CN114552744A - 变压器的设计方法 - Google Patents

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CN114552744A CN202011335188.7A CN202011335188A CN114552744A CN 114552744 A CN114552744 A CN 114552744A CN 202011335188 A CN202011335188 A CN 202011335188A CN 114552744 A CN114552744 A CN 114552744A
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吴洪洋
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Abstract

本发明提供的变压器的设计方法，通过重复执行以下步骤，直至满足预设条件：根据每一个副边绕组集合中每一副边绕组的移相角度和匝数，确定每一个副边绕组集合中任意一对副边绕组的输出电压之差；在不满足所述预设条件时，调整副边绕组集合中至少一个副边绕组的移相角度；其中，满足所述预设条件时的移相角度，为副边绕组的最终移相角度；与最终移相角度对应的匝数，为副边绕组的最终匝数；本发明通过对变压器的副边绕组的移相角度的不断调整迭代，解决了变压器的副边绕组匝数取整带来的电压差过大的问题，实现了整流桥臂的输入稳压均流，同时能够有效减少充电系统的体积和成本。

Description

变压器的设计方法
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种变压器的设计方法。
背景技术
现有的集中大功率电动汽车充电系统，通常采用电网与多脉冲变压器的原边绕组连接，多脉冲变压器的多个副边绕组分别与交流-直流充电模块(又可称之为功率变换单元)连接，交流-直流充电模块与待充电设备连接。但由于多脉冲变压器副边绕组匝数取整的影响，导致副边绕组输出电压不等，进而导致交流-直流充电模块中整流桥臂的输入电流出现不均流现象，而不均流，会造成二极管的电流应力增大，器件必须留有充分余量，对整流桥选型不利，以及对电容纹波电流选型不利等问题。
现有技术中，为了实现输入整流桥臂的均流，会在整流桥臂的输出端采用平衡电感器，而采用平衡电感器增加了交流-直流充电模块的体积和成本。
因此，亟需一种新的变压器的设计方法，以实现在稳压均流的同时有效减少充电系统的体积和成本。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种变压器的设计方法。
第一方面，本发明提供了一种变压器的设计方法，所述变压器包括设置在副边的至少一个副边绕组集合，每一个副边绕组集合中包括多个副边绕组；每一个副边绕组集合中的各副边绕组的输出端，分别与对应的功率变换单元的输入端连接；所述方法包括：重复执行以下步骤，直至满足预设条件：根据每一个副边绕组集合中每一副边绕组的移相角度和匝数，确定每一个副边绕组集合中任意一对副边绕组的输出电压之差；在不满足所述预设条件时，调整副边绕组集合中至少一个副边绕组的移相角度；其中，所述预设条件为副边绕组集合中的任意一对副边绕组的输出电压之差，小于等于预设阈值；其中，满足所述预设条件时的移相角度，为副边绕组的最终移相角度；与最终移相角度对应的匝数，为副边绕组的最终匝数。
在其他可选的实施方式中，所述根据每一个副边绕组集合中每一副边绕组的移相角度和匝数，确定每一个副边绕组集合中任意一对副边绕组的输出电压之差，包括：根据变压器参数、每一副边绕组的移相角度确定每一副边绕组的理论匝数；对所述每一副边绕组的理论匝数进行取整处理，获得每一副边绕组的实际匝数；根据所述变压器参数、每一副边绕组的实际匝数，计算每一副边绕组的输出电压；根据每一副边绕组的输出电压确定任意一对副边绕组的输出电压之差。
在其他可选的实施方式中，所述调整每一个副边绕组集合中至少一个副边绕组的移相角度，包括：根据第一预设间隔角度，对于副边绕组集合中的第i个副边绕组的移相角度进行调整，i大于等于1；若根据第一预设间隔角度对第i个副边绕组的移相角度进行调整的次数大于预设次数，仍不满足所述预设条件时，根据第一预设间隔角度，对于副边绕组集合中的第i+1个副边绕组的移相角度进行调整。
在其他可选的实施方式中，所述方法还包括：若根据第一预设间隔角度，对于副边绕组集合中的每一个副边绕组的移相角度进行调整的次数均大于预设次数，仍不满足所述预设条件时，根据第二预设间隔角度，对于副边绕组集合中的所有副边绕组的移相角度进行调整，并重复执行所述调整每一个副边绕组集合中至少一个副边绕组的移相角度的步骤；其中，第二预设间隔角度大于第一预设间隔角度。
在其他可选的实施方式中，每一个副边绕组集合包括N个绕组对，每一个绕组对包括第一副边绕组和第二副边绕组，所述第一副边绕组和所述第二副边绕组的移相角度之差为30°；每一个功率变换单元包括两个输入端及一个输出端，所述第一副边绕组和所述第二副边绕组的输出端分别与同一个功率变换单元的两个输入端电连接；其中N为正整数；所述调整每一个副边绕组集合中至少一个副边绕组的移相角度，包括：判断出j个绕组对的输出电压之差大于预设阈值，不满足预设条件；根据第一预设间隔角度，对j个绕组对中每一绕组对的第一副边绕组的移相角度进行调整；若根据第一预设间隔角度对j个绕组对中每一绕组对的第一副边绕组的移相角度进行调整的次数大于预设次数，仍不满足所述预设条件时，根据第一预设间隔角度，对j个绕组对中每一绕组对的第二副边绕组的移相角度进行调整；1<＝j<＝N。
在其他可选的实施方式中，所述方法还包括：若根据第一预设间隔角度，对j个绕组对中任一绕组对的第一副边绕组和第二副边绕组的移相角度进行调整的次数均大于预设次数，仍不满足所述预设条件时，根据第二预设间隔角度，对于副边绕组集合中的所有副边绕组的移相角度进行调整，并重复执行所述调整每一个副边绕组集合中至少一个副边绕组的移相角度的步骤；其中，第二预设间隔角度大于第一预设间隔角度。
