CN114974828A - 一种调压整流变压器 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种调压整流变压器，涉及电子电路领域。本申请所提供的调压整流变压器，通过采用包含细调绕组、粗调绕组、高压绕组、低压绕组、调压开关装置、硅整流二极管的结构，通过不同的绕组控制实现调压以及整流的功能，与之前的单独采取调压器以及整流器的变压器相比，由于本装置可以直接通过绕组与硅整流二极管实现整流变换功能，且所有的绕组以及相应连接的硅整流二极管均可以布置在同一个器身及油箱中，无需针对于整流电路进行布线和设置相应线圈，仅由本身直接用到的线圈以及相应的硅整流二极管即可实现整流变换功能，且由于上述所有装置可集成为同一个器件，从而节省了开发成本，同时减小了占地面积。

Description

一种调压整流变压器

技术领域

本申请涉及电子电路领域，特别是涉及一种调压整流变压器。

背景技术

近年来，随着电子技术的逐渐发展，变压器的应用逐渐广泛，常用的一般为整流变压器以及调压变压器，在某些大型的工业场合，通常需要同时使用到上述两种变压器，因此对于该整流变压器以及调压变压器而言，通常会共同使用。

现有的工业场合来说，一般是通过调压变压器向整流变压器送电，然后通过整流变降压到低电压大电流加上整流柜供直流电解及直流电炉，在某些场合为了满足大范围调压，一般采取利用粗细调开关的调压变压器以及与之配套的整流变压器，但对于目前无论是否需要满足大范围调压，所用的变压器都需要带独立的整流变压器才能向负载供电，这样对变压器设计增加了复杂性及增加了制造成本和运行占地面积，社会综合成本较高，不利于面积小的改造项目及变压器的设计制造成本。

鉴于上述技术，寻找一种能节省成本同时可以减少占地面积的调压整流变压器是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本申请的目的是提供一种调压整流变压器，以便于解决当前调压整流变压器的成本过高的同时，占地面积较大的问题。

为解决上述技术问题，本申请提供一种调压整流变压器，包括：细调绕组、粗调绕组、高压绕组、低压绕组、调压开关装置、硅整流二极管：

所述粗调绕组的第一端连接所述调压整流变压器的高压绕组第二端；所述高压绕组第一端连接调压整流变压器输入端，所述粗调绕组第二端连接所述细调绕组的第一端，用于实现所述调压整流变压器的调压，对输入电压进行调压，所述细调绕组的第二端通过有载调压开关连接成Y(星形)，用于将调压后的电压传输至所述高压绕组；

所述高压绕组将调压后的电压传导至所述低压绕组，用于实现电压、电流的变换，所述低压绕组与所述硅整流二极管连接，并连接所述调压整流变压器的输出端，实现对输出电流的整流(输出直流电流及直流电压)；

所述调压开关装置分别与所述粗细调绕组的控制端和所述高压绕组的控制端连接，用于实现对所述粗细调绕组和所述高压绕组的控制。

优选地，所述调压开关装置包括有载调压开关和无励磁开关：

所述有载调压开关与所述粗细调绕组的控制端连接，用于实现调压，所述无励磁开关与所述高压绕组的控制端连接，用于调整高压绕组的电压、电流适应范围，以实现大范围输出。

优选地，所述高压绕组采用电容分布的连续式布线绕制。

优选地，所述低压绕组采用双饼式多路并联的方式布线绕制。

优选地，该调压整流变压器还包括：变压器油箱以及冷却装置；

所述变压器油箱的进油口将变压器油分别送到所述粗调绕组的第一端，以及所述高压绕组的第一端，所述变压器油箱的出油口连接所述冷却装置；作为所述的调压整流变压器运行时散热的冷却设备。

优选地，该调压整流变压器还包括：采集装置，所述采集装置设置于所述粗调绕组、所述细调绕组、所述高压绕组以及所述低压绕组的线圈上，用于对油流分布与绕组温度场进行采集，并将采集得到的数据发送至计算机，以便于确认出所述细调绕组，所述粗调绕组以及所述高压绕组和所述低压绕组的温升。

