CN113571305A - 一种脉波移相整流变压器 - Google Patents

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李爱国
陈燕
刘书霞
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Abstract

本发明涉及一种脉波移相整流变压器，包括辐向设置的阀侧绕组和网侧绕组，阀侧绕组在内，网侧绕组在外；阀侧绕组包括轴向布置的上阀侧绕组和下阀侧绕组；上下阀侧绕组均包括：由内向外辐向依次等高排布阀侧第N移相绕组到阀侧第1移相绕组、阀侧第1主绕组到阀侧第N主绕组；阀侧第i移相绕组和阀侧第i主绕组组成第i个阀侧绕组单元，每个阀侧绕组单元的安匝数和等效半径相同。本发明可以保证变压器的半穿越阻抗不平衡率小于2％。

Description

一种脉波移相整流变压器
技术领域
本发明属于变压器技术领域，具体涉及一种脉波移相整流变压器。
背景技术
随着我国经济近年来快速发展，环境保护压力与日俱增，能源结构不合理造成环境治理效果不明显，在这种情况下，节能成为了各项技术发展的衡量要求之一。其中，在变频调速或牵引整流成套系统中，多脉波整流变压器就是适应节能要求，减少滤波装置，实现小型化轻量化节能的典型。
为适应整流技术的快速发展，整流系统阀侧多绕组要求半穿越阻抗不平衡率小于2％，而现有的脉波移相整流变压器，其结构通常为轴向排列结构，轴向排列线圈只能是上下两个绕组，否则中间绕组不能出线。由于现有变压器均为移相绕组和主绕组作为一个整体，假如将阀侧绕组1和阀侧绕组2辐向排列，阀侧绕组1在内，阀侧绕组2在外，那么两个阀侧绕组1和2的等效半径显然是不相等的，而且相差很大，这就造成阀侧绕组1和2的半穿越阻抗值相差比较大，半穿越阻抗不平衡率不满足要求。
发明内容
本发明提供了一种脉波移相整流变压器，用以解决现有的脉波移相整流变压器的半穿越阻抗不满足需求的问题。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案包括：
本发明提供了一种脉波移相整流变压器，包括辐向设置的阀侧绕组和网侧绕组，所述阀侧绕组在内，网侧绕组在外；阀侧绕组包括轴向布置的上阀侧绕组和下阀侧绕组；
所述上阀侧绕组包括：由内向外辐向依次等高排布上阀侧第N移相绕组到上阀侧第1移相绕组、上阀侧第1主绕组到上阀侧第N主绕组上阀侧第i移相绕组和上阀侧第i主绕组组成第i个上阀侧绕组单元，每个上阀侧绕组单元的安匝数和等效半径相同；
所述下阀侧绕组包括：由内向外辐向依次等高排布下阀侧第N移相绕组到下阀侧第1移相绕组、下阀侧第1主绕组到下阀侧第N主绕组；下阀侧第i移相绕组和下阀侧第i主绕组组成第i个下阀侧绕组单元，每个下阀侧绕组单元的安匝数和等效半径相同；
所述网侧绕组包括轴向布置的上网侧绕组和下网侧绕组；所述上网侧绕组与上阀侧绕组辐向布置，所述下网侧绕组与下阀侧绕组辐向布置。
上述技术方案的有益效果为：通过使上阀侧绕组和下阀侧绕组轴向布置，上阀侧绕组和下阀侧绕组中的所有阀侧移相绕组和阀侧主绕组均辐向等高布置，阀侧移相绕组辐向依次向内，阀侧主绕组辐向依次向外，阀侧第i移相绕组和阀侧第i主绕组组成第i个阀侧绕组单元，由于所有阀侧绕组单元的绕组安匝数、等效半径和高度均相同，根据变压器阻抗计算公式可知，变压器半穿越阻抗值相差较小，保证了阀侧多个绕组半穿越阻抗不平衡率小于2％，满足了应用需求。
进一步的，所述上网侧绕组包括轴向布置的上网侧移相绕组和上网侧主绕组，所述下网侧绕组包括轴向布置的下网侧移相绕组和下网侧主绕组。
进一步的，所述上网侧移相绕组、上网侧主绕组、下网侧移相绕组和下网侧主绕组沿轴向依次布置。
进一步的，为了获取设定脉波数的变压器，N＝2、3或4。
附图说明
图1是本发明的24脉波移相整流变压器的结构图；
图2是本发明的48脉波移相整流变压器的结构图。
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，以下结合附图及具体实施例对本发明进行进一步详细说明。
变压器实施例1：
本实施例提供了一种24脉波移相整流变压器，包括阀侧绕组1、2、3、4和网侧绕组1、2，脉波数24为阀侧绕组数4×6。其中，每个阀侧绕组也称为一个阀侧绕组单元，阀侧绕组1包括阀侧移相绕组LV11和阀侧主绕组LV12，阀侧绕组2包括阀侧移相绕组LV21和阀侧主绕组LV22，阀侧绕组3包括阀侧移相绕组LV31和阀侧主绕组LV32，阀侧绕组4包括阀侧移相绕组LV41和阀侧主绕组LV42，一个阀侧移相绕组或阀侧主绕组为一个阀侧绕组单元；网侧绕组1包括网侧移相绕组HV11和网侧主绕组HV12，网侧绕组2包括网侧移相绕组HV21和网侧主绕组HV22。