在其他可选的实施方式中，所述副边绕组集合包括第一绕组对和第二绕组对，所述第一绕组对包括第一副边绕组和第二副边绕组，所述第一副边绕组和第二副边绕组的输出端与第一绕组对对应的第一功率变换单元的输入端连接，所述第二绕组对包括第三副边绕组和第四副边绕组，第三副边绕组和第四副边绕组的输出端与第二绕组对对应的第二功率变换单元的输入端连接，所述第一副边绕组、第三副边绕组、第二副边绕组以及第四副边绕组的输出电压的相位依次左移或依次右移15°；所述调整每一个副边绕组集合中至少一个副边绕组的移相角度，包括：根据第一预设间隔角度，对于第一绕组对中的第一副边绕组的移相角度进行调整；若根据第一预设间隔角度对第一副边绕组的移相角度进行调整的次数大于预设次数，所述第一副边绕组和第二副边绕组的输出电压之差仍不满足预设条件时，根据第一预设间隔角度，对于第一副边绕组集合中的第二副边绕组的移相角度进行调整；根据第一预设间隔角度，对于第二副边绕组集合中的第三副边绕组的移相角度进行调整；若根据第一预设间隔角度对第三副边绕组的移相角度进行调整的次数大于预设次数，所述第三副边绕组和第四副边绕组的输出电压之差仍不满足预设条件时，根据第一预设间隔角度，对于第二副边绕组集合中的第四副边绕组的移相角度进行调整。
在其他可选的实施方式中，所述方法还包括：若根据第一预设间隔角度对于第一副边绕组和第二副边绕组的移相角度进行调整的次数均大于预设次数，所述第一副边绕组和第二副边绕组的输出电压之差不满足预设条件时，或者若根据第一预设间隔角度对于第三副边绕组和第四副边绕组的移相角度进行调整的次数均大于预设次数，所述第三副边绕组和第四副边绕组的输出电压之差不满足预设条件时，根据第二预设间隔角度，对第一副边绕组、第二副边绕组、第三副边绕组以及第四副边绕组的移相角度均进行调整，并重复执行所述调整每一个副边绕组集合中至少一个副边绕组的移相角度的步骤。
在其他可选的实施方式中，其特征在于，所述预设阈值为1.5V，所述第一预设间隔角度为0.1°，所述第二预设间隔角度为1°，所述预设次数为10。
本发明提供的变压器的设计方法，通过重复执行以下步骤，直至满足预设条件：根据每一个副边绕组集合中每一副边绕组的移相角度和匝数，确定每一个副边绕组集合中任意一对副边绕组的输出电压之差；在不满足所述预设条件时，调整副边绕组集合中至少一个副边绕组的移相角度；其中，所述预设条件为副边绕组集合中的任意一对副边绕组的输出电压之差，小于等于预设阈值；其中，满足所述预设条件时的移相角度，为副边绕组的最终移相角度；与最终移相角度对应的匝数，为副边绕组的最终匝数。本发明通过对变压器的副边绕组的移相角度的不断调整迭代，获得满足预设条件的副边绕组匝数，从而解决了变压器的副边绕组匝数取整带来的电压差过大的技术问题，实现了整流桥臂的输入稳压均流，同时能够有效减少充电系统的体积和成本。
附图说明
图1为本发明提供的一种基于十二脉冲变压器的整流充电系统；
图2为本发明提供的一种基于二十四脉冲变压器的整流充电系统；
图3为本发明提供的一种应用场景示意图；
图4为本发明提供的一种变压器的设计方法的流程示意图；
图5为本发明提供的另一种基于多脉冲变压器的整流充电系统；
图6为图5中变压器的设计方法的流程示意图；
图7为本发明提供的一种新型二十四脉冲变压器的移相角度调整流程图；
图8为本发明提供的一种新型二十四脉冲变压器的移相角度调整迭代内环流程图；
图9为本发明提供的一种控制设备的结构示意图；
图10为本发明提供的一种控制设备的硬件结构示意图。
具体实施方式
为使本发明示例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明示例中的附图，对本发明示例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
现有的集中大功率电动汽车充电系统，通过隔离变压器将电网10kV降到三相交流380V电压，再将三相交流380V电压接入到n个AC/DC(交流-直流)充电模块中，又可称为功率变换单元。其中每个AC/DC充电模块由功率因数校正(Power Factor Correction，简称PFC)脉冲调制(Power Factor Correction，简称PWM)整流电路和隔离的DC/DC(直流-直流)变换器组成。
另一种集中大功率电动汽车充电系统，设计采用的是基于多脉冲变压器的整流充电系统。在该基于多脉冲变压器的整流充电系统中，三相电网10kV与多脉冲变压器的一次侧绕组连接，多脉冲变压器的多个二次侧绕组分别与AC/DC充电模块相连。此处的AC/DC模块是由不控整流和不隔离的DC/DC变换器组成。其中，多脉冲变压器可以是十二脉波，二十四脉波、三十六脉波、四十八脉波等变压器。
图1为本发明提供的一种基于十二脉冲变压器的整流充电系统，其中，十二脉冲变压器的每两个副边绕组输入一个功率变换单元，如图1所示，设置在变压器副边的第一副边绕组11(Z1)、第二副边绕组12(Z3)输入第一功率变换单元15，第三副边绕组13(Z2)、第四副边绕组14(Z4)输入第二功率变换单元16；其中，第一功率变换单元15包括第一输入滤波器、第二输入滤波器、第一整流桥单元、第二整流桥单元、第一DC-DC变换单元以及第一输出滤波器；其中，第一输入滤波器、第二输入滤波器以及第一输出滤波器，可进一步降低谐波；第一整流桥单元由六个二极管D11、D12、D13、D14、D15、D16组成；第二整流桥单元由六个二极管D21、D22、D23、D24、D25、D26组成。Z1的输出端通过第一输入滤波器与第一整流桥单元的输入端连接，Z2的输出端通过第二输入滤波器与第二整流桥单元的输入端连接，然后第一整流桥单元与第二整流桥单元的输出端并联连接构成第一端口B1+、B1-，且所述第一端口B1+、B1-通过第一DC-DC变换单元连接至第一供电端V1+、V1-；在第一DC-DC变换单元和第一供电端V1+、V1-之间还可以设置第一输出滤波器。
另外，Z2、Z4输入第二功率变换单元16中，为待充电设备提供了第二供电端V1+、V1-，其中，第二功率变换单元16和第一功率变换单元15的结构类似，此处不再赘述。
其中，第一副边绕组11(Z1)与第二副边绕组12(Z3)的移相角度相差30°；第三副边绕组13(Z2)和第四副边绕组14(Z4)的移相角度相差30°。
图2为本发明提供的另一种基于二十四脉冲变压器的整流充电系统，其中，二十四脉冲变压器的每四个副边绕组输入一个功率变换单元，如图2所示，二十四脉冲变压器的副边绕组Z1、Z3、Z2、Z4通过各自对应的整流桥单元，并联输出，并构成端口B1+、B1-，然后通过第一DC-DC变换单元连接至供电端V1+、V1-。
同理，三十六脉波变压器的每六个副边绕组输入一个功率变换单元，四十八脉波变压器的每八个副边绕组输入一个功率变换单元，基于三十六脉波变压器或者四十八脉波变压器的整流充电系统，结构与图2所示的整流充电系统类似，此处不再赘述。
但是，在上述基于多脉冲变压器的整流充电系统中，由于受到变压器绕组匝数取整的影响，副边绕组的输出电压不等，相差较大，会有流入整流桥臂的电流不均流问题，而不均流，会造成二极管的电流应力增大，器件必须留有充分余量，对整流桥选型不利，以及对电容纹波电流选型不利等问题。
