CN110518845B - 变压器有载调压开关 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种变压器有载调压开关，包括第一电力电子开关、第二电力电子开关、切换开关、限流电阻R1、第一开关及第二开关；第一开关的第一端依次通过限流电阻R1及第一电力电子开关与电源连接，第一开关的第二端与变压器的第一抽头连接，切换开关的公共端通过第二电力电子开关与电源连接，切换开关的第一触点与变压器的第一抽头连接，切换开关的第二触点与变压器的第二抽头连接，第二开关的两端分别与第二电力电子开关的两端连接，通过设置电力电子开关及限流电阻可以实现变压器抽头间的无弧切换，切换完成后，电源通过第二开关及切换开关给变压器供电，使得电力电子开关无需长期接入电路中，降低了有载调压开关的故障率，减少维护成本。

Description

变压器有载调压开关
技术领域
本发明涉及电力系统技术领域，特别是涉及一种变压器有载调压开关。
背景技术
随着电力用户对电压质量要求的不断增高，有载调压配电变压器作为电压调整的主要设备之一，具有调压范围大，调压过程中不断电的优点，已在配电网中得到了广泛应用。目前，通常采用传统机械式有载调压开关以调节变压器的输出电压，但由于机械触头切换时会产生电弧，导致有载调压变压器故障率高、维护成本大等问题。
而一些改进的有载调压开关采用电力电子器件代替传统机械触头，通过导通和断开电力电子器件，实现变压器抽头间的无弧切换，其虽然解决了机械式的有载调压开关切换时产生的电弧问题，但是电力电子器件需长期接入电路，在高电压大电流的作用下，电力电子器件故障率明显增大，威胁着有载调压开关的可靠运行。
发明内容
基于此，有必要针传统有载调压开关故障率高的问题，提供一种变压器有载调压开关。
一种变压器有载调压开关，包括第一电力电子开关、第二电力电子开关、切换开关、限流电阻R1、第一开关及第二开关；
所述第一电力电子开关的第一端用于连接电源，所述第一电力电子开关的第二端通过所述限流电阻R1与所述第一开关的第一端连接，所述第一开关的第二端用于与变压器的第一抽头连接，所述第二电力电子开关的第一端用于连接电源，所述第二电力电子开关的第二端与所述切换开关的公共端连接，所述切换开关的第一触点用于与所述变压器的第一抽头连接，所述切换开关的第二触点用于与所述变压器的第二抽头连接，所述第二开关的两端分别与所述第二电力电子开关的两端连接。
在其中一个实施例中，所述第一电力电子开关包括绝缘栅双极型晶体管Q1、绝缘栅双极型晶体管Q2、二极管D1及二极管D2，所述绝缘栅双极型晶体管Q1的集电极通过所述限流电阻R1与所述第一开关的第一端连接，所述绝缘栅双极型晶体管Q1的发射极与所述绝缘栅双极型晶体管Q2的发射极连接，所述绝缘栅双极型晶体管Q2的集电极用于连接所述电源，所述二极管D1的正极与所述绝缘栅双极型晶体管Q1的发射极连接，所述二极管D1的负极与所述绝缘栅双极型晶体管Q1的集电极连接，所述二极管D2的正极与所述绝缘栅双极型晶体管Q2的发射极连接，所述二极管D2的负极与所述绝缘栅双极型晶体管Q2的集电极连接。
在其中一个实施例中，所述第二电力电子开关包括绝缘栅双极型晶体管Q3、绝缘栅双极型晶体管Q4、二极管D4及二极管D5，所述绝缘栅双极型晶体管Q3的集电极与所述切换开关的公共端连接，所述绝缘栅双极型晶体管Q3的发射极与所述绝缘栅双极型晶体管Q4的发射极连接，所述绝缘栅双极型晶体管Q4的集电极用于连接所述电源，所述二极管D3的正极与所述绝缘栅双极型晶体管Q3的发射极连接，所述二极管D3的负极与所述绝缘栅双极型晶体管Q3的集电极连接，所述二极管D4的正极与所述绝缘栅双极型晶体管Q4的发射极连接，所述二极管D4的负极与所述绝缘栅双极型晶体管Q4的集电极连接。