优选地，所述粗调绕组、所述细调绕组、所述高压绕组以及所述低压绕组均采用五柱铁芯，单器身，变磁通的形式。

优选地，该调压整流变压器还包括：整流柜；

所述整流柜连接所述变压器油箱，用于保证所述变压器油箱中的电流稳定。

优选地，所述调压整流变压器的出线结构件及漏磁集中处采用航空铝板、无磁板做屏蔽材料。

本申请所提供的调压整流变压器，通过采用包含细调绕组、粗调绕组、高压绕组、低压绕组、调压开关装置、硅整流二极管的结构，通过不同的绕组控制实现调压以及整流的功能，与之前的单独采取调压器以及整流器的变压器相比，由于本装置可以直接通过绕组与硅整流二极管实现整流功能，且所有的绕组以及相应连接的硅整流二极管均可以布置在同一个器身及油箱中，无需针对于整流电路进行布线和设置相应线圈，仅由本身直接用到的线圈以及相应的硅整流二极管即可实现整流，且由于上述所有装置可集成为同一个器件，相比于以往的调压变压器以及整流变压器分开布置，本申请所提供的调压整流变压器节省了开发成本，同时减小了占地面积。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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为本申请实施例提供的一种调压整流变压器的电路结构图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护范围。

本申请的核心是提供一种调压整流变压器，以便于解决当前调压整流变压器的成本过高的同时，占地面积较大的问题。

现有调压变压器的中性点有载调压开关组成的连续大范围自耦整流变压器线路基本目前满足冶炼工艺要求，但由于正反调压开关只有35级，大范围连续调压(25％-105％的调压范围)的冶炼工艺该线路难以满足要求。因此就有最新的大范围连续式有载粗细调压开关107级的大范围连续式自耦调压的连续大范围自耦变压器线路可以满足冶炼工艺要求。但是以上两种整流线路方式需要带独立的整流变压器才能向负载供电，这样对变压器设计增加了复杂性及增加了制造成本和运行占地面积。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步的详细说明。

图1为本申请实施例提供的一种调压整流变压器的电路结构图，如图1所示，该调压整流变压器包括：高压绕组1、粗调绕组2、细调绕组3、低压绕组4、调压开关装置5、硅整流二极管6：

高压绕组1的第一端连接调压整流变压器的输入端，第二端连接粗调绕组2的第一端，用于实现调压整流变压器的调压，对输入电压、电流进行调压，粗调绕组2的第二端连接细调绕组3的第一端，用于将调压后的电压传输至高压绕组1；

高压绕组1将调压后的电压传导至低压绕组4，用于实现电压、电流的变换，低压绕组4与硅整流二极管6连接，并连接调压整流变压器的输出端，实现对输出电流的整流(输出直流电流及直流电压)；

调压开关装置5分别与粗、细调绕组2、3的控制端和高压绕组1的控制端连接，用于实现对粗、细调绕组2、3和高压绕组1的控制。

变压器是利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置，主要构件是初级线圈、次级线圈和铁芯(磁芯)。主要功能有:电压变换、电流变换、阻抗变换、隔离、稳压(磁饱和变压器)等。需要说明的是，在本实施例中，对于上述各个绕组本身的性质以及相应的类型均不进行限定，例如针对于绕组的铁芯，以及绕组之间的线圈数等等，且在本实施例中，对于调压开关装置5的具体装置以及相应类型不进行限定，可以理解的是，调压开关装置5分别连接粗、细调绕组2、3以及高压绕组1的控制端，因此，调压开关装置5本身存在至少两个独立的控制开关。

硅整流二极管是一种将交流电能转变为直流电能的半导体器件。通常它包含一个PN结，有正极和负极两个端子。硅二极管最重要的特性就是单方向导电性。在电路中，电流只能从硅二极管的正极流入，负极流出。针对于硅整流二极管6与低压绕组4连接，因此硅整流二极管6个数与低压绕组4个数相同，且对于绕组本身容易理解的是，高压绕组1与低压绕组4间通过电磁感应进行信号传递，此后不进行赘述。

本实施例所提供的调压整流变压器，通过采用包含高压绕组1、粗调绕组2、细调绕组3、低压绕组4、调压开关装置5、硅整流二极管6的结构，通过不同的绕组控制实现调压以及整流的功能，与之前的单独采取调压器以及整流器的变压器相比，由于本装置可以直接通过绕组与硅整流二极管6实现整流功能，且所有的绕组以及相应连接的硅整流二极管6均可以布置在同一个器身及油箱中，无需针对于整流电路进行布线和设置相应线圈，仅由本身直接用到的线圈以及相应的硅整流二极管6即可实现整流，且由于上述所有装置可集成为同一个器件，相比于以往的调压变压器以及整流变压器分布布置，本申请所提供的调压整流变压器节省了开发成本，同时减小了占地面积。

