CN111863406B - 一种线圈绕组、变压器和串并型电力电子装置 - Google Patents

一种线圈绕组、变压器和串并型电力电子装置 Download PDF

Info

Publication number
CN111863406B
CN111863406B CN202010820820.0A CN202010820820A CN111863406B CN 111863406 B CN111863406 B CN 111863406B CN 202010820820 A CN202010820820 A CN 202010820820A CN 111863406 B CN111863406 B CN 111863406B
Authority
CN
China
Prior art keywords
filling material
frequency
low
electric field
shielding layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202010820820.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111863406A (zh
Inventor
庄加才
徐君
赵玉顺
蔡国庆
刘威
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sungrow Power Supply Co Ltd
Original Assignee
Sungrow Power Supply Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sungrow Power Supply Co Ltd filed Critical Sungrow Power Supply Co Ltd
Priority to CN202010820820.0A priority Critical patent/CN111863406B/zh
Publication of CN111863406A publication Critical patent/CN111863406A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111863406B publication Critical patent/CN111863406B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/32Insulating of coils, windings, or parts thereof
    • H01F27/324Insulation between coil and core, between different winding sections, around the coil; Other insulation structures
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/2876Cooling
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/30Fastening or clamping coils, windings, or parts thereof together; Fastening or mounting coils or windings on core, casing, or other support
    • H01F27/306Fastening or mounting coils or windings on core, casing or other support
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33569Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/76Power conversion electric or electronic aspects

Abstract

本发明提供一种线圈绕组、变压器和串并型电力电子装置,该线圈绕组中:线包绝缘层包裹于线包单元外侧,然后在电场屏蔽层内侧填充高频绝缘介质填充材料,再在电场屏蔽层外侧填充低频绝缘介质填充材料;而高频绝缘介质填充材料和低频绝缘介质填充材料,其中一个为介质损耗角和/或介电常数低于相应预设低阈值的填充材料,能够降低介质损耗、弥补电场屏蔽层带来的局部高频介质损耗加剧,另一个为介质损耗角和介电常数分别高于相应预设高阈值的填充材料,能够提高导热性能、降低温升、确保散热,从而该线圈绕组能够优化存在耦合关系的两项参数,兼顾低介质损耗和高导热性能。