在其中一个实施例中，所述的变压器有载调压开关还包括电容C1及电阻R2，所述第一电力电子开关的第一端通过所述电容C1及所述电阻R2与所述第一电力电子开关的第二端连接。
在其中一个实施例中，所述的变压器有载调压开关电路还包括电阻R3及电容C2，所述第二电力电子开关的第一端通过所述电容C2及所述电阻R3与所述第二电力电子开关的第二端连接。
在其中一个实施例中，所述切换开关为单刀双掷开关，所述第二电力电子开关的第二端与所述单刀双掷开关的公共端连接，所述单刀双掷开关的第一触点用于与所述变压器的第一抽头连接，所述单刀双掷开关的第二触点用于与所述变压器的第二抽头连接。
在其中一个实施例中，所述第一开关及所述第二开关为永磁开关。
在其中一个实施例中，所述第一电力电子开关及第二电力电子开关的额定电流Is满足如下关系式：
Figure BDA0002149532130000031
其中，UN为变压器一次侧额定线电压，d％为配电变压器两个相邻抽头间绕组电压占额定电压百分比，ω为角速度，Rs为变压器的短路电阻，Xs为变压器的短路电抗。
在其中一个实施例中，所述第一电力电子开关及所述第二电力电子开关的额定电压Us满足如下关系式：
Figure BDA0002149532130000032
其中，Re为回路线圈和线路的等效电阻，Le为回路线圈和线路的等效漏电感，SN为配电变压器额定容量。
在其中一个实施例中，所述第一开关、所述第二开关及所述切换开关的额定电压Ur和额定电流Ir满足如下关系式：
Figure BDA0002149532130000041
其中，Re为回路线圈和线路的等效电阻，Le为回路线圈和线路的等效漏电感，UN为变压器一次侧额定线电压，d％为配电变压器两个相邻抽头间绕组电压占额定电压百分比，ω为角速度，Rs为变压器的短路电阻，Xs为变压器的短路电抗。
上述变压器有载调压开关，通过设置切换开关，以切换变压器抽头与电源的连接关系，在变压器抽头切换过程中，通过第一电力电子开关及第二电力电子开关作为辅助切换开关，以实现变压器的无弧切换，此外，当变压器正常工作时，电源通过第二开关及切换开关给变压器供电，使得电力电子开关无需长期接入电路中；有效的降低了有载调压开关的故障率，减少有载调压维护成本。
附图说明
图1为一个实施例中变压器有载调压开关的电路原理图；
图2a为一个实施例中变压器有载调压开关在第一阶段的电路原理图；
图2b为一个实施例中变压器有载调压开关在第二阶段的电路原理图；
图2c为一个实施例中变压器有载调压开关在第三阶段的电路原理图；
图2d为一个实施例中变压器有载调压开关在第三阶段的电路原理图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。
例如，提供一种变压器有载调压开关，包括第一电力电子开关、第二电力电子开关、切换开关、限流电阻R1、第一开关及第二开关；
所述第一电力电子开关的第一端用于连接电源，所述第一电力电子开关的第二端通过所述限流电阻R1与所述第一开关的第一端连接，所述第一开关的第二端用于与变压器的第一抽头连接，所述第二电力电子开关的第一端用于连接电源，所述第二电力电子开关的第二端与所述切换开关的公共端连接，所述切换开关的第一触点用于与所述变压器的第一抽头连接，所述切换开关的第二触点用于与所述变压器的第二抽头连接，所述第二开关的两端分别与所述第二电力电子开关的两端连接。
上述变压器有载调压开关，通过设置切换开关，以切换变压器抽头与电源的连接关系，在变压器抽头切换过程中，通过第一电力电子开关及第二电力电子开关作为辅助切换开关，以实现变压器的无弧切换，此外，当变压器正常工作时，电源通过第二开关及切换开关给变压器供电，使得电力电子开关无需长期接入电路中；有效的降低了有载调压开关的故障率，减少有载调压维护成本。
