CN112562994A - 一种应用于能量路由器的热管散热高压高频变压器 - Google Patents

一种应用于能量路由器的热管散热高压高频变压器 Download PDF

Info

Publication number
CN112562994A
CN112562994A CN202011452644.6A CN202011452644A CN112562994A CN 112562994 A CN112562994 A CN 112562994A CN 202011452644 A CN202011452644 A CN 202011452644A CN 112562994 A CN112562994 A CN 112562994A
Authority
CN
China
Prior art keywords
voltage
voltage winding
low
iron core
winding
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.)
Withdrawn
Application number
CN202011452644.6A
Other languages
English (en)
Inventor
范建华
徐鹏飞
肖汝腾
谢堂林
王庆园
韩长忠
于晓强
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.)
Qingdao Topscomm Communication Co Ltd
Original Assignee
Qingdao Topscomm Communication 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 Qingdao Topscomm Communication Co Ltd filed Critical Qingdao Topscomm Communication Co Ltd
Priority to CN202011452644.6A priority Critical patent/CN112562994A/zh
Publication of CN112562994A publication Critical patent/CN112562994A/zh
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/288—Shielding
    • H01F27/2885—Shielding with shields or electrodes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/02—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems
    • F16F15/04—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems using elastic means
    • F16F15/08—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems using elastic means with rubber springs ; with springs made of rubber and metal
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/08—Cooling; Ventilating
    • H01F27/085—Cooling by ambient air
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/08—Cooling; Ventilating
    • H01F27/22—Cooling by heat conduction through solid or powdered fillings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/23—Corrosion protection
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/24—Magnetic cores
    • H01F27/26—Fastening parts of the core together; Fastening or mounting the core on casing or support
    • H01F27/266—Fastening or mounting the core on casing or support
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/2876—Cooling
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/30—Fastening or clamping coils, windings, or parts thereof together; Fastening or mounting coils or windings on core, casing, or other support
    • H01F27/306—Fastening or mounting coils or windings on core, casing or other support

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Transformer Cooling (AREA)

Abstract

本发明涉及一种应用于能量路由器的热管散热高压高频变压器，包括高压绕组、低压绕组、风道骨架、铁芯、热管、散热片，高低压绕组浇注体与铁芯之间有风道，能够加强铁芯的散热性；高频变压器铁芯用绝缘护壳包覆，并用高导热的硅胶灌封，提高铁芯耐温等级、变压器的抗振动性和耐腐蚀性；高压绕组使用半导电材料包覆，形成屏蔽层，能够有效降低高压绕组与低压绕组间的局部放电值；绕组整体使用环氧树脂真空浇注，能够提高高频变压器耐压以及降低高低压绕组间的局部放电值，低压绕组与风道之间浇注热管，铜管在浇注体外直连散热片，提高低压绕组的散热性，从而提高能量路由器的安全性和使用寿命。