如图1所示，该24脉波移相整流变压器的阀侧绕组包括上下双分裂排列的上阀侧绕组和下阀侧绕组，上阀侧绕组由阀侧绕组1和2构成，下阀侧绕组由阀侧绕组3和4构成。其中，对于上阀侧绕组，所有阀侧移相绕组和阀侧主绕组辐向分裂布置，沿铁芯由内向外依次布置阀侧移相绕组LV21、阀侧移相绕组LV11、阀侧主绕组LV12和阀侧主绕组LV22；对于下阀侧绕组，所有阀侧移相绕组和阀侧主绕组辐向分裂布置，沿铁芯由内向外依次布置阀侧移相绕组LV41、阀侧移相绕组LV31、阀侧主绕组LV32和阀侧主绕组LV42。也就是，对于上阀侧绕组和下阀侧绕组，均是两个阀侧移相绕组在内侧，两个阀侧主绕组在外侧，且其中一个阀侧绕组的移相绕组和主绕组位于另外一个阀侧绕组的移相绕组和主绕组的两侧。
为了保证阀侧多个绕组半穿越阻抗不平衡率小于2％，各个阀侧移相绕组和阀侧主绕组的高度均相等，并且，各个阀侧绕组的绕组安匝数和等效半径均相等，也就是，阀侧绕组1、2、3、4的绕组安匝数和等效半径均相等。其中，这里的绕组安匝数是指变压器的阻抗Z的计算公式中的I*W。如图1所示，阀侧移相绕组LV11的半径表示为RLV11，阀侧移相绕组LV21的半径表示为RLV21，阀侧主绕组LV12的半径表示为RLV12，阀侧主绕组LV22的半径表示为RLV22，阀侧绕组1的等效半径(可近似看做RLV11和RLV12的平均值)等于阀侧绕组2的等效半径(可近似看做RLV21和RLV22的平均值)，均表示为R。阀侧移相绕组和阀侧主绕组的的高度是指绕组沿铁芯轴向的长度，表示为H。
如图1所示，网侧绕组1和2轴向布置，网侧绕组1的网侧移相绕组HV11和网侧主绕组HV12轴向分布，位于整个上分裂阀侧绕组的外侧，网侧绕组2的网侧移相绕组HV21和网侧主绕组HV22轴向分布，位于整个下分裂阀侧绕组的外侧，并且，网侧移相绕组HV11、网侧主绕组HV12、网侧移相绕组HV21和网侧主绕组HV22沿轴向依次排列。
根据下面公式(1)中的变压器阻抗计算公式可知，由于I*W、ρ、et、Hk可以保证相等，那么在变压器结构确定后，公式中只有总的漏磁面积ΣD是可变量，而ΣD是线圈辐向厚度与线圈半径的乘积函数，对于上述的24脉波移相整流变压器结构，由于各个阀侧绕组的等效半径相同，因此只要保障工艺准确，线圈半径偏差小，ΣD值偏差就小，阀侧绕组的半穿越阻抗不平衡率就小。
其中，变压器的阻抗Z的计算公式为：
Figure BDA0002474383600000031
公式(1)中，I为阀侧电流，W为阀侧线圈匝数，ΣD为总的漏磁面积，ρ为洛氏系数，et为每匝电压，Hk为网侧阀侧平均电抗高度。
对于上述的变压器，根据需要，既可以阀侧单独移相，也可以网侧单独移相，还可以阀侧和网侧同时移相，组合成移相角度可以达到几十种。其中，阀侧或网侧不移相时没有移相绕组，只有主绕组，也就是说，没有移相绕组时，就没有移相功能，只是一个普通绕组。
需要说明的是，上述的变压器是以包括4个阀侧绕组为例进行说明的，作为其他的实施方式，可以根据实际变压器的脉波数，来确定对应的阀侧绕组数。
上述的变压器通过将阀侧移相绕组和主绕组布置成交错式，使每个阀侧绕组的绕组安匝数、等效半径、阻抗高度相同，保证了阀侧多个绕组半穿越阻抗不平衡率小于2％。
变压器实施例2：
本实施例提供了一种48脉波移相整流变压器，该变压器与上述变压器实施例1的区别仅在于包括8个阀侧绕组，依次为阀侧绕组1、2、3、4、5、6、7、8。每个阀侧绕组均包括阀侧移相绕组和阀侧主绕组，即阀侧绕组i包括阀侧移相绕组LVi1和阀侧主绕组LVi2，1≤i≤8。
如图2所示，8个阀侧绕组为上下双分裂排列，上阀侧绕组由阀侧绕组1、2、3、4构成，下阀侧绕组由阀侧绕组5、6、7、8构成。对于上阀侧绕组，所有阀侧移相绕组和阀侧主绕组辐向分裂布置，沿铁芯由内向外依次为阀侧移相绕组LV41、阀侧移相绕组LV31、阀侧移相绕组LV21、阀侧移相绕组LV11、阀侧主绕组LV12、阀侧主绕组LV22、阀侧主绕组LV32和阀侧主绕组LV42；对于下阀侧绕组，所有阀侧移相绕组和阀侧主绕组辐向分裂布置，沿铁芯由内向外依次为阀侧移相绕组LV81、阀侧移相绕组LV71、阀侧移相绕组LV61、阀侧移相绕组LV51、阀侧主绕组LV52、阀侧主绕组LV62、阀侧主绕组LV72和阀侧主绕组LV82。
为了保证阀侧多个绕组半穿越阻抗不平衡率小于2％，各个阀侧绕组的绕组安匝数、等效半径和高度均相等。由于该48脉波移相整流变压器的结构与上述实施例1中的24脉波移相整流变压器的结构类似，此处不再赘述。

