CN106920661A - 一种电力电子变压器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电力电子变压器，该变压器包括高压绕组、低压绕组、铁芯，其中铁芯与低压绕组之间浇筑有一个电阻，使铁芯与低压绕组之间形成电气连接，该电阻为高阻值电阻，用于避免高频DC/DC模块与绕组之间形成高频电流，浇筑电阻的方式，对铁芯悬浮电位进行了有效的控制，而且与现有技术中将变压器铁芯接地降低悬浮电位的方式相比，将铁芯与低压绕组通之间浇筑电阻的方式实施起来难度较低，容易实现，能够有效降低电力电子变压器内部过电压情况的发生，避免了变压器的放电现象，提高了设备的安全可靠性。

Description

一种电力电子变压器

技术领域

本发明属于交直流配电网、电力电子和用户电力技术领域，特别涉及一种电力电子变压器。

背景技术

传统配电网面对日益多样化的能源、负荷和用电需求，在可靠性、高效性方面面临巨大挑战。由此新型智能的交直流配电网收到了广泛关注，能够更好的接入分布式电源与直流负荷，提高配电系统的电能质量、可靠性及运行效率。

传统变压器由于其固有缺点，如饱和、直流偏磁、波形畸变、空载损耗大等缺点，已经难以满足交直流配电网发展的需求，电力电子变压器应运而生。目前常用的是高频变压器代替工频变压器，提升铁心材料利用率并减小变压器的体积。同时，通过对高频变压器两侧电力电子换流装置的灵活控制，可实现系统功率因数调节、输出电压稳定及变压器过流保护。

但电力电子变压器应用在中压配电网场合时，适合选用模块化级联拓扑结构。由于位于高压侧的高频变压器模块的铁芯与主电路间缺乏电气连接，会产生悬浮电位，所产生的悬浮电位值较高且电场不均匀程度更严重，因此可能会发生局部放电的现象，严重时导致周围固体绝缘介质烧坏或炭化，同时可能对控制电路放电，危害设备安全。

现有技术中解决电力电子变压器铁芯产生悬浮电压的方法是使变压器铁芯直接接地的方式，避免了悬浮电位问题。但是电力电子变压器内部包括多个变压器模块，同时接地会增大系统绝缘需求，且变压器铁芯同时接地的方案难以实施。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电力电子变压器，用于解决现有技术中多个变压器铁芯同时接地实施难度大的问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种电力电子变压器，包括高压绕组、低压绕组、铁芯，所述铁芯与低压绕组通过导电设备连接。

进一步地，所述导电设备为用于避免DC/DC模块与绕组之间形成高频电流的电阻。

进一步地，所述电阻浇筑在变压器内部。

本发明的有益效果是：

本发明提供了一种电力电子变压器，该变压器包括高压绕组、铁芯、低压绕组，通过在变压器铁芯与低压绕组之间通过导电设备连接，使铁芯与低压绕组之间形成电气连接，对铁芯悬浮电位进行了有效的控制，与现有技术中将变压器铁芯接地降低悬浮电位的方式相比，将铁芯与低压绕组通过导电设备连接的方式实施起来难度较低，容易实现，能够有效降低电力电子变压器内部过电压的情况，避免了变压器具备放电现象，提高了设备的安全可靠性。

附图说明

图1为电力电子变压器的一种典型拓扑结构图；

图2为DC/DC模块拓扑结构图；

图3为本发明的电力电子变压器结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明：

本发明的一种电力电子变压器的实施例：

现有技术中电力电子变压器的铁芯通过接地解决铁芯产生悬浮电压的问题，但是由于变压器通过浇筑或其他方式固定在电网系统中，如果将铁芯接地不但需要破坏原来的变压器固定方式，还需要做绝缘处理，而且由于电网系统中包含多个变压器模块，同时将变压器铁芯接地，会增大电网系统绝缘需求。

因此，针对上述问题本发明提供了一种电力电子变压器，包括高压绕组、低压绕组、铁芯，铁芯与低压绕组通过导电设备连接，本发明中导电设备为电阻，且电阻的阻值足够大，该电阻浇筑在变压器内部。

具体的，以电力电子变压器的拓扑结构为例，如图1所示，为中压配电网应用场合下的典型电力电子变压器的拓扑结构，该拓扑结构分为三级结构，工频交流电压经过AC/DC变换器整流，通过含高频变压器的DC/DC变换器进行直流变压，最后经DC/AC逆变为所需的工频交流电。

DC/DC变换器多采用模块化级联结构来提高拓扑耐压等级，单个DC/DC模块典型拓扑如图2所示，单个DC/DC模块包含两侧的电力电子电路及高频变压器等。其中高频变压器的铁心与主电路没有电气连接，会产生悬浮电位。

处于高压侧DC/DC模块的高频变压器铁心产生悬浮电位较高，严重时会发生局部放电现象，使周围固体绝缘介质烧坏或炭化，损坏系统控制电路，进而危害电力电子变压器整机设备。

现有解决变压器铁心悬浮电压的方法为令铁心直接接地，但电力电子变压器内部存在多个变压器模块，同时接地会增大系统绝缘需求，且难以实施。

本发明在电力电子变压器内部所有高频变压器进行改造，如图3所示，在变压器铁心与低压侧绕组之间浇筑一个电阻，从而令变压器铁心与低压侧电路间形成电气连接。

该浇筑电阻应设置为高阻值，从而避免高频DC/DC模块与绕组之间形成高频电流，具体值根据具体工程需求决定。

同时应适当增加高压侧绕组与铁心之间的绝缘耐压等级，避免高压侧绕组与铁心间发生绝缘击穿。

该方法能够有效的降低变压器铁心的悬浮电位，避免了电力电子变压器局部放电现象，提高了电力电子变压器设备的安全性及可靠性。

上述实施例中，采用的是电力电子变压器的一种典型拓扑结构，作为其他实施方式，也可以采用涵盖高频变压器采用模块化结构的全部电力电子变压器拓扑。

上述实施例中，本发明的变压器应用到高频变压器上，作为其他实施方式，也可以应用到工频变压器上。

上述实施例中的变压器应用到电力电子变压器领域，作为其他实施方式，本发明的变压器也可以应用到交直流配电网和用户电力技术领域。

以上给出了具体的实施方式，但本发明不局限于以上所描述的实施方式。本发明的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种电力电子变压器，包括高压绕组、低压绕组、铁芯，其特征在于，所述铁芯与低压绕组通过导电设备连接。

2.根据权利要求1所述的电力电子变压器，其特征在于，所述导电设备为用于避免DC/DC模块与绕组之间形成高频电流的电阻。

3.根据权利要求2所述的电力电子变压器，其特征在于，所述电阻浇筑在变压器内部。