Description

一种线圈绕组、变压器和串并型电力电子装置
技术领域
本发明属于电力电子技术领域,更具体的说,尤其涉及一种线圈绕组、变压器和串并型电力电子装置。
背景技术
在电力电子变压器的中频变压器原副边之间,其电压差同时具有高压及高频成分;而在级联式电力电子变压器的结构中,一般而言,高压为低频甚至直流成分,而高频成分则为低压。因此,为了实现较好的绝缘性能一般会采用固体绝缘的方式。
目前应用中,高压的浇注式变压器有两大类,一类为传统的干式变压器,其原副边线圈单独浇注后再装入绝缘套筒,绝缘垫块,铁芯等固定而制成,通过绝缘套筒,空气间隙等实现原副边绕组间绝缘,配合绝缘垫块等实现系统绝缘需求;另一类为整体浇注变压器,其在变压器绕制过程中即利用绝缘垫块等隔开原副边距离,绕制完成后将铁芯及线圈一起置于模具内整体浇注而成。也有现有技术提出将线包单独浇注后再插入铁芯。
而现有的整体浇注方案中的绝缘材料,其介电强度、介质损耗、导热系数等各项参数都存在一定耦合,如果要求该绝缘材料同时在各项提标方面都能达到较优,则会比较困难。而中频变压器中同时存在高频和高压,通过绕组周边增加电场屏蔽层以解决绝缘缺陷,但这样就会使得局部高频介质损耗加剧。若选用的绝缘材料具有较低的介质损耗就意味着导热性能低下,若选用的绝缘材料具有较好的导热性能,则又可能使得介质损耗加大,因此,该变压器中无法兼顾低介质损耗和高导热性能。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的在于提供一种线圈绕组、变压器和串并型电力电子装置,用于兼顾低介质损耗和高导热性能。
本发明第一方面提供一种线圈绕组,包括:线包单元、线包绝缘层、高频绝缘介质填充材料、电场屏蔽层和低频绝缘介质填充材料以及外低频电场屏蔽层;其中:
所述线包绝缘层包裹于所述线包单元外侧;
所述高频绝缘介质填充材料,填充于所述电场屏蔽层的内侧;
所述低频绝缘介质填充材料,填充于所述电场屏蔽层的外侧;
所述高频绝缘介质填充材料和所述低频绝缘介质填充材料,一个为介质损耗角和/或介电常数低于相应预设低阈值的填充材料,另一个为介质损耗角和/或介电常数分别高于相应预设高阈值的填充材料。
可选的,所述高频绝缘介质填充材料为介质损耗角和/或介电常数低于相应预设低阈值的填充材料;
所述低频绝缘介质填充材料为介质损耗角和介电常数分别高于相应预设高阈值的填充材料。
可选的,所述电场屏蔽层为高频电场屏蔽层;所述线圈绕组还包括:双绝缘介质填充材料和内低频电场屏蔽层;
所述双绝缘介质填充材料,填充于所述高频电场屏蔽层和所述内低频电场屏蔽层的内侧之间;
所述低频绝缘介质填充材料,填充于所述内低频电场屏蔽层的外侧。
可选的,所述双绝缘介质填充材料包括:介质损耗角和/或介电常数低于相应预设低阈值的填充材料,以及,介质损耗角和介电常数分别高于相应预设高阈值的填充材料。
可选的,还包括:外低频电场屏蔽层;
所述外低频电场屏蔽层,包裹于所述低频绝缘介质填充材料的外侧。
可选的,所述线包单元,为缠绕于相应铁芯上的线圈。
本发明第二方面提供一种变压器,包括:铁芯、绕制于所述铁芯上的至少一个原边绕组和至少一个副边绕组;
全部绕组中的至少一个绕组,为如上述任一所述的线圈绕组。
可选的,全部线圈绕组共用低频绝缘介质填充材料。
可选的,全部线圈绕组位于所述铁芯的一端。
可选的,全部线圈绕组位于所述铁芯的中间。
可选的,全部线圈绕组采用双层缠绕的方式,绕制于所述铁芯上。
可选的,所述原边绕组和所述副边绕组的个数均为1或2。
本发明第三方面提供一种串并型电力电子装置,包括:N个直流侧并联连接的DC/AC变换器,N个直流侧串联连接的AC/DC变换器,以及,N个如上述任一所述的变压器;N为大于1的正整数;
每个所述DC/AC变换器的交流侧,分别通过一个对应的变压器,连接各自对应的AC/DC变换器的交流侧。
从上述技术方案可知,本发明提供的一种线圈绕组,该线圈绕组中:线包绝缘层包裹于线包单元外侧,然后在电场屏蔽层内侧填充高频绝缘介质填充材料,再在电场屏蔽层外侧填充低频绝缘介质填充材料;而高频绝缘介质填充材料和低频绝缘介质填充材料,其中一个为介质损耗角和/或介电常数低于相应预设低阈值的填充材料,能够降低介质损耗、弥补电场屏蔽层带来的局部高频介质损耗加剧,另一个为介质损耗角和介电常数分别高于相应预设高阈值的填充材料,能够提高导热性能、降低温升、确保散热,从而该线圈绕组能够优化存在耦合关系的两项参数,兼顾低介质损耗和高导热性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种叠加有低压高频电压的直流电压信号波形图;
图2是本发明实施例提供的一种叠加有低压高频电压的高压低频电压信号波形图;