针对上述问题，本发明的技术构思在于，通过对变压器的副边绕组的移相角度的不断调整迭代，获得副边绕组对的输出电压之差小于预设阈值所对应的绕组匝数，并根据确定的匝数调整变压器的副边绕组匝数，从而实现稳压均流；不需要外加平衡电抗器，减少充电系统的体积和成本。
图3为本发明提供的一种应用场景示意图，如图3所示，本发明提供的其中一种应用场景包括变压器1和控制设备2，其中，变压器1可以为图1或图2所示的多脉冲变压器，也可以为其他变压器；控制设备2用于执行下述各实施例的设计方法，用于确定变压器1的副边匝数。
本发明示例提供了一种变压器的设计方法，图4为本发明提供的一种变压器的设计方法的流程示意图。
需要说明的是，本实施例中的变压器，包括设置在副边的至少一个副边绕组集合，每一个副边绕组集合中包括多个副边绕组；每一个副边绕组集合中的各副边绕组的输出端，分别与对应的功率变换单元的输入端连接。
举例来说，变压器可以为图1所示的十二脉冲变压器，每个副边绕组集合包括两个副边绕组，例如Z1、Z3，并且Z1、Z3的输出端与对应的功率变换单元的输入端连接；变压器也可以为图2所示的二十四脉冲变压器，每个副边绕组集合包括4个副边绕组，例如Z1、Z3、Z2、Z4，且Z1、Z3、Z2、Z4的输出端与对应的功率变换单元的输入端连接。图1中，副边绕组Z1、Z3组成一个副边绕组集合；副边绕组Z2、Z4组成另一个副边绕组集合。
如图4所示，该变压器的设计方法包括：
步骤101、根据每一个副边绕组集合中每一副边绕组的移相角度和匝数，确定每一个副边绕组集合中任意一对副边绕组的输出电压之差。
举例来说，针对图1所示的十二脉冲变压器，可以根据其中一个副边绕组集合中的Z1的移相角度和匝数，确定Z1的输出电压，然后根据该副边绕组集合中的Z3的移相角度和匝数，确定Z3的输出电压，进而确定该副边绕组集合中Z1和Z3的输出电压之差；还可以根据另一个副边绕组集合中的Z2的移相角度和匝数，确定Z2的输出电压，然后根据该副边绕组集合中的Z4的移相角度和匝数，确定Z4的输出电压，进而确定该副边绕组集合中Z2和Z4的输出电压之差。
针对图2所示的二十四脉冲变压器，同理，可分别根据副边绕组集合中的Z1、Z2、Z3、Z4的移相角度和匝数，分别确定Z1、Z2、Z3、Z4的输出电压，进而确定该副边绕组集合中的任意一对副边绕组(即Z1-Z2、Z1-Z3、Z1-Z4、Z2-Z3、Z2-Z4、Z3-Z4之间)的输出电压之差。图2中副边绕组Z1、Z2、Z3、Z4组成一个副边绕组集合。
作为可选的实施例，步骤101包括：根据变压器参数、每一副边绕组的移相角度确定每一副边绕组的理论匝数；对所述每一副边绕组的理论匝数进行取整处理，获得每一副边绕组的实际匝数；根据所述变压器参数、每一副边绕组的实际匝数，计算每一副边绕组的输出电压；根据每一副边绕组的输出电压确定任意一对副边绕组的输出电压之差。
具体来说，可以根据预先确定的变压器参数(例如变压器大小、输入电压、输出电压、电流密度等)选定变压器的原边匝数；然后继续根据变压器参数、变压器的原边匝数以及副边绕组的移相角度计算出副边绕组的理论匝数，例如24.3匝；但考虑到实际中不会出现带有小数点的匝数，因此会对理论匝数进行取整处理，获得实际匝数，例如24匝；然后可以根据变压器参数、副边绕组的实际匝数计算出副边绕组的实际的输出电压；最后可以确定该副边绕组集合中任意一对副边绕组的输出电压之差。
步骤102、判断是否满足预设条件。
其中，所述预设条件为副边绕组集合中的任意一对副边绕组的输出电压之差，小于等于预设阈值。
若满足预设条件，执行步骤104，结束；若不满足，执行步骤103。
具体来说，本领域的技术人员可根据不同的应用场景，设置不同的预设阈值。例如，针对图1中的多脉冲变压器，对任一副边绕组集合有如下要求：
(1)单个副边绕组输出电压误差Vo±5％；
(2)相移角度相差30°的副边绕组之间输出电压差<1.5伏；
(3)短路阻抗2％-10％。
再例如，针对图2中的多脉冲变压器，对任一副边绕组集合有如下要求：
(1)单个副边绕组输出电压误差Vo±5％；
(2)任意两个副边绕组之间输出电压差<1.5伏；
(3)短路阻抗2％-10％。
可选的，所述预设阈值选取为1.5V，即副边绕组集合中的任意一对副边绕组的输出电压之差要小于1.5V。具体地，接入同一个充电模块(功率变换单元)的副边绕组的输出电压之差小于1.5V，例如图1中第一副边绕组11和第二副边绕组12的输出电压之差小于1.5V，且第三副边绕组13与第四副边绕组14的输出电压之差小于1.5V；再例如图2中任意一对副边绕组的输出电压之差小于1.5V。
步骤103、调整副边绕组集合中至少一个副边绕组的移相角度。然后重复执行步骤101、102，直至满足预设条件。
举例来说，针对图1所示的十二脉冲变压器，可以调整Z1或Z3的移相角度，然后根据调整后的移相角度，计算调整后的Z1和Z3的输出电压之差，若Z1和Z3的输出电压之差满足预设条件，执行步骤104，若不满足，再继续调整Z1或Z3的移相角度，直至Z1和Z3的输出电压之差满足预设条件为止。
针对图2所示的十二脉冲变压器，可以调整Z1、Z2、Z3、Z4中的任一项副边绕组的移相角度，并根据调整后的移相角度，计算出Z1、Z2、Z3、Z4的任意一对副边绕组的输出电压之差是否满足预设条件，若满足，执行步骤104，若不满足，再继续调整Z1、Z2、Z3、Z4中任一项的移相角度，直至Z1、Z2、Z3、Z4的任意一对副边绕组的输出电压之差是否满足预设条件。
作为可选的实施例，步骤103包括：根据第一预设间隔角度，对于副边绕组集合中的第i个副边绕组的移相角度进行调整，i大于等于1；若根据第一预设间隔角度对第i个副边绕组的移相角度进行调整的次数大于预设次数，仍不满足所述预设条件时，根据第一预设间隔角度，对于副边绕组集合中的第i+1个副边绕组的移相角度进行调整。
作为可选的实施例，所述方法还包括：若根据第一预设间隔角度，对于副边绕组集合中的每一个副边绕组的移相角度进行调整的次数均大于预设次数，仍不满足所述预设条件时，根据第二预设间隔角度，对于副边绕组集合中的所有副边绕组的移相角度进行调整，并重复执行所述调整每一个副边绕组集合中至少一个副边绕组的移相角度的步骤；其中，第二预设间隔角度大于第一预设间隔角度。
具体来说，首先可以对副边绕组集合中的第i个副边绕组的移相角度进行微调，例如按照第一预设间隔角度为0.1°的进行调整；每调整一次，就计算该副边绕组集合中任意一对副边绕组的输出电压之差；若仍不满足预设条件，则再继续对该第i个副边绕组的移相角度进行0.1度的调整；若调整到预设次数(例如10次)后，仍不满足，则可以按照第一预设间隔调整第i+1个副边绕组的移相角度；如此循环往复，若该副边绕组集合中的所有副边绕组都调整预设次数后，还不满足预设条件，则可以对该副边绕组集合中的所有副边绕组的移相角度进行统一调整，例如按照第二预设间隔角度为1°进行调整。
