第一上铁扼21和第二上铁扼22之上；第三下铁扼33、第四下铁扼34、第五下铁扼35并列跨设于第一下铁扼31和第二下铁扼32之下。
两组铁芯柱上的各相线圈的一个同名端连接在一起，另一同名端分别接逆变模块，从而一组线圈的线圈的A1、B1、C1相分别与另一组线圈的A2、B2、C2相形成共模电抗，两组线圈之间共形成了三个共模电抗。
其中，铁芯柱1可以为硅钢铁芯柱；也可以是磁粉铁芯柱，采用磁粉芯按设计要求拼接而成。
如图5-8所示的三相电抗器内置共模电抗器，包括六个铁芯柱1、五个上铁轭2和五个下铁轭3。
为了方便描述，将六个铁芯柱分别称为第一铁芯柱、第二铁芯柱、第三铁芯柱、第四铁芯柱、第五铁芯柱、第六铁芯柱；五个上铁轭分别称为第一上铁轭21、第二上铁轭22、第三上铁轭23、第四上铁轭24、第五上铁轭25；五个下铁轭分别称为第一下铁轭31、第二下铁轭32、第三下铁轭33、第四下铁轭34、第五下铁轭35。
每个铁芯柱1均包括铁芯柱Ⅰ部101和铁芯柱Ⅱ部102两个部分，并且铁芯柱Ⅰ部101和铁芯柱Ⅱ部102之间相隔了一定距离103，每个铁芯柱1整体的外部各绕有一个线圈4，对应各铁芯柱，分别为线圈41、线圈42、线圈43、线圈44、线圈45、线圈46，铁芯柱1上设有气隙。
如图所示，第一组铁心柱11(即：第一铁芯柱、第二铁芯柱、第三铁芯柱)并列设于第一上铁扼21和第一下铁扼31之间；第二组铁芯柱12(即：第四铁芯柱、第五铁芯柱、第六铁芯柱)并列设于第二上铁扼22和第二下铁扼32之间。
本实施例中，第一上铁轭21位于第一组铁心柱11的铁心柱Ⅰ部101的上方，第一下铁轭31位于第一组铁心柱11的铁心柱Ⅰ部101的下方；第二上铁轭位22于第二组铁芯柱12的铁芯柱Ⅰ部101的上方，第二下铁轭位于第二组铁芯柱12的铁芯柱Ⅰ部101的下方。
第三上铁扼23、第四上铁扼24、第五上铁扼25并列跨设于第一上铁扼21和第二上铁扼22之间且位于铁芯柱Ⅱ部102的上方。第三下铁扼33、第四下铁扼34、第五下铁扼35并列跨设于第一下铁扼31和第二下铁扼32之间且位于铁芯柱Ⅱ部102的下方。
第一组铁芯柱11的各相线圈4和第二组铁芯柱12的各相线圈4的一个同名端连接在一起形成共模电抗，另一个同名端分别接逆变模块。
上述结构将各相线圈内的铁芯分为两部分，其中一部分通过设置于其上、下的铁轭形成差模电感，另外一部分通过设置于其上、下并且位于两组电抗器对应相之间的铁轭形成共模电感。这样，通过调整这部分铁芯的面积和其中的气隙，可以调整共模电感量的大小。
其中，铁芯柱1可以为硅钢铁芯柱；也可以是磁粉铁芯柱，采用磁粉芯按设计要求拼接而成。

Claims (3)

1.一种三相电抗器内置共模电抗器，其特征在于，包括：
一第一铁芯柱、一第二铁芯柱、一第三铁芯柱、一第四铁芯柱、一第五铁芯柱、一第六铁芯柱，每个铁芯柱上各绕有一个线圈，所述铁芯柱上设有气隙；
一第一上铁扼、一第一下铁轭，所述第一铁芯柱、第二铁芯柱、第三铁芯柱并列设于所述第一上铁扼和第一下铁扼之间；
一第二上铁扼、一第二下铁轭，所述第四铁芯柱、第五铁芯柱、第六铁芯柱并列设于所述第二上铁扼和第二下铁扼之间；
所述每个铁芯柱均包括铁芯柱Ⅰ部和铁芯柱Ⅱ部两个部分，两个部分之间相隔了一定距离，所述线圈绕在铁芯柱Ⅰ部和铁芯柱Ⅱ部整体的外部；
第一上铁轭位于所述第一铁芯柱、第二铁芯柱、第三铁芯柱的铁芯柱Ⅰ部的上方，第一下铁轭位于所述第一铁芯柱、第二铁芯柱、第三铁芯柱的铁芯柱Ⅰ部的下方；
第二上铁轭位于所述第四铁芯柱、第五铁芯柱、第六铁芯柱的铁芯柱Ⅰ部的上方，第二下铁轭位于所述第四铁芯柱、第五铁芯柱、第六铁芯柱的铁芯柱Ⅰ部的下方；
一第三上铁扼、一第四上铁扼、一第五上铁扼，所述第三上铁扼、第四上铁扼、第五上铁扼并列跨设于所述第一上铁扼和第二上铁扼之间且位于铁芯柱Ⅱ部的上方；
一第三下铁扼、一第四下铁扼、一第五下铁扼，所述第三下铁扼、第四下铁扼、第五下铁扼并列跨设于所述第一下铁扼和第二下铁扼之间且位于铁芯柱Ⅱ部的下方；
令所述第一铁芯柱、第二铁芯柱、第三铁芯柱为第一组铁芯柱，所述第四铁芯柱、第五铁芯柱、第六铁芯柱为第二组铁芯柱，所述第一组铁芯柱的各相线圈和第二组铁芯柱的各相线圈的一个同名端连接在一起形成共模电抗，另一个同名端分别接逆变模块。
2.如权利要求1所述的三相电抗器内置共模电抗器，其特征在于： 所述铁芯柱为硅钢铁芯柱。
3.如权利要求1所述的三相电抗器内置共模电抗器，其特征在于：所述铁芯柱为磁粉铁芯柱，采用磁粉芯按设计要求拼接而成。
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