图3是本发明实施例提供的一种线圈绕组的示意图;
图4是本发明实施例提供的另一种线圈绕组的示意图;
图5是本发明实施例提供的一种变压器的示意图;
图6是本发明实施例提供的另一种变压器的示意图;
图7是本发明实施例提供的另一种变压器的示意图;
图8是本发明实施例提供的一种串并型电力电子装置的示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
在本申请中,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
两个带电体之间的高压低频/直流电压信号,通常会叠加有低压高频电压,图1所示为在高压直流电压上叠加有低压高频电压的波形图,图2所示为在高压低频电压(仅展示了前半周期)上叠加有低压高频电压的波形图。对于两种叠加结果,均需要合适的结构来进行绝缘。
现有技术中对于变压器线圈等一些表面非规则形状或者表面有与绝缘填充介质结合性较差的材料,如果直接使用绝缘填充介质实现绝缘需求,则有可能在绝缘介质与带电体界面之间存在空隙填充不充分、带电体附近位置存在局部电场强度过高等问题,进而影响绝缘并使得产品无法通过局部放电、工频耐压等测试,进而影响产品的长期可靠性;因此,可以在带电体周边增加诸如半导电层一类的等电位电场屏蔽层,并将该电场屏蔽层与带电体某一点直接相连或者等效相连;该电场屏蔽层一方面可以使得带电体对外形状变得更为规则,进而降低因为形状不规则而导致的局部场强过高问题,另一方面选择的电场屏蔽层材料与绝缘填充介质材料具有较好的相容性,可以避免因为电场屏蔽层与绝缘填充介质间存在界面问题而导致的空隙放电现象。
发明人经研究发现,该方案中,增加该电场屏蔽层虽然解决了绝缘缺陷,但会带来介质损耗高的问题,对于绝缘介质的介质损耗问题,在平板电容中存在有如下公式:
Figure BDA0002634352640000051
Figure BDA0002634352640000052
其中,P为介质损耗,C0为空间电容,其仅与结构相关;C为考虑介电常数后的电容;ε′为介电常数实部;ε″为介电常数虚部;f为叠加于绝缘介质两侧的电场频率;Vn,RMS为n倍基波频率电压分量有效值;S为导体相对面积;l为导体距离。
从上述公式可以看出,在增加电场屏蔽层后,图1及图2中的高频成分将会由电场屏蔽层束缚在电场屏蔽层与带电体之间,而带电体与电场屏蔽层之前的间距l相比于原来两个导体间的距离大幅降低,从而使得C增加,而公式中的高频成分带来的损耗与频率成正比,因而将导致高频成分带来介质损耗P大幅度上升,即使得局部高频介质损耗加剧。而原两带电体间的高频分量反而因为该电场屏蔽层的存在得到降低,但低频分量仍施加于两电场屏蔽层之间,因而仍需要较厚的绝缘层来降低绝缘介质中的电场强度以保证主绝缘可靠性。从上述公式可以看出,在高频成分不变的情况下,只有降低电场屏蔽层与导体间的绝缘填充材料的介质损耗角和介电常数实部,而一般情况下同一体系的填充材料的这几项参数与材料的导热系数成正相关,即导热系数越高,介质损耗角及介电常数亦越大。若选用的绝缘材料具有较低的介质损耗就意味着导热性能低下,若选用的绝缘材料具有较好的导热性能,则又可能使得介质损耗加大。
基于此,本发明实施例提供了一种线圈绕组,用于解决现在技术中仅能降低介质损耗,或者,仅能使绕组具备导热性能,该变压器中无法同时实现导热性能和降低介质损耗的问题。
参见图4,该线圈绕组包括:线包单元、线包绝缘层、高频绝缘介质填充材料、电场屏蔽层和低频绝缘介质填充材料;其中:
在实际应用中,线包单元为缠绕于相应铁芯上的线圈,包括多个线包,如图4、图5所示;线包单元中线包的个数在此不做具体限定,视实际情况而定即可,均在本申请的保护范围内。
线包绝缘层包裹于线包单元外侧;高频绝缘介质填充材料,填充于电场屏蔽层的内侧;在实际应用中,因为各个线包之间存在空隙,因此该高频绝缘介质填充材料可能会渗到线包绝缘层内侧,即线包绝缘层内,各个线包之间可能会有该高频绝缘介质填充材料;低频绝缘介质填充材料,填充于电场屏蔽层的外侧。
需要说明的是,该线圈绕组还可以包括:外低频电场屏蔽层,该外低频电场屏蔽层包裹于所述低频绝缘介质填充材料的外侧。即该线圈绕组由内而外的顺序依次为:线包单元、高频绝缘介质填充区、高频电场屏蔽层、低频绝缘介质填充区以及外低频电场屏蔽层。
具体的,线包绝缘层的内侧包裹于线包单元外侧;该线包绝缘层的外侧与该电场屏蔽层的内侧之间,填充高频绝缘介质填充材料;该电场屏蔽层的外侧与该外低频电场屏蔽层的内侧之间,填充低频绝缘介质填充材料;该外低频电场屏蔽层的外侧作为线圈绕组的外部界面。