在调整单个副边绕组时，所设置的第一预设间隔角度较小，例如为0.1，并且在调整大概10次后，若还不满足预设条件，就需要对另一个副边绕组进行调整；若对该副边绕组集合中的所有副边绕组均进行0.1度调整且调整次数达到10次后，仍不满足预设条件，则可以将所有副边绕组统一调整1度。其中，按照第一预设间隔调整的过程可称之为调整迭代内环，按照第二预设间隔调整的过程可称之为调整迭代外环。本实施例中，首先进入调整迭代内环以对副边绕组的移相角度进行调整，若不满足，再进入调整迭代外环。本发明通过设置调整迭代内环和迭代外环，使副边绕组移相角之差保持在设置值左右，例如图1中保证副边绕组Z1和Z3的移相角之差保持在30°左右，图2中副边绕组Z1和Z3的移相角之差保持在15°左右。
可选的，所述第一预设间隔角度为0.1°，所述第二预设间隔角度为1°，所述预设次数为10。
下面结合图1所示的十二脉冲变压器，对本实施例进行详细说明：
(1)根据预先确定的变压器参数(变压器大小、输入电压、输出电压、电流密度)选定十二脉冲变压器的原边匝数。
(2)初始化副边绕组Z1、Z3的移相角度：以Z1的移相角度初始值为0°，Z3的移相角度初始值为30°为例。
(3)根据变压器参数、初始化的副边绕组Z1、Z3的移相角度、以及原边匝数，确定副边绕组Z1、Z3的理论匝数；
(4)对副边绕组Z1、Z3的理论匝数进行取整，获得副边绕组Z1、Z3的实际匝数；
(5)根据副边绕组Z1、Z3的实际匝数确定Z1、Z3的输出电压；
(6)判断Z1、Z3的输出电压差是否小于等于1.5V；
(7)若Z1、Z3的输出电压差不小于等于1.5V，则对Z1的移相角度初始值加0.1度，并再次计算对应的Z1、Z3的理论匝数-取整-实际匝数，判断Z1、Z3的电压差是否小于等于1.5V，若是，结束；若否，Z1的移相角度再加0.1度，重复计算；若重复10次后(例如Z1＝0.1,0.2,0.3，……0.9,1，Z3＝30°的输出电压差)，Z1、Z3的电压差仍不小于等于1.5V，则再对Z3的移相角度初始值进行0.1度调整，若Z3取不同值10次后(例如Z1＝0.1时，Z3＝30.1,30.2,30.3，……30.9,31；Z1＝0.2时，Z3＝30.1,30.2,30.3，……30.9，31；Z1＝0.9时，Z3＝30.1,30.2,30.3，……30.9,31)，若仍不满足，则同时对Z1、Z3的移相角度初始值加1度，若不满足预设条件，则在Z1＝1，Z3＝31的基础上再次进行0.1度的调整，直至满足预设条件。
结合图2所示的二十四脉冲变压器，其与十二脉冲变压器的调节类似，首先进入调整迭代内环，即分别依次0.1度调节Z1、Z2、Z3、Z4，判断任意两个副边绕组(即Z1-Z2、Z1-Z3、Z1-Z4、Z2-Z3、Z2-Z4、Z3-Z4)的输出电压差是否小于等于1.5V；若各自调整10次后，仍不满足电压差小于等于1.5V，则进入调整迭代外环，即同时调整Z1、Z2、Z3、Z4的移相角度加1°，然后再次进入调整迭代内环，直至满足预设条件。同理，可以利用本实施例对三十六脉冲变压器、四十八脉冲变压器等进行调整。
步骤104、确定满足所述预设条件时的移相角度，为副边绕组的最终移相角度；与最终移相角度对应的匝数，为副边绕组的最终匝数。
具体来说，当满足预设条件后，则可以确定此时的移相角度为副边绕组的最终移相角度，与最终移相角度对应的匝数，为副边绕组的最终匝数。然后可以根据确定的最终匝数确定变压器的副边匝数。
本发明实施例提供的变压器的设计方法，通过重复执行以下步骤，直至满足预设条件：根据每一个副边绕组集合中每一副边绕组的移相角度和匝数，确定每一个副边绕组集合中任意一对副边绕组的输出电压之差；在不满足所述预设条件时，调整副边绕组集合中至少一个副边绕组的移相角度；其中，所述预设条件为副边绕组集合中的任意一对副边绕组的输出电压之差，小于等于预设阈值；其中，满足所述预设条件时的移相角度，为副边绕组的最终移相角度；与最终移相角度对应的匝数，为副边绕组的最终匝数；即本发明通过对变压器的副边绕组的移相角度的不断调整迭代，获得满足预设条件的副边绕组匝数，从而解决了变压器的副边绕组匝数取整带来的电压差过大的技术问题，实现了输入整流桥臂的电流稳压均流，同时能够有效减少充电系统的体积和成本。
图5为本发明提供的另一种基于多脉冲变压器的整流充电系统。如图5所示，副边绕组集合包括N个绕组对，每一绕组对都包括第一副边绕组和第二副边绕组；充电系统还包括N个AC-DC变换单元以及N个供电端，其中，N为大于等于2的正整数。需要说明的是，图5中仅示出一个副边绕组集合，实际包括原边绕组和多个副边绕组集合，而副边绕组集合的结构基本相同，为简化结构，图中仅示出一个副边绕组集合。
在图5所示的N个绕组对中，第一绕组对(对应图5中最上面的绕组对)包括第一副边绕组Z1和第二副边绕组Z2，第N绕组对(对应图5中最下面的绕组对)包括第一副边绕组Z(2N-1)和第二副边绕组Z(2N)。N个AC-DC变换单元分别与N个绕组对一一对应，每一所述AC-DC变换单元包括第一输入端、第二输入端及输出端，其中第一输入端连接至对应的第一副边绕组，第二输入端连接至对应的第二副边绕组。如图5所示，AC-DC变换单元1与第一绕组对连接，具体地AC-DC变换单元1的第一输入端电连接于第一副边绕组Z1，第二输入端电连接于第二副边绕组Z2；AC-DC变换单元N与第N绕组对连接，具体地AC-DC变换单元N的第一输入端连接于第一副边绕组Z(2N-1)，第二输入端连接于第二副边绕组Z(2N)。N个供电端分别与所述N个AC-DC变换单元一一对应，每一供电端连接至对应的输出端。如图5所示，AC-DC变换单元1与供电端D1对应，具体地AC-DC变换单元1的输出端电连接于供电端D1或直接形成供电端D1；AC-DC变换单元N与供电端DN对应，具体地AC-DC变换单元N的输出端电连接于供电端DN或直接形成供电端DN。
同一绕组对中，第一副边绕组与第二副边绕组相移角之差为30°(例如第一副边绕组Z1和第二副边绕组Z2相移角之差为30°)，相邻绕组对中第一副边绕组之间的相移角之差为360°/12N，相邻绕组对中第二副边绕组之间的相移角之差为360°/12N。
当N个供电端同时连接充电设备，进行12N脉波整流充电。可以理解为，在N个供电端全部处于工作状态时电源装置形成了12N脉波整流充电结构。