在其中一个实施例中，请参阅图1，提供一种变压器有载调压开关10，包括第一电力电子开关100、第二电力电子开关200、切换开关S3、限流电阻R1、第一开关S1及第二开关S2；所述第一电力电子开关100的第一端用于连接电源，所述第一电力电子开关100的第二端通过所述限流电阻R1与所述第一开关S1的第一端连接，所述第一开关S1的第二端用于与变压器300的第一抽头310连接，所述第二电力电子开关200的第一端用于连接电源，所述第二电力电子开关200的第二端与所述切换开关S3的公共端连接，所述切换开关S3的第一触点用于与所述变压器300的第一抽头310连接，所述切换开关S3的第二触点用于与所述变压器300的第二抽头320连接，所述第二开关S2的两端分别与所述第二电力电子开关200的两端连接。
具体的，变压器的抽头是常用改变绕组匝数的方法来调节输入电压与输出电压的关系，即需要调节变压器的输出电压时，只需将电源连接在不同的抽头即可以实现变压器的输出电压调节。
具体的，所述第二开关S2的两端分别与所述第二电力电子开关200的两端连接，即所述第二开关S2的第一端与所述第二电力电子开关200的第一端连接，所述第二开关S2的第二端与所述电力电子开关的第二端连接。
具体的，切换开关S3具有第一触点、第二触点及公共端，用户可以根据调节切换开关S3的档位，以使第一触点与公共端连接或者第二触点与公共端连接，由于切换开关S3的第一触点与变压器的第一抽头连接，切换开关S3的第二触点与变压器的第二抽头连接，通过控制切换开关S3，即可以实现电源与抽头的连接关系的切换。电力电子开关是一种全部由半导体器件构成的开关装置，其利用电子电路以及电力电子器件实现电路通断的运行单元，至少包括一个可控的电子驱动器件，如晶闸管、晶体管、场效应管、可控硅、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)等，电力电子开关具有良好的开关性能，可以用于替换传统机械触头，通过导通和断开电力电子器件，实现配电变压器抽头间的无弧切换。
具体的，本实施例中的变压器在工作时，输入电源通过第二开关S2及切换开关S3与变压器的抽头连接，即变压器在工作时，电源是不经过第一电力电子开关100及第二电力电子开关200，使得电力电子开关无需长期接入电路中，其仅在切换抽头时使用，可以从而提升了电力电子开关的使用寿命，保证有载调压开关的可靠运行。当变压器的抽头需要切换时，通过切换开关S3、第一电力电子开关100及第二电力电子开关200改变电源与变压器的抽头的连接关系，以实现变压器抽头无弧切换。以下是变压器由第一抽头与电源连接切换至第二抽头与电源连接的操作步骤：
步骤一，第二开关S2闭合，切换开关S3的第一触点与公共端连接，其余开关处于断开状态。此时电源为变压器第一抽头供电时，电源通过第二开关S2所在的支路为变压器提供电能。
步骤二，将第二电力电子开关200闭合，将第二开关S2断开。使得电源通过第二电力电子开关200传输至变压器的第一抽头，即由第二电力电子开关200所在的支路为变压器的第一抽头提供电流通路。
步骤三，将第一电力电子开关100及第一开关S1闭合；此时，由第一电力电子开关100及第二电力电子开关200所在的支路为变压器的第一抽头提供电流通路。