Description

一种应用于能量路由器的热管散热高压高频变压器
技术领域
本发明属于电力系统领域，具体涉及一种应用于能量路由器的热管散热高压高频变压器。
背景技术
为促进集成互补的能源互联网现代能源体系建设的要求，大幅提高基于大功率的能量路由器、电力电子变压器、直流变压器、电容变压器、柔性变压器等新理念产品的生产能力，该类产品通常采用模块化级联拓扑，接近中压电网一端的模块在电力电子开关器件导通时，高频变压器高压侧有高电位，需要与低压侧有良好的绝缘性能，而能量路由器的体积主要受高压高频变压器功率密度的影响，当前市场上的高压高频变压器主要存在功率密度小、抗振动性差、散热差、耐腐蚀差等缺点，这就迫切需要一种抗振动性强、功率密度高、散热性能好、耐腐蚀性强的高压高频变压器。
发明内容
本发明的目的是提供一种应用于能量路由器的热管散热高压高频变压器，起到隔离电气、改变高压与低压变比的作用，具有功率密度大、散热性好、抗振动性强以及耐腐蚀性强等。
为实现上述目的，本发明提供了一种应用于能量路由器的热管散热高压高频变压器，包括高压绕组、低压绕组、风道骨架、铁芯、热管、散热片，其中：
高压绕组，连接能量路由器的高压侧，接收输入电压或电流；
低压绕组，连接能量路由器的低压侧，输出电压或电流；
铁芯，用于电磁耦合和功率传输，并使用硅胶类高导热材料灌封浇注，用于增强铁芯的耐温等级和防护性能以此提高变压器的抗振动性、耐腐蚀性和使用寿命，且该铁芯可以重复使用，同时铁芯窗口高度和宽度可缩小10mm至20mm，减小变压器的漏感；
热管，放置在低压绕组与风道骨架之间，对热管进行浇注，加强低压绕组的散热；
风道骨架，在低压绕组与铁芯之间，并作为绕组浇注的内壁，形成铁芯和绕组的散热通道；
散热片，直连铜管，用于加强高压高频变压器的散热功能；
其中，高压绕组和低压绕组使用环氧树脂浇注，加强其防护等级和耐压水平；风道骨架环绕在铁芯的周围，形成散热风道；热管在低压绕组与风道骨架之间分布，热管与低压绕组保证5kV的耐压，热管在浇注体外直连散热片；浇注体与铁芯之间留有风道，用于加强铁芯的散热。
进一步地，高压绕组用半导电材料包覆，形成屏蔽层，用于提高高压高频变压器的局放水平，从而提高变压器的寿命。
进一步地，热管直连散热片，提高变压器的散热性，极大的降低低压绕组温升，减小铁芯的窗口面积，提高变压器的功率密度。
本发明的有益效果：
1.由于高压绕组使用半导电材料包覆，提高了高频变压器的耐压水平，从而提高能量路由器的安全性和使用寿命。
2.由于高压绕组、低压绕组、热管使用环氧树脂浇注，浇注体外部的热管直连散热片，铁芯使用硅胶浇注，加大的提高变压器的散热性、抗振动性及耐腐蚀性。
附图说明
图1为本发明应用于能量路由器的热管散热高压高频变压器的结构示意图。
图2为本发明应用于能量路由器的热管散热高压高频变压器的热管以及散热片的结构示意图。
图3为本发明应用于能量路由器的热管散热高压高频变压器的能量路由器的拓扑图。
图4为本发明应用于能量路由器的热管散热高压高频变压器的AC/DC模块与DC/DC模块的串联拓扑图。
注：1-高压绕组，2-散热片，3-铁芯护壳，4-铁芯，5-低压绕组，6-浇注体，7-热管。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不限定本发明。
针对上述问题，如图1所示，一种应用于能量路由器的热管散热高压高频变压器，包括1-高压绕组，2-散热片，3-铁芯护壳，4-铁芯，5-低压绕组，6-浇注体，7-热管。所述绕组浇注体与铁芯之间留有风道，高压绕组使用半导电材料包覆，形成屏蔽层，所述高压绕组、低压绕组使用环氧树脂真空浇注，所述低压绕组与风道骨架之间浇注热管，浇注体外部热管直连散热片。
高频变压器的绕组浇注体与铁芯之间留有风道，增强铁芯和绕组的散热性。高压绕组使用半导电材料包覆，形成屏蔽层，能够有效降低高频变压器的高压绕组与低压绕组间的局部放电值。高压绕组和低压绕组使用环氧树脂真空浇注，能够极大提高高频变压器耐压和局放水平，低压绕组与风道骨架之间浇注热管，热管在浇注体外直连散热片，极大的提高低压绕组的散热性，从而提高能量路由器的安全性和使用寿命。
如图2所示，热管和散热片均设计为圆弧结构，加大热管与低压绕组的接触面积，有利于低压绕组的散热。
如图3所示，为能量路由器的一种常用拓扑，该拓扑有四级变换，中压工频交流电压通过第一级AC/DC变换器整流，再通过第二级DC/AC变换成高频方波电压，第三级通过隔离高频变压器进行隔离和电压变换，第四级为AC/DC整流变换，输出直流电压，可直接连接储能、光伏、直流充电桩等，达到光储冲一体化的效果。
能量路由器通常采用模块串联分压的方式提高设备的耐压水平，图4为AC/DC模块与DC/DC模块串联的拓扑图，位于接近中压电网一端的模块具有高电位，所以在电力电子开关器件导通时，与开关器件相连的高频变压器高压侧同样具有高电位，设计高频变压器需要考虑高耐压和局放控制，且需要考虑变压器的整体温升、耐腐蚀性和抗振动性。
上述实施方式中，采用的是能量路由器的一种典型拓扑，作为其它实施方式，也可以应用到采用模块化结构的其它能量路由器的拓扑中。
上述实施方式中，本发明的高频变压器应用到能量路由器的领域，作为其他实施方式，也可以应用到交直流配电网、电力电子技术和电力系统领域。
上述实施方式中，本发明的变压器为高频变压器，作为其他实施方式，也可以应用到中频变压器和低频变压器上。
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。在不脱离本发明原理的情况下，对实施方式进行变化、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种应用于能量路由器的热管散热高压高频变压器，包含高压绕组、低压绕组、风道骨架、铁芯、热管、散热片，其特征在于：
高压绕组，连接能量路由器的高压侧，接收输入电压或电流；
低压绕组，连接能量路由器的低压侧，输出电压或电流；
铁芯，使用硅胶类高导热材料灌封浇注，起到电磁耦合的作用；
热管，放置在低压绕组与风道骨架之间，对热管进行浇注，加强低压绕组的散热；
风道骨架，在低压绕组与铁芯之间，并作为绕组浇注的内壁，形成铁芯和绕组的散热通道；
散热片，直连热管，用于加强高压高频变压器的散热功能；
其中，高压绕组与低压绕组用环氧树脂浇注成浇注体，加强其防护等级和耐压等级；风道骨架环绕在铁芯的周围，形成散热风道；热管在低压绕组与风道骨架之间分布，热管与低压绕组保证5kV的耐压，热管在浇注体外直连散热片；浇注体与铁芯之间留有风道，用于增强铁芯的散热。
2.根据权利要求1所述的一种应用于能量路由器的热管散热高压高频变压器，其特征在于，所述高压绕组使用半导电材料包覆，形成高压绕组处的屏蔽层，提高其局放水平和使用寿命。
3.根据权利要求1所述的一种应用于能量路由器的热管散热高压高频变压器，其特征在于，所述铁芯窗口高度和宽度可缩小10mm至20mm，减小变压器的漏感。
CN202011452644.6A 2020-12-12 2020-12-12 一种应用于能量路由器的热管散热高压高频变压器 Withdrawn CN112562994A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011452644.6A CN112562994A (zh) 2020-12-12 2020-12-12 一种应用于能量路由器的热管散热高压高频变压器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011452644.6A CN112562994A (zh) 2020-12-12 2020-12-12 一种应用于能量路由器的热管散热高压高频变压器