其中，AC-DC变换单元的具体结构可参考图1所示的第一功率变换单元15，此处不再赘述。
图6为图5中变压器的设计方法的流程示意图。
如图6所示，该变压器的设计方法包括：
步骤201、根据每一个副边绕组集合中每一副边绕组的移相角度和匝数，确定每一个副边绕组集合中N个绕组对中的每个绕组对的输出电压之差。
具体来说，根据每个绕组对中的第一副边绕组和第二副边绕组的移相角度和匝数，计算出每个绕组对中的第一副边绕组和第二副边绕组的输出电压，进而计算出每个绕组对的输出电压之差。
步骤202、判断出j个绕组对的输出电压之差大于预设阈值，不满足预设条件。
其中，1<＝j<＝N。
具体来说，在步骤201之后，可以判断这N个绕组对的每个绕组对的输出电压之差是否满足预设条件，即每个绕组对的输出电压之差是否小于等于预设阈值；若满足，则执行步骤206，若不满足，即判断出有j个绕组对的输出电压之差大于预设阈值，则继续执行步骤203。
步骤203、根据第一预设间隔角度，对j个绕组对中每一绕组对的第一副边绕组的移相角度进行调整。
步骤204、若根据第一预设间隔角度对j个绕组对中每一绕组对的第一副边绕组的移相角度进行调整的次数大于预设次数，仍不满足所述预设条件时，根据第一预设间隔角度，对j个绕组对中每一绕组对的第二副边绕组的移相角度进行调整。
步骤205、若根据第一预设间隔角度，对j个绕组对中任一绕组对的第一副边绕组和第二副边绕组的移相角度进行调整的次数均大于预设次数，仍不满足所述预设条件时，根据第二预设间隔角度，对于副边绕组集合中的所有副边绕组的移相角度进行调整，并重复执行所述调整每一个副边绕组集合中至少一个副边绕组的移相角度的步骤。
其中，第二预设间隔角度大于第一预设间隔角度。
步骤206、确定满足所述预设条件时的移相角度，为副边绕组的最终移相角度；与最终移相角度对应的匝数，为副边绕组的最终匝数。
本实施方式中的步骤206与前述实施方式的步骤104的实现方式类似，在此不进行赘述。
在本实施方式中，变压器的每一个副边绕组集合包括N个绕组对，每一个绕组对包括第一副边绕组和第二副边绕组，所述第一副边绕组和所述第二副边绕组的移相角度之差为30°；每一个功率变换单元包括两个输入端及一个输出端，所述第一副边绕组和所述第二副边绕组的输出端分别与同一个功率变换单元的两个输入端电连接；其中N为正整数；所述调整每一个副边绕组集合中至少一个副边绕组的移相角度，包括：判断出j个绕组对的输出电压之差大于预设阈值，不满足预设条件；根据第一预设间隔角度，对j个绕组对中每一绕组对的第一副边绕组的移相角度进行调整；若根据第一预设间隔角度对j个绕组对中每一绕组对的第一副边绕组的移相角度进行调整的次数大于预设次数，仍不满足所述预设条件时，根据第一预设间隔角度，对j个绕组对中每一绕组对的第二副边绕组的移相角度进行调整；1<＝j<＝N。
具体来说，在该变压器中，只有当变压器的副边的N个绕组对中的每个绕组对的输出电压之差小于等于预设阈值时，变压器才能够实现稳定均流的正常工作，所以如果该变压器至少有一个绕组对的输出电压之差不满足预设条件，则就需要对该绕组对进行移相角度调整。在本实施例中，首先对不满足预设条件的绕组对的第一副边绕组进行调整迭代内环，即微小改变移相角度，每次加0.1度，得到第一副边绕组和第二副边绕组的输出电压，并比较电压差是否小于等于1.5V；若调整预设次数后，仍不满足，则0.1度调整第二副边绕组；进而依次调整j个绕组对。
作为可选的实施例，所述方法还包括步骤205：若根据第一预设间隔角度，对j个绕组对中任一绕组对的第一副边绕组和第二副边绕组的移相角度进行调整的次数均大于预设次数，仍不满足所述预设条件时，根据第二预设间隔角度，对于副边绕组集合中的所有副边绕组的移相角度进行调整，并重复执行所述调整每一个副边绕组集合中至少一个副边绕组的移相角度的步骤；其中，第二预设间隔角度大于第一预设间隔角度。
具体来说，若对这j个绕组对中的任意一个绕组对的第一副边绕组和第二副边绕组按照0.1度调整10次后，仍不满足预设条件时，则对N个绕组对中的每个副边绕组进行整体调整1度(即进入调整迭代外环)，再进行0.1度的调整，直至满足预设条件。
相移角度相差30°的绕组，所输出的电压的谐波最小，调整迭代内环使得同一绕组对中，调整后的第一副边绕组和第二副边绕组的移相角度之差保持在30°左右；调整迭代外环使得相邻绕组对中，第一副边绕组之间的相移角之差保持在360°/12N左右，第二副边绕组之间的相移角之差保持在360°/12N。
作为可选的实施例，所述副边绕组集合包括第一绕组对和第二绕组对，所述第一绕组对包括第一副边绕组和第二副边绕组，所述第一副边绕组和第二副边绕组的输出端与第一绕组对对应的第一功率变换单元的输入端连接，所述第二绕组对包括第三副边绕组和第四副边绕组，第三副边绕组和第四副边绕组的输出端与第二绕组对对应的第二功率变换单元的输入端连接，所述第一副边绕组、第三副边绕组、第二副边绕组以及第四副边绕组的输出电压的相位依次左移或依次右移15°。该可选实施例实际上对应图6中N等于2的情况，此时整流充电系统为二十四脉波整流充电系统。
所述调整每一个副边绕组集合中至少一个副边绕组的移相角度，包括：根据第一预设间隔角度，对于第一绕组对中的第一副边绕组的移相角度进行调整；若根据第一预设间隔角度对第一副边绕组的移相角度进行调整的次数大于预设次数，所述第一副边绕组和第二副边绕组的输出电压之差仍不满足预设条件时，根据第一预设间隔角度，对于第一副边绕组集合中的第二副边绕组的移相角度进行调整；根据第一预设间隔角度，对于第二副边绕组集合中的第三副边绕组的移相角度进行调整；若根据第一预设间隔角度对第三副边绕组的移相角度进行调整的次数大于预设次数，所述第三副边绕组和第四副边绕组的输出电压之差仍不满足预设条件时，根据第一预设间隔角度，对于第二副边绕组集合中的第四副边绕组的移相角度进行调整。
作为可选的实施例，所述方法还包括：若根据第一预设间隔角度对于第一副边绕组和第二副边绕组的移相角度进行调整的次数均大于预设次数，所述第一副边绕组和第二副边绕组的输出电压之差不满足预设条件时，或者若根据第一预设间隔角度对于第三副边绕组和第四副边绕组的移相角度进行调整的次数均大于预设次数，所述第三副边绕组和第四副边绕组的输出电压之差不满足预设条件时，根据第二预设间隔角度，对第一副边绕组、第二副边绕组、第三副边绕组以及第四副边绕组的移相角度均进行调整，并重复执行所述调整每一个副边绕组集合中至少一个副边绕组的移相角度的步骤。