步骤四，将切换开关S3的第一触点与公共端连接改为第二触点与公共端连接；以使得电源与第二抽头连接。值得一提的是，该阶段第一电力电子开关100及第二电力电子开关200均处于导通状态，使得电源通过第一电力电子开关100所在的支路给变压器的第一抽头提供电源，电源还通过第二电力电子开关200所在的支路给变压器的第二抽头提供电源，此时第一抽头和第二抽头被短接，通过设置限流电阻R1使得第一抽头和第二抽头短接时，流经电力电子开关的电流被限制，以保证电力电子开关的安全运行。
步骤五，将所述第一开关S1及第一电力电子开关100断开；此时由第二电力电子开关200所在的支路为变压的第二抽头提供电流通路。
步骤六，将所述第二开关S2导通，第二电力电子开关200断开；此时由第二开关S2所在的支路给变压器的第二抽头提供电流通路，从而实现了变压器抽头的无弧切换。
应当理解的，上述操作步骤中，仅对该阶段中导通和断开状态有改变的开关进行描述，其余开关保持上一阶段的状态。
上述操作步骤中，由于机械开关动作钱已有电力电子开关截断电流，可以实现抽头的无弧切换，整个过程中负载电流是连续的，即负载不会因变压器的抽头切换而断电，此外，在切换过程中虽然会出现一次环流，但被限流电阻R1所限制，从而可以变压器的无弧切换。
上述变压器有载调压开关，通过设置切换开关，以切换变压器抽头与电源的连接关系，在变压器抽头切换过程中，通过第一电力电子开关及第二电力电子开关作为辅助切换开关，以实现变压器的无弧切换，此外，当变压器正常工作时，电源通过第二开关及切换开关给变压器供电，使得电力电子开关无需长期接入电路中；有效的降低了有载调压开关的故障率，减少有载调压维护成本。
为了使有载调压开关在工作时进一步实现无弧切换，在其中一个实施例中，请参阅图1，所述第一电力电子开关100包括绝缘栅双极型晶体管Q1、绝缘栅双极型晶体管Q2、二极管D1及二极管D2，所述绝缘栅双极型晶体管Q1的集电极通过所述限流电阻R1与所述第一开关S1的第一端连接，所述绝缘栅双极型晶体管Q1的发射极与所述绝缘栅双极型晶体管Q2的发射极连接，所述绝缘栅双极型晶体管Q2的集电极用于连接所述电源，所述二极管D1的正极与所述绝缘栅双极型晶体管Q1的发射极连接，所述二极管D1的负极与所述绝缘栅双极型晶体管Q1的集电极连接，所述二极管D2的正极与所述绝缘栅双极型晶体管Q2的发射极连接，所述二极管D2的负极与所述绝缘栅双极型晶体管Q2的集电极连接。在其中一个实施例中，所述变压器有载调压开关还包括控制模块，所述控制模块与所述绝缘栅双极型晶体管Q1的基极及所述绝缘栅双极型晶体管Q2的基极连接，以控制所述绝缘栅双极型晶体管Q1及所述绝缘栅双极型晶体管Q2的导通或者断开。具体的，绝缘栅双极型晶体管是由BJT(Bipolar Junction Transistor，双极结型三极管)和MOS(metal oxide semiconductor，金属-氧化物-半导体场效应晶体管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件,兼有高输入阻抗和低导通压降两方面的优点。通过将绝缘栅双极型晶体管Q1的发射极及绝缘栅双极型晶体管Q2的发射极连接，并在绝缘栅双极型晶体管Q1及绝缘栅双极型晶体管Q2的两端分别反相并联一个二极管，起着保护与续流的作用，当第一电力电子开关100导通时，绝缘栅双极型晶体管Q1和二极管D2、绝缘栅双极型晶体管Q2和二极管D1轮流导通，分别为由绝缘栅双极型晶体管Q1的集电极流向绝缘栅双极型晶体管Q2的集电极的电流及绝缘栅双极型晶体管Q2的集电极流向绝缘栅双极型晶体管Q1的集电极的电流提供通路；当第一电力电子开关100断开时，当绝缘栅双极型晶体管Q1的集电极电压大于绝缘栅双极型晶体管Q2的集电极的电压时，绝缘栅双极型晶体管Q1承受正向电压，当绝缘栅双极型晶体管Q1的集电极电压小于绝缘栅双极型晶体管Q2的集电极电压时，绝缘栅双极型晶体管Q2承受正向电压，由此，通过设置这样的第一电力电子开关100，在第一电力电子开关100导通时能够双向通过电流，在第一电力电子开关100断开时能够双向耐受电压，以进一步实现变压器抽头的无弧切换。