Claims (4)

1.一种脉波移相整流变压器，包括辐向设置的阀侧绕组和网侧绕组，其特征在于，所述阀侧绕组在内，网侧绕组在外；阀侧绕组包括轴向布置的上阀侧绕组和下阀侧绕组；
所述上阀侧绕组包括：由内向外辐向依次等高排布上阀侧第N移相绕组到上阀侧第1移相绕组、上阀侧第1主绕组到上阀侧第N主绕组；上阀侧第i移相绕组和上阀侧第i主绕组组成第i个上阀侧绕组单元，每个上阀侧绕组单元的安匝数和等效半径相同；
所述下阀侧绕组包括：由内向外辐向依次等高排布下阀侧第N移相绕组到下阀侧第1移相绕组、下阀侧第1主绕组到下阀侧第N主绕组；下阀侧第i移相绕组和下阀侧第i主绕组组成第i个下阀侧绕组单元，每个下阀侧绕组单元的安匝数和等效半径相同；
所述网侧绕组包括轴向布置的上网侧绕组和下网侧绕组；所述上网侧绕组与上阀侧绕组辐向布置，所述下网侧绕组与下阀侧绕组辐向布置。
2.根据权利要求1所述的脉波移相整流变压器，其特征在于，所述上网侧绕组包括轴向布置的上网侧移相绕组和上网侧主绕组，所述下网侧绕组包括轴向布置的下网侧移相绕组和下网侧主绕组。
3.根据权利要求2所述的脉波移相整流变压器，其特征在于，所述上网侧移相绕组、上网侧主绕组、下网侧移相绕组和下网侧主绕组沿轴向依次布置。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的脉波移相整流变压器，其特征在于，N＝2、3或4。
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