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112562994A true CN112562994A (zh) 2021-03-26

Family

ID=75061351

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011452644.6A Withdrawn CN112562994A (zh) 2020-12-12 2020-12-12 一种应用于能量路由器的热管散热高压高频变压器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112562994A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113690036A (zh) * 2021-08-20 2021-11-23 青岛鼎信通讯股份有限公司 一种应用于能量路由器的三绕组高压高频变压器
CN116913653A (zh) * 2023-06-26 2023-10-20 佛山玉玄宫科技股份有限公司 自行散热的细磁场装置

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0265612A1 (de) * 1986-08-29 1988-05-04 Siemens Aktiengesellschaft Transformator mit Luftkühlung
CN2239654Y (zh) * 1995-04-26 1996-11-06 四川省内江变压器厂 一种用热管冷却的干式变压器
CN200962364Y (zh) * 2006-05-31 2007-10-17 天津泰达节能技术投资咨询有限公司 一种采用热管散热的树脂浇注干式变压器
CN202352463U (zh) * 2011-12-02 2012-07-25 上海电器科学研究院 一种热管导热干式三相电力变压器
CN103839662A (zh) * 2013-11-30 2014-06-04 芜湖国睿兆伏电子有限公司 一种灌封式高压变压器
CN106783038A (zh) * 2017-02-22 2017-05-31 江苏凡高电气有限公司 一种外侧循环冷却环氧浇注干式变压器
CN107045922A (zh) * 2017-02-22 2017-08-15 江苏凡高电气有限公司 一种多通道循环冷却环氧浇注干式变压器
CN211376390U (zh) * 2019-11-21 2020-08-28 阳光电源股份有限公司 变压器