具体来说，本实施例中限定了一种新型的二十四脉冲变压器，其结构与图1所示的十二脉冲变压器类似，区别在于，十二脉冲变压器的Z1、Z3的输出电压相差30度，且只需确定Z1、Z3的输出电压之差满足预设条件即可，副边绕组Z1、Z3和副边绕组Z2、Z4属于不同的副边绕组集合。而新型的二十四脉冲变压器中的副边绕组Z1、Z2、Z3、Z4的输出电压依次相差15度，且副边绕组Z1、Z2、Z3、Z4需要同时工作，属于同一个副边绕组集合。
图7为本发明提供的一种新型二十四脉冲变压器的移相角度调整流程图，图8为本发明提供的一种新型二十四脉冲变压器的移相角度调整迭代内环流程图。下面结合图7、图8，对本发明实施例进行详细说明。
(1)根据预先确定的变压器参数(变压器大小、输入电压、输出电压、电流密度)确定变压器的原边匝数。
(2)初始化Z1、Z2、Z3、Z4的对应的移相角度Φ1、Φ2、Φ3、Φ4，如下所示：Φ1＝α°，则Φ2＝Φ1+15°，Φ3＝Φ1+30°，Φ4＝Φ1+45°
(3)对副边绕组Z1、Z3的匝数取整，副边绕组Z2、Z4的匝数取整。
具体地，根据变压器参数、初始化Z1、Z2、Z3、Z4的对应的移相角度Φ1、Φ2、Φ3、Φ4，以及原边匝数，确定Z1、Z2、Z3、Z4的理论匝数；然后对Z1、Z2、Z3、Z4的理论匝数取整；
(4)确定副边绕组Z1、Z3的输出电压，副边绕组Z2、Z4的输出电压；
(5)计算副边绕组Z1、Z3的电压差ΔV1，副边绕组Z2、Z4的电压差ΔV2；
(6)判断ΔV1是否小于等于1.5，ΔV2是否小于等1.5；
(7)若满足，结束调整；若不满足，判断Z1、Z2、Z3、Z4对应的调整次数n1、n2、n3、n4是否大于预设次数(如10次)；
(8)若没有大于预设次数，进入调整迭代内循环；若大于预设次数，进入调整迭代外循环，即Φ1＝Φ1+1°，则Φ2＝Φ2+1°，Φ3＝Φ3+1°，Φ4＝Φ4+1°，同时n1、n2、n3、n4归0。
针对于新型的二十四脉冲变压器，其调整迭代内环如图8所示，首先对第一绕组对中的Z1进行0.1度调整一次，记录n1＝1，n3＝0；然后在Z1调整一次的情况下，对Z3进行调整，即首先判断n3是否小于10(预设次数)，若小于10，则n3+1，Z3对应进行n3*0.1度调整，然后计算Z1、Z3的电压差ΔV1，判断ΔV1是否小于等于1.5(预设阈值)；若否，返回重新判断n3是否小于10，当n3不小于10时，说明此时已经完成Z1＝0.1的情况下，Z3＝30.1、30.2……、31时，对应的ΔV1的计算，此时需要判断n1是否小于10，若小于10，则n1+1，n3归0；此时开始进入(Z1＝0.2，Z3＝30.1、30.2……、31)的计算循环；若n1大于10，说明在Z1、Z3已经各自完成10次调整的情况下，仍不满足预设条件，此时迭代内循环结束，需要进入迭代外循环调整(即将Z1、Z2、Z3、Z4对应的移相角度在初始角度上均加1度)；若在Z1或Z3的10次调整以内满足了预设条件，则可以继续调整第二绕组对的Z2、Z4的移相角度，其调整过程与第一绕组对类似，此处不再赘述。
并且，通过图8可知，在新型二十四脉冲变压器中，当第一绕组对或第二绕组对中，只要有一个绕组对调整迭代内循环后，仍不满足预设条件，则需要对Z1、Z2、Z3、Z4同时进行1度调整，即进入迭代外循环。
另外，本实施例限定的变压器中，只需判断第一绕组对Z1、Z3之间的输出电压，以及第二绕组对Z2、Z4之间的输出电压是否满足预设条件即可，相比于图2所示的二十四脉冲变压器中，需要判断Z1-Z2、Z1-Z3、Z1-Z4、Z2-Z3、Z2-Z4、Z3-Z4之间的输出电压差，本实施例限定的变压器提高了移相角度的调整效率。
本发明实施例提供的变压器的设计方法，每一个副边绕组集合包括N个绕组对，每一个绕组对包括第一副边绕组和第二副边绕组，所述第一副边绕组和所述第二副边绕组的移相角度之差为30°；每一个功率变换单元包括两个输入端及一个输出端，所述第一副边绕组和所述第二副边绕组的输出端分别与同一个功率变换单元的两个输入端电连接；其中N为正整数；通过判断出j个绕组对的输出电压之差大于预设阈值，不满足预设条件；根据第一预设间隔角度，对j个绕组对中每一绕组对的第一副边绕组的移相角度进行调整；若根据第一预设间隔角度对j个绕组对中每一绕组对的第一副边绕组的移相角度进行调整的次数大于预设次数，仍不满足所述预设条件时，根据第一预设间隔角度，对j个绕组对中每一绕组对的第二副边绕组的移相角度进行调整；1<＝j<＝N；本实施例提高了对副边绕组的移相角度调整的效率。
第二方面，本发明示例提供了一种控制设备，图9为本发明提供的一种控制设备的结构示意图，该控制设备用于变压器的设计，所述变压器包括设置在副边的至少一个副边绕组集合，每一个副边绕组集合中包括多个副边绕组；每一个副边绕组集合中的各副边绕组的输出端，分别与对应的功率变换单元的输入端连接，如图9所示，该控制设备包括：
确定模块10，用于根据每一个副边绕组集合中每一副边绕组的移相角度和匝数，确定每一个副边绕组集合中任意一对副边绕组的输出电压之差；调整模块20，用于在不满足所述预设条件时，调整副边绕组集合中至少一个副边绕组的移相角度；其中，所述预设条件为副边绕组集合中的任意一对副边绕组的输出电压之差，小于等于预设阈值；其中，满足所述预设条件时的移相角度，为副边绕组的最终移相角度；与最终移相角度对应的匝数，为副边绕组的最终匝数。
在其他可选的实施方式中，所述确定模块10，具体用于：根据变压器参数、每一副边绕组的移相角度确定每一副边绕组的理论匝数；对所述每一副边绕组的理论匝数进行取整处理，获得每一副边绕组的实际匝数；根据所述变压器参数、每一副边绕组的实际匝数，计算每一副边绕组的输出电压；根据每一副边绕组的输出电压确定任意一对副边绕组的输出电压之差。
在其他可选的实施方式中，所述调整模块20，具体用于：根据第一预设间隔角度，对于副边绕组集合中的第i个副边绕组的移相角度进行调整，i大于等于1；若根据第一预设间隔角度对第i个副边绕组的移相角度进行调整的次数大于预设次数，仍不满足所述预设条件时，根据第一预设间隔角度，对于副边绕组集合中的第i+1个副边绕组的移相角度进行调整。
在其他可选的实施方式中，所述调整模块20，还用于：若根据第一预设间隔角度，对于副边绕组集合中的每一个副边绕组的移相角度进行调整的次数均大于预设次数，仍不满足所述预设条件时，根据第二预设间隔角度，对于副边绕组集合中的所有副边绕组的移相角度进行调整，并重复执行所述调整每一个副边绕组集合中至少一个副边绕组的移相角度的步骤；其中，第二预设间隔角度大于第一预设间隔角度。