在其中一个实施例中，请参阅图1，所述第二电力电子开关200包括绝缘栅双极型晶体管Q3、绝缘栅双极型晶体管Q4、二极管D4及二极管D5，所述绝缘栅双极型晶体管Q3的集电极与所述切换开关S3的公共端连接，所述绝缘栅双极型晶体管Q3的发射极与所述绝缘栅双极型晶体管Q4的发射极连接，所述绝缘栅双极型晶体管Q4的集电极用于连接所述电源，所述二极管D3的正极与所述绝缘栅双极型晶体管Q3的发射极连接，所述二极管D3的负极与所述绝缘栅双极型晶体管Q3的集电极连接，所述二极管D4的正极与所述绝缘栅双极型晶体管Q4的发射极连接，所述二极管D4的负极与所述绝缘栅双极型晶体管Q4的集电极连接。在其中一个实施例中，所述变压器有载调压开关还包括控制模块，所述控制模块与所述绝缘栅双极型晶体管Q3的基极及所述绝缘栅双极型晶体管Q4的基极连接，以控制所述绝缘栅双极型晶体管Q3及所述绝缘栅双极型晶体管Q4的导通或者断开。具体的，第二电力电子开关200的结构与第一电力电子开关100的结构相同，本实施例中，不再赘述。
为了更好保护第一电力电子开关，在其中一个实施例中，请参阅图1，所述变压器有载调压开关还包括电容C1及电阻R2，所述第一电力电子开关100的第一端通过所述电容C1及所述电阻R2与所述第一电力电子开关100的第二端连接。具体的，所述第一电力电子开关100的第一端通过所述电容C1及所述电阻R2与所述第一电力电子开关100的第二端连接，即所述绝缘栅双极型晶体管Q1的集电极通过所述电容C1及所述电阻R2与所述绝缘栅双极型晶体管Q2的集电极连接，也就是说所述电容C1与所述电阻R2串联，串联后的第一端与所述绝缘栅双极型晶体管Q1的集电极连接，串联后的第二端与所述绝缘栅双极型晶体管Q2的集电极连接，应当理解的，绝缘栅双极型晶体管对电压电流较为敏感，特别是在其关断的瞬间，如果单位时间内流过的电压较大会产生电流流过绝缘栅双极型晶体管，使得绝缘栅双极型晶体管无法关断甚至误导通，如果单位时间内流过的电流较大会在绝缘栅双极型晶体管的两端产生过电压，击穿或者损坏绝缘栅双极型晶体管。如此，通过在第一电力电子开关100的两端并联电阻R2及电容C1作为容阻吸收回路，用于吸收绝缘栅双极型晶体管关断时的瞬间电流，从而降低关断过电压，以更好地保护第一电力电子开关100。
为了更好地保护第二电力电子开关，在其中一个实施例中，请参阅图1，所述变压器有载调压开关还包括电阻R3及电容C2，所述第二电力电子开关200的第一端通过所述电容C2及所述电阻R3与所述第二电力电子开关200的第二端连接。具体的，所述第二电力电子开关200的第一端通过所述电容C2及所述电阻R3与所述第二电力电子开关200的第二端连接，即所述绝缘栅双极型晶体管Q3的集电极通过所述电容C2及所述电阻R3与所述绝缘栅双极型晶体管Q4的集电极连接，也就是说所述电容C2与所述电阻R3串联，串联后的第一端与所述绝缘栅双极型晶体管Q3的集电极连接，串联后的第二端与所述绝缘栅双极型晶体管Q4的集电极连接，应当理解的，绝缘栅双极型晶体管对电压电流较为敏感，特别是在其关断的瞬间，如果单位时间内流过的电压较大会产生电流流过绝缘栅双极型晶体管，使得绝缘栅双极型晶体管无法关断甚至误导通，如果单位时间内流过的电流较大会在绝缘栅双极型晶体管的两端产生过电压，击穿或者损坏绝缘栅双极型晶体管。如此，通过在第二电力电子开关200的两端并联电阻R3及电容C2作为容阻吸收回路，用于吸收绝缘栅双极型晶体管关断时的瞬间电流，从而降低关断过电压，以更好地保护第二电力电子开关200。