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0265612A1 (de) * 1986-08-29 1988-05-04 Siemens Aktiengesellschaft Transformator mit Luftkühlung
CN2239654Y (zh) * 1995-04-26 1996-11-06 四川省内江变压器厂 一种用热管冷却的干式变压器
CN200962364Y (zh) * 2006-05-31 2007-10-17 天津泰达节能技术投资咨询有限公司 一种采用热管散热的树脂浇注干式变压器
CN202352463U (zh) * 2011-12-02 2012-07-25 上海电器科学研究院 一种热管导热干式三相电力变压器
CN103839662A (zh) * 2013-11-30 2014-06-04 芜湖国睿兆伏电子有限公司 一种灌封式高压变压器
CN106783038A (zh) * 2017-02-22 2017-05-31 江苏凡高电气有限公司 一种外侧循环冷却环氧浇注干式变压器
CN107045922A (zh) * 2017-02-22 2017-08-15 江苏凡高电气有限公司 一种多通道循环冷却环氧浇注干式变压器
CN211376390U (zh) * 2019-11-21 2020-08-28 阳光电源股份有限公司 变压器

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113690036A (zh) * 2021-08-20 2021-11-23 青岛鼎信通讯股份有限公司 一种应用于能量路由器的三绕组高压高频变压器
CN116913653A (zh) * 2023-06-26 2023-10-20 佛山玉玄宫科技股份有限公司 自行散热的细磁场装置
CN116913653B (zh) * 2023-06-26 2024-04-09 佛山玉玄宫科技股份有限公司 自行散热的细磁场装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Ortiz et al. 1 Megawatt, 20 kHz, isolated, bidirectional 12kV to 1.2 kV DC-DC converter for renewable energy applications
Wang et al. Quasi-square-wave modulation of modular multilevel high-frequency DC converter for medium-voltage DC distribution application
CN112562994A (zh) 一种应用于能量路由器的热管散热高压高频变压器
Fan et al. High frequency high efficiency bidirectional DC-DC converter module design for 10 kVA solid state transformer
CN206774951U (zh) 一种自散热环网柜
CN102185480B (zh) 一种双向隔离直流变换器
CN111599577A (zh) 一种应用于电力电子变压器的多绕组中压高频变压器
CN202004681U (zh) 一种光伏并网逆变器的拓扑结构
CN202948822U (zh) 一种干式变压器
CN111952038B (zh) 一种基于3d打印的饼式固体绝缘高频变压器
CN112103031A (zh) 一种应用于电力电子变压器的绕组全灌封高压高频变压器
CN201060719Y (zh) 移相整流干式变压器的散热结构
CN103617879A (zh) 变压器结构及其适用的整流电路
CN215120585U (zh) 一种高电位管母的取能装置
CN210273867U (zh) 一种紧凑式储能变流器系统
CN113690036A (zh) 一种应用于能量路由器的三绕组高压高频变压器
CN209103936U (zh) 一种高频高压变压器模块
CN203397858U (zh) 环氧树脂浇注干式变压器
WO2022160135A1 (zh) 隔离变压器及功率变换器
CN206098135U (zh) 一种便于维修的开放式电流互感器
CN215220477U (zh) 一种新型变压器
CN209329952U (zh) 一种室内变压器的辅助电源
CN207302686U (zh) 一种超高压直流绝缘智能管型母线
CN218181995U (zh) 一种变电所用电力变压器
CN214672132U (zh) 一种耐高温的高频变压器

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
WW01 Invention patent application withdrawn after publication
WW01 Invention patent application withdrawn after publication

Application publication date: 20210326