上述实施例中对于调压开关装置5未进行具体限定，调压开关装置5包括有载调压开关和无励磁开关：

有载调压开关与粗、细调绕组2、3的控制端连接，用于实现调压，无励磁开关与高压绕组1的控制端连接，用于调整高压绕组的电流适应范围，以实现大范围输出。

变压器有载调压开关是预置档位一般为1档，而当需要调到的档位为5档，采用逐档调制的方法进行调制，从一到二，再从二到三，一直调到5档等等。

在本实施例中调压开关装置5优选使用三相一体的调压开关加无励磁开关。在工业中，为了实现35档位以上的调压，通常有两种实现方式：通过利用粗细调有载开关的功能实现71档位大范围调压或者利用35档位粗细调开关加无励磁开关实现2×35＝70档位大范围调压。为降低变压器开关成本该整流变压器选用35档位粗细调开关加无励磁开关实现2×35＝70档次实现大范围调压的方式。有载35档次粗细调压加高压串并励磁调压的整流变压器线路具有开关及线圈成本优势，且可以做到150MVA以上容量的冶炼直流炉用整流变压器，为了满足大范围调压的需求，由于并联高压绕组电压比串联时低、因此当高压绕组两部分并联联结并与粗调绕组及细调绕组组成的线路输出的低压电压低电流大；反之当高压绕组两部分串联联结并与粗调绕组及细调绕组组成的线路输出的低压电压高电流低。本实施例提供的调压开关装置5以及上述部分组成的整流变压器满足了大范围调压低电压大电流冶炼工艺的需求，且节省能源及土建面积，同时节省了成本价格。

上述实施例中对于高压绕组本身性质未进行限定，在此提出优选方案，高压绕组采用电容分布的连续式布线绕组。

需要说明的是，连续式线圈是在连续式线饼的线匝之间或在并联导线之间插入一些悬浮的电容线。一般采取纠结的方式将电容线匝进行串联，也可间隔若干个线圈进行串联，且线圈内部的电容线头是悬浮的。

由于工业冶炼的要求，因此采取电容分布的连续式布线绕制的高压绕组，能够从结构上增加抗短路能力，同时，对于粗调绕组与细调绕组优选采用层式布线的绕组，从而在保证其抗短路能力的同时，还能达到节能的目的。

上述实施例中对于低压绕组本身的性质未进行限定，在本实施例中提出优选方案，低压绕组采用双饼式多路并联的方式布线绕制。

需要说明的是，绕组中的线圈一般可以分为层式线圈和饼式线圈，层式线圈主要是指圆筒式的，分单层圆筒式、多层圆筒式、分段圆筒式等等。绕制的时候就是把电磁线一匝一匝的绕在纸筒上，有的时候电流比较大的在层件还可能有纵向油道，以利于散热。饼式线圈包括连续式、纠结式、纠结连续式、内屏连续式、螺旋式(单螺旋、双螺旋、三螺旋、四螺旋等)，在每匝线圈之间存在绝缘油道，双饼式线圈即代指双螺旋的结构的饼式线圈。

在工业生产中，由于低压电流过大，因此低压绕组4优选采用几匝(一般2匝)的整流变压器内部，低压大电流引线的自感、互感形成的复杂阻抗网络，尤其是漏抗，对于整个低压回路系统阻抗影响不容忽略，从而使得输出电流达到大电流100-400kA的要求。

考虑到实际的应用情况，为了保证调压整流变压器的正常运行，在此提出优选方案，该调压整流变压器还包括：变压器油箱以及冷却装置；

变压器油箱的进油口将变压器油分别送到粗调绕组2的第一端，以及高压绕组1的第一端，变压器油箱的出油口连接冷却装置；作为所述的调压整流变压器运行时散热的冷却设备。

本实施例中通过加入油箱，从而为整个变压器的绕组加入油流，在本实施例中对于油箱的本身类型以及性质等等均不进行限定，通过加入油流，保证了调压整流变压器的正常运行，同时冷却装置保证了调压整流变压器的安全性。

考虑到需要对不同的绕组的温升进行统计，因此在此提出优选方案，该调压整流变压器还包括：采集装置，采集装置设置于高压绕组1、粗调绕组2、细调绕组3以及低压绕组4的线圈上，用于对油流分布与绕组温度场进行采集，并将采集得到的数据发送至计算机，以便于确认出细调绕组3，粗调绕组2以及高压绕组1和低压绕组4的温升。

需要说明的是，本实施例中提供的采集装置包括但不限于流量传感器，温度传感器等等，且在本实施例中对于该采集装置本身的类型以及装置的个数即设置的具体位置等等均不进行限定。