高频绝缘介质填充材料和低频绝缘介质填充材料,其中一个为介质损耗角和/或介电常数低于相应预设低阈值的填充材料,另一个为介质损耗角和/或介电常数分别高于相应预设高阈值的填充材料。需要说明的是,介质损耗角和/或介电常数低于相应预设低阈值的填充材料,其介质损耗较低;介质损耗角和介电常数分别高于相应预设高阈值的填充材料,其导热性能好。通过两种不同的填充材料的应用,能够消除介质损耗与导热性能之间的耦合关系。
同一种参数的预设低阈值和预设高阈值可以相同,也可以不同;如介电常数的预设低阈值和预设高阈值可以相同,也可以不同;介质损耗角同理。在此不做具体限定,视实际情况而定即可,均在本申请的保护范围内。介质损耗角和/或介电常数的预设低阈值和预设高阈值,在此不做具体限定,只要确保本申请能够兼顾低介质损耗和高导热性能这两种功能即可,均在本申请的保护范围内。
在实际应用中,该高频绝缘介质填充材料和低频绝缘介质填充材料的选材可以是:高频绝缘介质填充材料为介质损耗角和/或介电常数低于相应预设低阈值的填充材料,低频绝缘介质填充材料为介质损耗角和介电常数分别高于相应预设高阈值的填充材料;也可以是:低频绝缘介质填充材料为介质损耗角和/或介电常数低于相应预设低阈值的填充材料,高频绝缘介质填充材料为介质损耗角和介电常数分别高于相应预设高阈值的填充材料;在此不做具体限定,视实际情况而定即可,均在本申请的保护范围内。需要说明的是,由于主绝缘的厚度较高,为了保证主绝缘填充部分热阻较小,需要填充材料的导热系数较高,因此,优选将作为主绝缘的较厚的低频绝缘介质填充材料设置为介质损耗角和介电常数分别高于相应预设高阈值的填充材料,而将高频绝缘介质填充材料设置为介质损耗角和/或介电常数低于相应预设低阈值的填充材料;进而通过电场屏蔽层内侧的填充材料降低介质损耗,并通过其外侧的填充材料实现导热。
本实施例中,在电场屏蔽层两侧采用了不同的填充材料:介质损耗角和/或介电常数低于相应预设低阈值的填充材料,以及,介质损耗角和介电常数分别高于相应预设高阈值的填充材料;其中,介质损耗角和/或介电常数低于相应预设低阈值的填充材料,该填充材料介质损耗角和/或介电常数低于相应预设低阈值、降低介质损耗、弥补电场屏蔽层带来的局部高频介质损耗加剧;而介质损耗角和介电常数分别高于相应预设高阈值的填充材料,该填充材料导热系数高、热阻小,使得填充部分的导热性能好、降低温升、确保散热;从而该线圈绕组能够优化存在耦合关系的两项参数,兼顾低介质损耗和高导热性能;并且,在本实施例中,使用电场屏蔽层进行高频电场屏蔽,以及,外低频电场屏蔽层进行低频电场屏蔽,以解决采用两种填充材料的界面问题。
需要说明的是,在实际应用中,在某些热固性绝缘介质中,为保证填充材料与电场屏蔽层的可靠接触,一般需要将电场屏蔽层与带电体先一起与内层填充材料浸渍固化,而这就会将电场屏蔽层外部同样被内层填充材料所污染;这种情况下,如果直接使用外部填充材料进行浇注,则可能会在两种填充材料间形成界面而带来绝缘缺陷,在施加高压低频信号时将可能带来绝缘风险。
基于此,参见图4,为了便于区分,将上述电场屏蔽层记为高频电场屏蔽层;该线圈绕组还包括:双绝缘介质填充材料和内低频电场屏蔽层。
双绝缘介质填充材料,填充于高频电场屏蔽层和内低频电场屏蔽层的内侧之间;低频绝缘介质填充材料,填充于内低频电场屏蔽层的外侧。
具体的,线包绝缘层的内侧包裹于线包单元外侧;该线包绝缘层的外侧与该高频电场屏蔽层的内侧之间,填充高频绝缘介质填充材料;该高频电场屏蔽层的外侧与该内低频电场屏蔽层的内侧之间,填充双绝缘介质填充材料;该高频电场屏蔽层的外侧与该为外低频电场屏蔽层的内侧之间,填充低频绝缘介质填充材料;该外低频电场屏蔽层的外侧作为线圈绕组的外部界面。
需要说明的是,线圈绕组包括外低频电场屏蔽层时,双绝缘介质填充材料,填充于高频电场屏蔽层和内低频电场屏蔽层之间;低频绝缘介质填充材料,填充于内低频电场屏蔽层与外低频电场屏蔽层之间。
该双绝缘介质填充材料包括:介质损耗角和/或介电常数低于相应预设低阈值的填充材料,以及,介质损耗角和介电常数分别高于相应预设高阈值的填充材料;即该高频电场屏蔽层的外侧与该内低频电场屏蔽层的内侧之间,即存在介质损耗角和/或介电常数低于相应预设低阈值的填充材料,又存在介质损耗角和介电常数分别高于相应预设高阈值的填充材料。
该高频电场屏蔽层在高频绝缘介质填充材料中浸渍固化,此时该高频电场屏蔽层的内侧和外侧均带有高频绝缘介质填充材料;再在高频电场屏蔽层与内低频电场屏蔽层之间,填充低频绝缘介质填充材料,使得该高频电场屏蔽层的外侧同时粘有高频绝缘介质填充材料和低频绝缘介质填充材料,即同时存在介质损耗角和/或介电常数低于相应预设低阈值的填充材料,以及,介质损耗角和介电常数分别高于相应预设高阈值的填充材料。