在其中一个实施例中，所述切换开关为单刀双掷开关，所述第二电力电子开关,的第二端与所述单刀双掷开关的公共端连接，所述单刀双掷开关的第一触点用于与所述变压器的第一抽头连接，所述单刀双掷开关的第二触点用于与所述变压器的第二抽头连接。具体的，单刀双掷开关由动端和不动端组成，动端就是所谓的“刀”，其可以控制电源向两个不同的方向输出，也就是说可以用来控制两台设备，或者也可以控制同一台设备作转换运转方向使用，在其中一个实施例中，所述单刀双掷开关为单刀双掷永磁开关，本实施例中，单刀双掷开关可以控制电源向变压器的第一抽头或第二抽头供电，以更好的实现变压器有载调压时抽头之间的切换。
在其中一个实施例中，所述切换开关包括第三开关及第四开关，所述第三开关的第一端与所述第四开关的第一端连接，所述第三开关的第一端用于连接电源，所述第三开关的第二端用于连接变压器的第一抽头，所述第四开关的第二端用于连接变压器的第二抽头，通过设置这样的切换开关，将第三开关的第一端与第四开关的第一端连接，同样可以实现切换开关的功能。
在其中一个实施例中，所述第一开关及所述第二开关为永磁开关。
为了便于有载调压开关与变压器抽头切换，在其中一个实施例中，请参阅图2，所述变压器有载调压开关10还包括驱动电机500、第一可移动触头410及第二可移动触头420，所述第一可移动触头410与所述第一开关S1的第二端连接，所述第一可移动触头410还与所述切换开关S3的第一触点连接，所述第二可移动触头420与所述切换开关S3的第二触点连接，所述第一可移动触头410及所述第二可移动触头420用于分别与变压器的抽头连接，所述驱动电机500用于驱动所述第一可移动触头410及所述第二可移动触头420移动，以使第一可移动触头410及第二可移动触头420与变压器的抽头连接。例如，变压器具有第一抽头310、第二抽头320、第三抽头330、第四抽头340及第五抽头350。驱动电机500用于驱动第一可移动触头410与第一抽头310、第三抽头330及第五抽头350中的一个连接，驱动所述第二可移动触头420用于与第二抽头320及第四抽头340中的一个连接，具体的，驱动电机500用于驱动第一可移动触头410及第二可移动触头420移动，在第一阶段，如图2a所示，驱动电机500用于驱动第一可移动触头410与第一抽头310连接，第二可移动触头420与第二抽头320连接，在第二阶段，如图2b所示驱动电机500继续工作，驱动第一可移动触头410与第三抽头330连接，第二可移动触头420与第二抽头320连接，在第三阶段，如图2c所示，驱动电机500继续工作，驱动第一可移动触头410与第三抽头330连接，第二可移动触头420与第四抽头340连接，在第四阶段，如图2d所示，驱动电机500驱动第一可移动触头410与第五抽头350连接，第二可移动触头420与第四抽头340连接，如此通过设置驱动电机500、第一可移动触头410及第二移动触头，为配电变压器相邻抽头切换提供了机械切换条件，简化了操作复杂度，保证了抽头切换的可靠性。
为了保证有载调压开关的可靠运行，在其中一个实施例中，所述第一电力电子开关及第二电力电子开关的额定电流Is满足如下关系式：
Figure BDA0002149532130000131
其中，UN为变压器一次侧额定线电压，d％为配电变压器两个相邻抽头间绕组电压占额定电压百分比，ω为角速度，Rs为变压器的短路电阻，Xs为变压器的短路电抗。
