CN112687457A

CN112687457A - 一种应用于电力电子变压器的中频变压器

Info

Publication number: CN112687457A
Application number: CN202011519439.7A
Authority: CN
Inventors: 范建华; 徐鹏飞; 肖汝腾; 刘航; 王庆园; 李国富
Original assignee: Qingdao Topscomm Communication Co Ltd
Current assignee: Qingdao Topscomm Communication Co Ltd
Priority date: 2020-12-21
Filing date: 2020-12-21
Publication date: 2021-04-20

Abstract

本发明公开了一种应用于电力电子变压器的中频变压器，包括浇筑体、低压绕组、铁芯组件、连接组件，其中，浇筑体用于提高中频变压器耐压等级，同时在浇筑体底部和顶部预留安装接口，实现整体可靠固定；低压绕组，用于接收经高压绕组转化后电能，获得所需电压等级；铁芯组件，用于形成均匀磁路，实现中频变压器电压变换功能；连接组件，用于浇筑体、低压绕组、铁芯组件的连接，同时实现中频变压器整体导轨式安装，提高批量化装配和检修工作效率；本发明能有效提高耐压、降低局放，同时解决现有技术中变压器温升较高、固定不便，维护困难等问题。

Description

一种应用于电力电子变压器的中频变压器

技术领域

本发明涉及电力系统领域，具体涉及一种应用于电力电子变压器的中频变压器。

背景技术

随着智能电网建设不断深入，新能源技术的大体量快速发展，传统变压器在应对新兴随机冲击性用电负荷已显力不从心。电力电子变压器作为新型能量转换设备，通过集成包括电力电子、电力系统、计算机、数字信号处理、自动控制理论等各领域技术，在满足基本变压功能，同时能实现电气隔离、功率调节与智能控制等多种功能，能较好满足现阶段智能电网建设需求。

电力电子变压器，通常采用模块化级联拓扑，即功率模组与中频变压器构成的一个单元，中频变压器作为能量转换关键器件，其稳定运行是电力电子变压器稳定高效运行的基础，作为连接高、低电压系统设备，需要变压器具备较好的绝缘耐压低局放性能，同时需要坚强实用的连接系统，以此保证功率模组的有效工作，而目前少有此类同时兼顾高耐压和实用连接系统的中频变压器。

此外，由于中频变压器所承载电压电流较大，发热现象较为严重，易对系统造成热损坏，严重时会导致绝缘介质破坏，危害人员和设备安全。

发明内容

本发明的目的是提供一种应用于电力电子变压器的中频变压器，通过半灌封形式，即高压绕组灌封绝缘导热材料形成浇筑体，同时风道骨架接地，有效提高中频变压器耐压等级，降低局放水平，有效降低中频变压器温升水平，提升整体综合性能，方便批量化装配与检修工作。

为实现上述目的，本发明提出了一种应用于电力电子变压器的中频变压器，包括浇筑体、低压绕组、铁芯组件和连接组件，其中：

浇筑体，用于提高中频变压器耐压等级，同时在浇筑体底部和顶部预留安装接口，实现整体可靠固定；

低压绕组，用于接收经高压绕组转化后电能，获得所需电压等级；

铁芯组件，用于形成均匀磁路，实现中频变压器电压变换功能；

连接组件，用于浇筑体、低压绕组、铁芯组件的连接，同时实现中频变压器整体导轨式安装，提高批量化装配和检修工作效率；

浇筑体、低压绕组和铁芯组件固结为同轴心整体，铁芯组件一侧居于轴心，形成能够有效降低中频变压器温升的上下风道。

进一步的，浇筑体包括高压绕线、初级骨架、风道骨架和铜嵌件，其中，高压绕线均匀绕在初级骨架，并与风道骨架和铜嵌件使用绝缘导热材料浇筑形成浇筑体，风道骨架位于浇筑体内侧且接地处理，所述浇筑体通过模具灌封而成所需外观结构。