在其他可选的实施方式中，每一个副边绕组集合包括N个绕组对，每一个绕组对包括第一副边绕组和第二副边绕组，所述第一副边绕组和所述第二副边绕组的移相角度之差为30°；每一个功率变换单元包括两个输入端及一个输出端，所述第一副边绕组和所述第二副边绕组的输出端分别与同一个功率变换单元的两个输入端电连接；其中N为正整数；所述调整模块20，用于：判断出j个绕组对的输出电压之差大于预设阈值，不满足预设条件；根据第一预设间隔角度，对j个绕组对中每一绕组对的第一副边绕组的移相角度进行调整；若根据第一预设间隔角度对j个绕组对中每一绕组对的第一副边绕组的移相角度进行调整的次数大于预设次数，仍不满足所述预设条件时，根据第一预设间隔角度，对j个绕组对中每一绕组对的第二副边绕组的移相角度进行调整；1<＝j<＝N。
在其他可选的实施方式中，所述调整模块20，还用于：若根据第一预设间隔角度，对j个绕组对中任一绕组对的第一副边绕组和第二副边绕组的移相角度进行调整的次数均大于预设次数，仍不满足所述预设条件时，根据第二预设间隔角度，对于副边绕组集合中的所有副边绕组的移相角度进行调整，并重复执行所述调整每一个副边绕组集合中至少一个副边绕组的移相角度的步骤；其中，第二预设间隔角度大于第一预设间隔角度。
在其他可选的实施方式中，所述副边绕组集合包括第一绕组对和第二绕组对，所述第一绕组对包括第一副边绕组和第二副边绕组，所述第一副边绕组和第二副边绕组的输出端与第一绕组对对应的第一功率变换单元的输入端连接，所述第二绕组对包括第三副边绕组和第四副边绕组，第三副边绕组和第四副边绕组的输出端与第二绕组对对应的第二功率变换单元的输入端连接，所述第一副边绕组、第三副边绕组、第二副边绕组以及第四副边绕组的输出电压的相位依次左移或依次右移15°；所述调整模块20，具体用于：根据第一预设间隔角度，对于第一绕组对中的第一副边绕组的移相角度进行调整；若根据第一预设间隔角度对第一副边绕组的移相角度进行调整的次数大于预设次数，所述第一副边绕组和第二副边绕组的输出电压之差仍不满足预设条件时，根据第一预设间隔角度，对于第一副边绕组集合中的第二副边绕组的移相角度进行调整；根据第一预设间隔角度，对于第二副边绕组集合中的第三副边绕组的移相角度进行调整；若根据第一预设间隔角度对第三副边绕组的移相角度进行调整的次数大于预设次数，所述第三副边绕组和第四副边绕组的输出电压之差仍不满足预设条件时，根据第一预设间隔角度，对于第二副边绕组集合中的第四副边绕组的移相角度进行调整。
在其他可选的实施方式中，所述调整模块20，还用于：若根据第一预设间隔角度对于第一副边绕组和第二副边绕组的移相角度进行调整的次数均大于预设次数，所述第一副边绕组和第二副边绕组的输出电压之差不满足预设条件时，或者若根据第一预设间隔角度对于第三副边绕组和第四副边绕组的移相角度进行调整的次数均大于预设次数，所述第三副边绕组和第四副边绕组的输出电压之差不满足预设条件时，根据第二预设间隔角度，对第一副边绕组、第二副边绕组、第三副边绕组以及第四副边绕组的移相角度均进行调整，并重复执行所述调整每一个副边绕组集合中至少一个副边绕组的移相角度的步骤。
在其他可选的实施方式中，所述预设阈值为1.5V，所述第一预设间隔角度为0.1°，所述第二预设间隔角度为1°，所述预设次数为10。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的控制设备的具体工作过程以及相应的有益效果，可以参考前述方法示例中的对应过程，在此不再赘述。
本发明示例还提供了一种控制设备，图10为本发明提供的一种控制设备的硬件结构示意图，如图10所示，包括：
至少一个处理器1001和存储器1002。
在具体实现过程中，至少一个处理器1001执行所述存储器1002存储的计算机执行指令，使得至少一个处理器1001执行如上的变压器的设计方法，其中，处理器1001、存储器1002通过总线1003连接。
处理器1001的具体实现过程可参见上述方法实施例，其实现原理和技术效果类似，本实施例此处不再赘述。
在上述的图10所示的实施例中，应理解，处理器可以是中央处理单元(英文：Central Processing Unit，简称：CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(英文：Digital Signal Processor，简称：DSP)、专用集成电路(英文：Application SpecificIntegrated Circuit，简称：ASIC)等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合发明所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件处理器执行完成，或者用处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。
存储器可能包含高速RAM存储器，也可能还包括非易失性存储NVM，例如至少一个磁盘存储器。
总线可以是工业标准体系结构(Industry Standard Architecture，ISA)总线、外部设备互连(Peripheral Component Interconnect，PCI)总线或扩展工业标准体系结构(Extended Industry Standard Architecture，EISA)总线等。总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，本申请附图中的总线并不限定仅有一根总线或一种类型的总线。
本发明示例还提供一种变压器系统，可参考图3所示，包括变压器和如上所述的控制设备；其中，所述变压器包括设置在副边的至少一个副边绕组集合，每一个副边绕组集合中包括多个副边绕组；每一个副边绕组集合中的各副边绕组的输出端，分别与对应的功率变换单元的输入端连接。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的变压器系统的具体工作过程以及相应的有益效果，可以参考前述方法示例中的对应过程，在此不再赘述。
本发明还提供了一种可读存储介质，所述可读存储介质中存储有计算机执行指令，当处理器执行所述计算机执行指令时，实现如上的变压器的设计方法。
上述的可读存储介质可以是由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器(SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(EPROM)，可编程只读存储器(PROM)，只读存储器(ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。可读存储介质可以是通用或专用计算机能够存取的任何可用介质。