本实施例中提供的采集装置，通过采集油流分布与绕组温度场的数据，从而根据计算程序及基于漏磁场的计算结果，可对绕组的损耗分布(包括电阻损耗、纵向横向的涡流损耗、并联导线间环流损耗)进行计算，基于控制各部位流速的油流分布计算结果，对绕组各部位的油流速度(流速场)和冷却状况进行计算。损耗分布与流速分布的结合可以准确的计算出绕组的温度分布与热点的温升，采取双饼式低压首尾各三路采用改性耐热纸的措施，有效控制影响变压器寿命的热点温升，从而基于漏磁场的计算结果，可对损耗分布与流速分布的结合可以准确的计算出绕组的温度分布与热点的温升，适当降低电流密度，采用改性耐热、高密度、灰分低绝缘纸作为匝间绝缘，有效控制影响变压器寿命的热点温升。在绕组内部加装先进的变压器油流导向装置，控制变压器内部散热油流导向，从而降低变压器绕组温升增加变压器安全性。

上述实施例中对于绕组本身的性质未进行具体限定，在此提出优选方案，高压绕组1、粗调绕组2、细调绕组3以及低压绕组4均采用五柱铁芯，单器身，变磁通的形式。

通过上述绕组形式，从而保证了绕组的占地面积较小，同时也保证了绕组本身的稳定性。

考虑到器身油箱中存在需要运行输出电流，在此提出优选方案，该调压整流变压器还包括：整流柜；

整流柜连接变压器油箱，用于保证变压器器身油箱中的输出电流稳定。

低压大电流引线的自感、互感形成的复杂阻抗网络，尤其是漏抗，对于整个低压回路系统阻抗影响不容忽视，为达到输出电流平衡的目的、通过整流柜的作用，从而消除大电流产生的漏磁对变压器油箱的影响。

考虑到漏磁的作用，在此提出优选方案，调压整流变压器的出线结构件及漏磁集中处采用航空铝板、无磁板做屏蔽材料。

在本实施例中，提出了在出线结构件及漏磁集中处采用航空铝板、无磁板做屏蔽材料，抑制局部过热影响使其运行温度小于或达到国家标准，从而保证调压整流变压器及整流装置的安全运行。

以上对本申请所提供的一种调压整流变压器进行了详细介绍。说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，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。

Claims (9)

1.一种调压整流变压器，其特征在于，包括：细调绕组、粗调绕组、高压绕组、低压绕组、调压开关装置、硅整流二极管：

所述粗调绕组的第一端连接所述调压整流变压器的高压绕组第二端；所述高压绕组第一端连接调压整流变压器输入端，所述粗调绕组第二端连接所述细调绕组的第一端，用于实现所述调压整流变压器的调压，对输入电压进行调压，所述细调绕组的第二端通过有载调压开关连接成Y形结构，用于将调压后的电压传输至所述高压绕组；

所述高压绕组将调压后的电压传导至所述低压绕组，用于实现电压、电流的变换，所述低压绕组与所述硅整流二极管连接，并连接所述调压整流变压器的输出端，实现对输出电流的整流；

所述调压开关装置分别与所述粗细调绕组的控制端和所述高压绕组的控制端连接，用于实现对所述粗细调绕组和所述高压绕组的控制。

2.根据权利要求1所述的调压整流变压器，其特征在于，所述调压开关装置包括有载调压开关和无励磁开关：

所述有载调压开关与所述粗细调绕组的控制端连接，用于实现调压，所述无励磁开关与所述高压绕组的控制端连接，用于调整高压绕组的电流适应范围，以实现大范围输出。

3.根据权利要求2所述的调压整流变压器，其特征在于，所述高压绕组采用电容分布的连续式布线绕制。

4.根据权利要求3所述的调压整流变压器，其特征在于，所述低压绕组采用双饼式多路并联的方式布线绕制。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的调压整流变压器，其特征在于，还包括：变压器油箱以及冷却装置；

所述变压器油箱的进油口将变压器油分别送到所述粗调绕组的第一端，以及所述高压绕组的第一端，所述变压器油箱的出油口连接所述冷却装置；作为所述的调压整流变压器运行时散热的冷却设备。

6.根据权利要求5所述的调压整流变压器，其特征在于，还包括：采集装置，所述采集装置设置于所述粗调绕组、所述细调绕组、所述高压绕组以及所述低压绕组的线圈上，用于对油流分布与绕组温度场进行采集，并将采集得到的数据发送至计算机，以便于确认出所述细调绕组，所述粗调绕组以及所述高压绕组和所述低压绕组的温升。

7.根据权利要求6所述的调压整流变压器，其特征在于，所述粗调绕组、所述细调绕组、所述高压绕组以及所述低压绕组均采用五柱铁芯，单器身，变磁通的形式。

8.根据权利要求6或7所述的调压整流变压器，其特征在于，还包括：整流柜；

所述整流柜连接所述变压器油箱，用于保证所述变压器油箱中的电流稳定。

9.根据权利要求8所述的调压整流变压器，其特征在于，所述调压整流变压器的出线结构件及漏磁集中处采用航空铝板、无磁板做屏蔽材料。

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