具体的，由于变压器有载调压开关在切换的过程中的一个阶段，即S4阶段，第一电力电子开关及第二电力电子开关均处于导通状态，第一抽头和第二抽头被短接，电力电子开关会遭受变压器二次侧短路引起的过电流，而短路电流最大的情况对应于变压器高压侧为无穷大系统，低压侧发生三相短路，而变压器保护通常无法在电力电子器件脉冲电流耐受时间内动作，因此电力电子开关的额定电流应大于变压器二次侧短路时的回路电流，即电力电子开关的额定电流应满足式(1)的关系式，以使有载调压开关可靠运行。
为了进一步保证有载调压开关的可靠运行，在其中一个实施例中，所述第一电力电子开关及所述第二电力电子开关的额定电压Us满足如下关系式：
Figure BDA0002149532130000141
其中，Re为回路线圈和线路的等效电阻，Le为回路线圈和线路的等效漏电感，SN为配电变压器额定容量。
具体的，由于绝缘栅双极型晶体管间没有共地，其电压参数由两端承受的电压决定，在S3阶段时，切换开关的公共端与第一触点连接时，导通的第二电力电子开关会承受限流电阻R1上的电压，在S4阶段时，切换开关的第二触点与公共端连接，导通的第二电力电子开关会承受一个调压绕组的电压加上限流电阻R1上的电压，且第一电力电子开关导通后会承受一个调压绕组的电压，为了均衡电力电子开关的电压分布，第二电力电子开关的参数与第一电力电子开关的参数需要保持一致，也就是说电力电子开关的额定电压需大于调压绕组与稳态条件下限流电阻R1上的电压之和，并且阻断电压需大于调压绕组电压与变压器二次侧短路时限流电阻上的电压之和，如此，所述第一电力电子开关及第二电力电子开关的额定电压应满足式(2)的关系式，以进一步保证有载调压开关的可靠运行。
在其中一个实施例中，所述电阻R2、电阻R3、电容C1及所述电容C2的参数选择如表1所示：
Figure BDA0002149532130000142
Figure BDA0002149532130000151
表1
在其中一个实施例中，所述第一开关、所述第二开关及所述切换开关的额定电压Ur和额定电流Ir满足如下关系式：
Figure BDA0002149532130000152
其中，Re为回路线圈和线路的等效电阻，Le为回路线圈和线路的等效漏电感，UN为变压器一次侧额定线电压，d％为配电变压器两个相邻抽头间绕组电压占额定电压百分比，ω为角速度，Rs为变压器的短路电阻，Xs为变压器的短路电抗。
具体的，所述第一开关、所述第二开关及所述切换开关为三相式结构，其电压参数考虑有载调压开关的相间绝缘，即额定电压需要大于变压器的一次侧线电压，且所述第二开关及所述切换开关为串联关系，则所述第一开关、所述第二开关及所述切换开关的额定电流可以根据电力电子开关的额定电流选取，即所述第一开关、所述第二开关及所述切换开关的额定电压Ur和额定电流Ir满足式(3)中的关系式，以保证所述第一开关、所述第二开关及所述切换开关稳定工作。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种变压器有载调压开关，其特征在于，包括第一电力电子开关、第二电力电子开关、切换开关、限流电阻R1、第一开关及第二开关；
所述第一电力电子开关的第一端用于连接电源，所述第一电力电子开关的第二端通过所述限流电阻R1与所述第一开关的第一端连接，所述第一开关的第二端用于与变压器的第一抽头连接，所述第二电力电子开关的第一端用于连接电源，所述第二电力电子开关的第二端与所述切换开关的公共端连接，所述切换开关的第一触点用于与所述变压器的第一抽头连接，所述切换开关的第二触点用于与所述变压器的第二抽头连接，所述第二开关的两端分别与所述第二电力电子开关的两端连接；所述第一电力电子开关为辅助切换开关，所述第二电力电子开关为辅助切换开关；
所述第一电力电子开关及第二电力电子开关的额定电流I s 满足如下关系式：