一种示例性的可读存储介质耦合至处理器，从而使处理器能够从该可读存储介质读取信息，且可向该可读存储介质写入信息。当然，可读存储介质也可以是处理器的组成部分。处理器和可读存储介质可以位于专用集成电路(Application Specific IntegratedCircuits，简称：ASIC)中。当然，处理器和可读存储介质也可以作为分立组件存在于设备中。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种变压器的设计方法，其特征在于，所述变压器包括设置在副边的至少一个副边绕组集合，每一个副边绕组集合中包括多个副边绕组；每一个副边绕组集合中的各副边绕组的输出端，分别与对应的功率变换单元的输入端连接；所述方法包括：
重复执行以下步骤，直至满足预设条件：根据每一个副边绕组集合中每一副边绕组的移相角度和匝数，确定每一个副边绕组集合中任意一对副边绕组的输出电压之差；在不满足所述预设条件时，调整副边绕组集合中至少一个副边绕组的移相角度；其中，所述预设条件为副边绕组集合中的任意一对副边绕组的输出电压之差，小于等于预设阈值；
其中，满足所述预设条件时的移相角度，为副边绕组的最终移相角度；与最终移相角度对应的匝数，为副边绕组的最终匝数。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据每一个副边绕组集合中每一副边绕组的移相角度和匝数，确定每一个副边绕组集合中任意一对副边绕组的输出电压之差，包括：
根据变压器参数、每一副边绕组的移相角度确定每一副边绕组的理论匝数；
对所述每一副边绕组的理论匝数进行取整处理，获得每一副边绕组的实际匝数；
根据所述变压器参数、每一副边绕组的实际匝数，计算每一副边绕组的输出电压；
根据每一副边绕组的输出电压确定任意一对副边绕组的输出电压之差。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述调整每一个副边绕组集合中至少一个副边绕组的移相角度，包括：
根据第一预设间隔角度，对于副边绕组集合中的第i个副边绕组的移相角度进行调整，i大于等于1；
若根据第一预设间隔角度对第i个副边绕组的移相角度进行调整的次数大于预设次数，仍不满足所述预设条件时，根据第一预设间隔角度，对于副边绕组集合中的第i+1个副边绕组的移相角度进行调整。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：若根据第一预设间隔角度，对于副边绕组集合中的每一个副边绕组的移相角度进行调整的次数均大于预设次数，仍不满足所述预设条件时，根据第二预设间隔角度，对于副边绕组集合中的所有副边绕组的移相角度进行调整，并重复执行所述调整每一个副边绕组集合中至少一个副边绕组的移相角度的步骤；其中，第二预设间隔角度大于第一预设间隔角度。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，每一个副边绕组集合包括N个绕组对，每一个绕组对包括第一副边绕组和第二副边绕组，所述第一副边绕组和所述第二副边绕组的移相角度之差为30°；每一个功率变换单元包括两个输入端及一个输出端，所述第一副边绕组和所述第二副边绕组的输出端分别与同一个功率变换单元的两个输入端电连接；其中N为正整数；所述调整每一个副边绕组集合中至少一个副边绕组的移相角度，包括：
判断出j个绕组对的输出电压之差大于预设阈值，不满足预设条件；
根据第一预设间隔角度，对j个绕组对中每一绕组对的第一副边绕组的移相角度进行调整；
若根据第一预设间隔角度对j个绕组对中每一绕组对的第一副边绕组的移相角度进行调整的次数大于预设次数，仍不满足所述预设条件时，根据第一预设间隔角度，对j个绕组对中每一绕组对的第二副边绕组的移相角度进行调整；1<＝j<＝N。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：若根据第一预设间隔角度，对j个绕组对中任一绕组对的第一副边绕组和第二副边绕组的移相角度进行调整的次数均大于预设次数，仍不满足所述预设条件时，根据第二预设间隔角度，对于副边绕组集合中的所有副边绕组的移相角度进行调整，并重复执行所述调整每一个副边绕组集合中至少一个副边绕组的移相角度的步骤；其中，第二预设间隔角度大于第一预设间隔角度。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述副边绕组集合包括第一绕组对和第二绕组对，所述第一绕组对包括第一副边绕组和第二副边绕组，所述第一副边绕组和第二副边绕组的输出端与第一绕组对对应的第一功率变换单元的输入端连接，所述第二绕组对包括第三副边绕组和第四副边绕组，第三副边绕组和第四副边绕组的输出端与第二绕组对对应的第二功率变换单元的输入端连接，所述第一副边绕组、第三副边绕组、第二副边绕组以及第四副边绕组的输出电压的相位依次左移或依次右移15°；所述调整每一个副边绕组集合中至少一个副边绕组的移相角度，包括：
根据第一预设间隔角度，对于第一绕组对中的第一副边绕组的移相角度进行调整；
若根据第一预设间隔角度对第一副边绕组的移相角度进行调整的次数大于预设次数，所述第一副边绕组和第二副边绕组的输出电压之差仍不满足预设条件时，根据第一预设间隔角度，对于第一副边绕组集合中的第二副边绕组的移相角度进行调整；
根据第一预设间隔角度，对于第二副边绕组集合中的第三副边绕组的移相角度进行调整；
若根据第一预设间隔角度对第三副边绕组的移相角度进行调整的次数大于预设次数，所述第三副边绕组和第四副边绕组的输出电压之差仍不满足预设条件时，根据第一预设间隔角度，对于第二副边绕组集合中的第四副边绕组的移相角度进行调整。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：若根据第一预设间隔角度对于第一副边绕组和第二副边绕组的移相角度进行调整的次数均大于预设次数，所述第一副边绕组和第二副边绕组的输出电压之差不满足预设条件时，或者若根据第一预设间隔角度对于第三副边绕组和第四副边绕组的移相角度进行调整的次数均大于预设次数，所述第三副边绕组和第四副边绕组的输出电压之差不满足预设条件时，根据第二预设间隔角度，对第一副边绕组、第二副边绕组、第三副边绕组以及第四副边绕组的移相角度均进行调整，并重复执行所述调整每一个副边绕组集合中至少一个副边绕组的移相角度的步骤。
9.根据权利要求4、6-8任一项所述的方法，其特征在于，所述预设阈值为1.5V，所述第一预设间隔角度为0.1°，所述第二预设间隔角度为1°，所述预设次数为10。
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