在本实施例中,在完成内部填充材料浸渍固化后成品上再布置一层内低频电场屏蔽层,该内低频电场屏蔽层可以与外部填充材料较好的相容,设置内低频电场屏蔽层将很好地解决以上界面问题。而高频电场屏蔽层和内低频电场屏蔽层之间可以有两种绝缘介质填充,即便存在界面,因为两屏蔽层之间没有较大电压差,所以不会有绝缘风险。因此这种双电场屏蔽层结构可以较好的解决两种填充材料界面问题,进而提高线圈绕组的绝缘可靠性。
本发明实施例中还提供了一种铁芯、绕制于铁芯上的至少一个原边绕组和至少一个副边绕组。
原边绕组和副边绕组的个数可相等也可以不相等,在此不做具体限定,视实际情况而定即可,均在本申请的保护范围内。在原边绕组和副边绕组的个数相等时,原边绕组和副边绕组的个数可以均为1或2,当然也可以是其他值,在此不做具体限定,视实际情况而定即可,均在本申请的保护范围内。
全部绕组中的至少一个绕组,为上述任一实施例提供的线圈绕组,该线圈绕组的具体结构,详情参见上述实施例,在此不再一一赘述,均在本申请的保护范围内。
在实际应用中,全部的线圈绕组共用低频绝缘介质填充材料和外低频电场屏蔽层。具体可以视其实际灌封工艺而定。
全部线圈绕组的设置位置可以是:如图5所示,全部线圈绕组均位于铁芯的一端,图5以全部线圈绕组均位于铁芯的下端为例,其他绕组位于铁芯的上端;实际应用中,全部线圈绕组也可以位于铁芯的上端,在此不做具体限定,均在本申请的保护范围内。全部线圈绕组的设置位置也可以是:如图6所示,全部线圈绕组均位于铁芯的中间,其他绕组位于铁芯的上端和下端。
在实际应用中,全部线圈绕组可以均采用双层缠绕的方式,绕制于铁芯上(如图7所示);当然也可以采用单层缠绕的方式绕制于铁芯上(如图5和图6所示)。需要说明的是,图5-图7均以横截面下该铁芯为长方形为例进行展示的,实际应用中横截面下该铁芯也可以是其他形状,均在本申请的保护范围内。
本发明实施例还提供了一种串并型电力电子装置,参见图8,包括:N个直流侧并联连接的DC/AC变换器,N个直流侧串联连接的AC/DC变换器,以及,N个上述实施例提供的变压器;N为大于1的正整数。
每个DC/AC变换器的交流侧,分别通过一个对应的变压器,连接各自对应的AC/DC变换器的交流侧。
具体的,各个DC/AC变换器的直流侧并联连接,并联后的接地端接地,各个DC/AC变换器的交流侧分别通过一个对应的变压器连接各自对应的AC/DC变换器的交流侧,各个AC/DC变换器的直流侧串联连接,串联后的接地端虚拟接地。
各个DC/AC变换器的结构可以是如图8中所示的,包括四个开关管和一个电容的桥式结构;各个DC/AC变换器也可以采用其他结构,在此不再一一赘述,均在本申请的保护范围内。
各个AC/DC变换器的结构可以是如图8中所示的,包括四个二极管和一个电容的桥式结构;各个AC/DC变换器也可以采用其他结构,在此不再一一赘述,均在本申请的保护范围内。
需要说明的是,假设每一组DC/AC变换器和AC/DC变换器的电压相等,则该组的变压器的原副边绕组之间的电压的变化图为图1所示的在加粗的曲线上的电压波形。通过上述实施例的原理阐述,可以得到,对于存在图1所示信号波形的两带电体之间,采用上述实施例提供的线圈绕组,能够得到更低的介质损耗、降低损耗,还能够得到更低的热阻、降低温升,并且具有更少的绝缘缺陷以及更高的绝缘可靠性。对于图2所示的情况与此类似,不再赘述。
本说明书中的各个实施例中记载的特征可以相互替换或者组合,各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其,对于系统或系统实施例而言,由于其基本相似于方法实施例,所以描述得比较简单,相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的系统及系统实施例仅仅是示意性的,其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下,即可以理解并实施。
专业人员还可以进一步意识到,结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤,能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现,为了清楚地说明硬件和软件的可互换性,在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行,取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能,但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (13)