Figure 777920DEST_PATH_IMAGE001
其中，U N为变压器一次侧额定线电压，d%为配电变压器两个相邻抽头间绕组电压占额定电压百分比，ω为角速度，R s为变压器的短路电阻，X s为变压器的短路电抗，R e为回路线圈和线路的等效电阻，L e为回路线圈和线路的等效漏电感。
2.根据权利要求1所述的变压器有载调压开关，其特征在于，所述第一电力电子开关包括绝缘栅双极型晶体管Q1、绝缘栅双极型晶体管Q2、二极管D1及二极管D2，所述绝缘栅双极型晶体管Q1的集电极通过所述限流电阻R1与所述第一开关的第一端连接，所述绝缘栅双极型晶体管Q1的发射极与所述绝缘栅双极型晶体管Q2的发射极连接，所述绝缘栅双极型晶体管Q2的集电极用于连接所述电源，所述二极管D1的正极与所述绝缘栅双极型晶体管Q1的发射极连接，所述二极管D1的负极与所述绝缘栅双极型晶体管Q1的集电极连接，所述二极管D2的正极与所述绝缘栅双极型晶体管Q2的发射极连接，所述二极管D2的负极与所述绝缘栅双极型晶体管Q2的集电极连接。
3.根据权利要求1所述的变压器有载调压开关，其特征在于，所述第二电力电子开关包括绝缘栅双极型晶体管Q3、绝缘栅双极型晶体管Q4、二极管D3及二极管D4，所述绝缘栅双极型晶体管Q3的集电极与所述切换开关的公共端连接，所述绝缘栅双极型晶体管Q3的发射极与所述绝缘栅双极型晶体管Q4的发射极连接，所述绝缘栅双极型晶体管Q4的集电极用于连接所述电源，所述二极管D3的正极与所述绝缘栅双极型晶体管Q3的发射极连接，所述二极管D3的负极与所述绝缘栅双极型晶体管Q3的集电极连接，所述二极管D4的正极与所述绝缘栅双极型晶体管Q4的发射极连接，所述二极管D4的负极与所述绝缘栅双极型晶体管Q4的集电极连接。
4.根据权利要求1所述的变压器有载调压开关，其特征在于，还包括电容C1及电阻R2，所述第一电力电子开关的第一端通过所述电容C1及所述电阻R2与所述第一电力电子开关的第二端连接。
5.根据权利要求1所述的变压器有载调压开关，其特征在于，还包括电阻R3及电容C2，所述第二电力电子开关的第一端通过所述电容C2及所述电阻R3与所述第二电力电子开关的第二端连接。
6.根据权利要求1所述的变压器有载调压开关，其特征在于，所述切换开关为单刀双掷开关，所述第二电力电子开关的第二端与所述单刀双掷开关的公共端连接，所述单刀双掷开关的第一触点用于与所述变压器的第一抽头连接，所述单刀双掷开关的第二触点用于与所述变压器的第二抽头连接。
7.根据权利要求1所述的变压器有载调压开关，其特征在于，所述第一开关及所述第二开关为永磁开关。
8.根据权利要求1所述的变压器有载调压开关，其特征在于，所述第一电力电子开关及所述第二电力电子开关的额定电压U s满足如下关系式：
Figure 163902DEST_PATH_IMAGE002
其中，S N为配电变压器额定容量，U N为变压器一次侧额定线电压，d%为配电变压器两个相邻抽头间绕组电压占额定电压百分比，R s为变压器的短路电阻，X s为变压器的短路电抗，U sp为阻断电压。
9.根据权利要求1所述的变压器有载调压开关，其特征在于，所述第一开关、所述第二开关及所述切换开关的额定电压U r 和额定电流I r满足如下关系式：
Figure 117208DEST_PATH_IMAGE003
其中，R e为回路线圈和线路的等效电阻，L e为回路线圈和线路的等效漏电感，U N为变压器一次侧额定线电压，d%为配电变压器两个相邻抽头间绕组电压占额定电压百分比，ω为角速度，R s为变压器的短路电阻，X s为变压器的短路电抗。
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