进一步的，风道骨架为石墨材料，通过接地处理形成等势体，有效抑制局部放电现象，从而提高电力电子变压器整体安全性能。

进一步的，低压绕组包括低压绕线和次级骨架，其中，低压绕线均匀绕在次级骨架，使用绝缘胶带包裹。

进一步的，次级骨架为对开环氧管材，通过切割以及铣槽口技术手段实现低压绕组与铁芯组件嵌合，使用耐高温绝缘胶带包覆形成相互绝缘整体。

进一步的，铁芯组件包括方形铁芯以及硅橡胶垫，其中，硅橡胶垫表面较大气孔用于透气散热，且背面覆高强度3M胶，硅橡胶垫均匀贴合于铁芯一侧，用于铁芯固定保护。

进一步的，连接组件包括底板、固定槽钢、铁芯支撑、U型支架、压块、压紧支架、支撑方管和高、低压铜排支撑，均为环氧类绝缘型材，其中，固定槽钢为左右对称结构，下端面与底板固接，上端面与浇筑体固接，同时铁芯支撑、U型支架和支撑方管通过与压块、压紧支架相互配合，通过紧固件分别实现对方形铁芯组件底部支撑、侧边固接，顶部限位，形成同轴心整体；高、低压铜排支撑分别与底板与U型支架固接，采用铜排出线形式，实现与高低压侧模组插拔式配合方式。

本发明的有益效果是：

1.对高压绕组、铜嵌件、风道骨架三者组合整体使用导热绝缘灌封材料浇筑，有效提高中平变压器耐压水平。

2.石墨风道骨架接地，形成等势体，有效抑制中频变压器局部放电现象，从而提高电力电子变压器安全性。

3.连接组件一方面将浇筑体、低压绕组和铁芯组件固定成同轴心整体，形成风道通道，有效降低中频变压器温升，从而提高电力电子变压器稳定性，另一方面，连接组件通过原副边对称设计，高、低压侧出线分离，实现与高低压侧模组插拔式配合方式，同时底板铣槽，实现导轨式安装，极大方便批量化装配与检修工作。

附图说明

图1是本发明应用于电力电子变压器的中频变压器原理示意图。

图2是本发明应用于电力电子变压器的中频变压器剖面结构示意图。

图3是本发明应用于电力电子变压器的中频变压器风道示意图。

图4是本发明应用于电力电子变压器的中频变压器的功率单元模组示意图。

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。

一种应用于电力电子变压器的中频变压器，包括浇筑体、低压绕组、铁芯组件和连接组件，连接组件通过螺钉类紧固件将浇筑体、低压绕组以及铁芯组件固定，形成中频变压器整体。如图1所示，风道骨架接地形成等势体，能有效抑制中频变压器局部放电现象。

如图2所示，一种应用于电力电子变压器的中频变压器，包括浇筑体、低压绕组、铁芯组件和连接组件，其中：

浇筑体包括高压绕线、初级骨架、风道骨架和铜嵌件，高压绕线均匀绕在初级骨架，并与风道骨架和铜嵌件使用绝缘导热材料浇筑形成浇筑体，即通过模具灌封而成所需外观结构浇筑体，较大程度提升中频变压器的耐压水平和适用性。

低压绕组包含低压绕线和次级骨架，其中，低压绕线均匀绕在次级骨架形成低压绕组，硅橡胶垫均匀贴合于铁芯一侧形成铁芯组件，次级骨架通过切割以及铣槽口等技术手段实现低压绕组与铁芯组件的嵌合，并用耐高温绝缘胶带包覆，形成相互绝缘整体。

铁芯组件包括方形铁芯以及硅橡胶垫，其中，硅橡胶垫表面较大气孔用于透气散热，且背面覆高强度3M胶，硅橡胶垫均匀贴合于铁芯一侧，用于铁芯固定保护。

如图3所示，连接组件包括底板、固定槽钢、铁芯支撑、U型支架、压块、压紧支架、支撑方管和高、低压铜排支撑，均为环氧类绝缘型材。固定槽钢为左右对称结构，下端面与底板固接，上端面与浇筑体固接，同时铁芯支撑、U型支架和支撑方管通过与压块、压紧支架相互配合，通过紧固件实现对方形铁芯组件底部支撑、侧边固接，顶部限位，形成同轴心整体，方形铁芯一侧居于轴心，形成的上下风道能有效降低中频变压器温升，提升综合性能指数，同时底板底部铣槽设计，实现中频变压器导轨式安装，极大方便批量化装配与检修工作。