1.一种线圈绕组,应用于变压器,其特征在于,包括:线包单元、线包绝缘层、高频绝缘介质填充材料、电场屏蔽层和低频绝缘介质填充材料;其中:
所述线包绝缘层包裹于所述线包单元外侧;
所述高频绝缘介质填充材料,填充于所述电场屏蔽层的内侧;
所述低频绝缘介质填充材料,填充于所述电场屏蔽层的外侧;
所述高频绝缘介质填充材料和所述低频绝缘介质填充材料,一个为介质损耗角和/或介电常数低于相应预设低阈值的填充材料,降低介质损耗,另一个为介质损耗角和/或介电常数分别高于相应预设高阈值的填充材料,提高导热性能、降低温升、确保散热。
2.根据权利要求1所述的线圈绕组,其特征在于,所述高频绝缘介质填充材料为介质损耗角和/或介电常数低于相应预设低阈值的填充材料;
所述低频绝缘介质填充材料为介质损耗角和介电常数分别高于相应预设高阈值的填充材料。
3.根据权利要求1或2所述的线圈绕组,其特征在于,所述电场屏蔽层为高频电场屏蔽层;所述线圈绕组还包括:双绝缘介质填充材料和内低频电场屏蔽层;
所述双绝缘介质填充材料,填充于所述高频电场屏蔽层和所述内低频电场屏蔽层的内侧之间;
所述低频绝缘介质填充材料,填充于所述内低频电场屏蔽层的外侧。
4.根据权利要求3所述的线圈绕组,其特征在于,所述双绝缘介质填充材料包括:介质损耗角和/或介电常数低于相应预设低阈值的填充材料,以及,介质损耗角和介电常数分别高于相应预设高阈值的填充材料。
5.根据权利要求1-2或4任一所述的线圈绕组,其特征在于,还包括:外低频电场屏蔽层;
所述外低频电场屏蔽层,包裹于所述低频绝缘介质填充材料的外侧。
6.根据权利要求1-2或4任一所述的线圈绕组,其特征在于,所述线包单元,为缠绕于相应铁芯上的线圈。
7.一种变压器,其特征在于,包括:铁芯、绕制于所述铁芯上的至少一个原边绕组和至少一个副边绕组;
全部绕组中的至少一个绕组,为如权利要求1-6任一所述的线圈绕组。
8.根据权利要求7所述的变压器,其特征在于,全部线圈绕组共用低频绝缘介质填充材料。
9.根据权利要求7所述的变压器,其特征在于,全部线圈绕组位于所述铁芯的一端。
10.根据权利要求7所述的变压器,其特征在于,全部线圈绕组位于所述铁芯的中间。
11.根据权利要求7所述的变压器,其特征在于,全部线圈绕组采用双层缠绕的方式,绕制于所述铁芯上。
12.根据权利要求7-11任一所述的变压器,其特征在于,所述原边绕组和所述副边绕组的个数均为1或2。
13.一种串并型电力电子装置,其特征在于,包括:N个直流侧并联连接的DC/AC变换器,N个直流侧串联连接的AC/DC变换器,以及,N个如权利要求7-12任一所述的变压器;N为大于1的正整数;
每个所述DC/AC变换器的交流侧,分别通过一个对应的变压器,连接各自对应的AC/DC变换器的交流侧。
CN202010820820.0A 2020-08-14 2020-08-14 一种线圈绕组、变压器和串并型电力电子装置 Active CN111863406B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010820820.0A CN111863406B (zh) 2020-08-14 2020-08-14 一种线圈绕组、变压器和串并型电力电子装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010820820.0A CN111863406B (zh) 2020-08-14 2020-08-14 一种线圈绕组、变压器和串并型电力电子装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111863406A CN111863406A (zh) 2020-10-30
CN111863406B true CN111863406B (zh) 2022-05-24