如图4所示，一种应用于电力电子变压器功率单元模组示意图，通过此模组串联分压的方式提高设备的耐压水平。高、低压铜排支撑通过与底板和U型支架固接，实现高、低压侧分离，有效提升整体安全性能，同时采用铜排出线形式，实现与高、低压侧模组插拔式配合方式，极大方便批量化装配与检修工作。

上述实施方式中，采用的是电力电子变压器的一种典型应用，作为其他实施方式，也可以采用涵盖模块化结构的中频变压器的其他电力电子变压器原理。

上述实施方式中，本发明的中频变压器应用到电力系统领域，作为其他实施方式，也可以应用到交直流配电网、电力电子技术领域。

上述实施方式中，本发明的变压器应用到中频变压器上，作为其他实施方式，也可以应用到高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。本发明的基本思路在与上述基本方案，对本领域技术人员而言，根据本发明的指导，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

1.一种应用于电力电子变压器的中频变压器，包括相互连接的浇筑体、低压绕组、铁芯组件和连接组件，其特征在于：

所述浇筑体，用于提高中频变压器耐压等级，同时在浇筑体底部和顶部预留安装接口，实现整体可靠固定；

所述低压绕组，用于接收经高压绕组转化后电能，获得所需电压等级；

所述铁芯组件，用于形成均匀磁路，实现中频变压器电压变换功能；

所述连接组件，用于浇筑体、低压绕组、铁芯组件的连接，同时实现中频变压器整体导轨式安装，提高批量化装配和检修工作效率；

2.根据权利要求1所述的一种应用于电力电子变压器的中频变压器，其特征在于，所述浇筑体包括高压绕线、初级骨架、风道骨架和铜嵌件，其中，高压绕线均匀绕在初级骨架，并与风道骨架和铜嵌件使用绝缘导热材料浇筑形成浇筑体，风道骨架位于浇筑体内侧且接地处理，所述浇筑体通过模具灌封而成所需外观结构。

3.根据权利要求2所述的一种应用于电力电子变压器的中频变压器，其特征在于，所述风道骨架为石墨材料，此不良导体接地形成等势体，用于降低中频变压器局放。

4.根据权利要求1所述的一种应用于电力电子变压器的中频变压器，其特征在于，低压绕组包括低压绕线和次级骨架，其中，低压绕线均匀绕在次级骨架，使用绝缘胶带包裹。

5.根据权利要求4所述的一种应用于电力电子变压器的中频变压器，其特征在于，所述次级骨架为对开环氧管材，通过切割以及铣槽口技术手段实现低压绕组与铁芯组件嵌合，使用耐高温绝缘胶带包覆形成相互绝缘整体。

6.根据权利要求1所述的一种应用于电力电子变压器的中频变压器，其特征在于，铁芯组件包括方形铁芯以及硅橡胶垫，其中，硅橡胶垫表面较大气孔用于透气散热，且背面覆高强度3M胶，硅橡胶垫均匀贴合于铁芯一侧，用于铁芯固定保护。

7.根据权利要求1所述的一种应用于电力电子变压器的中频变压器，其特征在于，所述连接组件包括底板、固定槽钢、铁芯支撑、U型支架、压块、压紧支架、支撑方管和高、低压铜排支撑，均为环氧类绝缘型材，其中，固定槽钢为左右对称结构，下端面与底板固接，上端面与浇筑体固接，同时铁芯支撑、U型支架和支撑方管通过与压块、压紧支架相互配合，通过紧固件分别实现对方形铁芯组件底部支撑、侧边固接，顶部限位，形成同轴心整体；高、低压铜排支撑分别与底板与U型支架固接，采用铜排出线形式，实现与高低压侧模组插拔式配合方式。