Family

ID=72968983

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010820820.0A Active CN111863406B (zh) 2020-08-14 2020-08-14 一种线圈绕组、变压器和串并型电力电子装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111863406B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112420335B (zh) * 2020-11-03 2022-07-12 阳光电源股份有限公司 一种分段绝缘多相柱中频变压器及级联式电力电子变压器
CN113488321B (zh) * 2021-06-03 2022-09-16 华为数字能源技术有限公司 干式变压器及其绕制方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1220040A (zh) * 1996-05-29 1999-06-16 Abb阿西亚布朗·勃法瑞公司 用于高压绕组的绝缘导体
JP2006252893A (ja) * 2005-03-09 2006-09-21 Central Res Inst Of Electric Power Ind 傾斜誘電率電気絶縁モールド製造方法及び電気絶縁モールド
CN107667407A (zh) * 2016-05-31 2018-02-06 新电元工业株式会社 线圈构造体以及磁性部件

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1994016451A1 (en) * 1993-01-12 1994-07-21 W.L. Gore & Associates, Inc. Time-matched multivalent electrical signal cables
DE19918539A1 (de) * 1999-04-23 2000-10-26 Eilentropp Kg Koaxiales Hochfrequenzkabel
JP5338411B2 (ja) * 2009-03-19 2013-11-13 ソニー株式会社 アンテナ装置
CN205542046U (zh) * 2015-03-31 2016-08-31 日立金属株式会社 绝缘电线、磁屏蔽电缆、磁屏蔽管以及磁屏蔽片
JP6394721B2 (ja) * 2017-03-03 2018-09-26 日立金属株式会社 同軸ケーブル
CN107808711A (zh) * 2017-11-13 2018-03-16 国网湖南省电力有限公司 一种变压器综合试验专用测试电缆
JP6958300B2 (ja) * 2017-11-29 2021-11-02 Tdk株式会社 多層回路基板
CN110648825B (zh) * 2018-06-27 2022-05-13 台达电子工业股份有限公司 变压器

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1220040A (zh) * 1996-05-29 1999-06-16 Abb阿西亚布朗·勃法瑞公司 用于高压绕组的绝缘导体
JP2006252893A (ja) * 2005-03-09 2006-09-21 Central Res Inst Of Electric Power Ind 傾斜誘電率電気絶縁モールド製造方法及び電気絶縁モールド
CN107667407A (zh) * 2016-05-31 2018-02-06 新电元工业株式会社 线圈构造体以及磁性部件

Also Published As

Publication number Publication date
CN111863406A (zh) 2020-10-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111863406B (zh) 一种线圈绕组、变压器和串并型电力电子装置
TW414900B (en) Power transformer and method of winding the same
US3684991A (en) Electromagnetic induction apparatus
JPH11514151A (ja) 電力用変圧器・リアクトル
JP2001509958A (ja) 電力変圧器/誘導器
US20150028989A1 (en) Electrostatic shielding of transformers
JP2000173836A (ja) 静止誘導機器
CN108831716B (zh) 一种干式变压器绝缘结构
JP4372844B2 (ja) 電力変圧器/誘導器
CN101651020B (zh) 线箔混绕线圈接地变压器
CN109524220A (zh) 变压器及变压器加工方法
CN201449851U (zh) 线箔混绕线圈接地变压器
US11557428B2 (en) Medium-frequency transformer with dry core
EP3125260B1 (en) Transformer for a modular, power electronic converter
CN114171302A (zh) 高压隔离平板变压器及电场应力控制方法
US3539703A (en) High voltage termination apparatus for high voltage cables and pipetype transmission lines
CN216528373U (zh) 变压器铁芯绝缘结构及变压器
WO2023216757A9 (zh) 屏蔽装置及电气设备
JP7448746B2 (ja) 平行な巻線を有する中周波変圧器
Still Principles of Transformer Design
RU2809838C1 (ru) Трехфазное фильтрокомпенсирующее устройство
US3040281A (en) Electrical apparatus
KR102075878B1 (ko) 고전압 권선 및 고전압 전자기 유도 디바이스
JPS5918584Y2 (ja) ブツシング
CN202150325U (zh) 一种带有绝缘包扎导线的干式变压器

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant