CN204706449U - 一种18脉波自耦移相整流变压器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种18脉波自耦移相整流变压器，所述变压器包括变压器框架和绕组，其中变压器框架包括三个相互平行排列的铁芯柱；绕组包括各自包含五部分的A相绕组、B相绕组和C相绕组，所述三相绕组分别以同一方向绕制在三个相互平行排列的铁芯柱上，并且各相绕组的五部分绕组匝数满足：W₁+W₂+W₃＝N₂，W₁+W₂＝N₁，本实用新型基于电磁滤波原理，提供了一种采用自耦连接方式连接的18脉波自耦移相整流变压器，与传统18脉波整流变压器相比，其不仅能够有效抑制谐波，而且减小了变压器的体积和生产成本。

Description

一种18脉波自耦移相整流变压器

技术领域

本实用新型涉及一种变压器，尤其涉及的是一种基于电磁滤波原理的18脉波自耦移相整流变压器。

背景技术

随着当今社会变频调速技术的成熟发展，以及非线性负荷的大量增加，对电网的电能质量、安全和可靠运行的要求也不断增加。其中变压器不仅需要起到整流、移相、隔离的作用，还要承担抑制谐波的责任。传统的隔离式18脉波整流变压器通常使用独立的一次侧绕组和二次侧绕组，以便通过初级线圈和次级线圈的电磁耦合来传递能量，其初级线圈和次级线圈没有直接的电联系。此类变压器原理简单，能够允许较大的电压变化率，因此应用十分普遍。但由于其需要彼此独立的两个绕组，需要占用较大的体积，从而需要很大的成本。因此，有必要设计一种既能有效抑制谐波，同时又成本低廉、占用体积小的变压器。

自耦变压器属于非隔离型变压器，其初期线圈和次级线圈位于同一个绕组上，通常次级线圈会使触及线圈的一部分。其特点是初级线圈和次级线圈不仅有磁路上的耦合而且还有直接的电联系，这样使得通过磁场耦合传递的电磁容量只占总容量的一部分。随着绕组数量的减少以及线圈性能的合并，使得变压器的有效材料需求量大大减小，从而不仅缩小了体积，还降低了生产成本。

本实用新型基于电磁滤波原理，提供了一种采用自耦连接方式连接的18脉波自耦移相整流变压器，与传统18脉波整流变压器相比，其不仅能够有效抑制谐波，而且减小了变压器的体积和生产成本。

实用新型内容

为了克服现有技术中所存在的缺陷，本实用新型提供了一种18脉波自耦移相整流变压器，该变压器可以有效抑制谐波，减小变压器体积和重量，保证电能质量。

本实用新型的一种18脉波自耦移相整流变压器通过以下技术方案实现：

一种18脉波自耦移相整流变压器，包括变压器框架和绕组，所述变压器框架包括三个相互平行排列的铁芯柱，绕组包括A相绕组、B相绕组和C相绕组；所述A相绕组包括第一部分绕组(A1)、第二部分绕组(A2)、第三部分绕组(A3)、第四部分绕组(A4)和第五部分绕组(A5)；B相绕组包括第一部分绕组(B1)、第二部分绕组(B2)、第三部分绕组(B3)、第四部分绕组(B4)和第五部分绕组(B5)；C相绕组包括第一部分绕组(C1)、第二部分绕组(C2)、第三部分绕组(C3)、第四部分绕组(C4)和第五部分绕组(C5)；其特征在于：所述三相绕组分别以同一方向绕制在三个相互平行排列的铁芯柱上，其中，

A相绕组第一部分绕组(A1)、第二部分绕组(A2)、第三部分绕组(A3)、第四部分绕组(A4)、第五部分绕组(A5)绕制在第一铁芯柱上；

B相绕组第一部分绕组(B1)、第二部分绕组(B2)、第三部分绕组(B3)、第四部分绕组(B4)、第五部分绕组(B5)绕制在第二铁芯柱；

C相绕组第一部分绕组(C1)、第二部分绕组(C2)、第三部分绕组(C3)、第四部分绕组(C4)、第五部分绕组(C5)绕制在第三铁芯柱。

其中，各相绕组的五部分绕组匝数满足：

N1为变压器一次侧等效匝数，N2为变压器二次侧等效匝数，W₁为第一部分绕组的匝数，W₂为第二部分绕组的匝数，W₃为第三部分绕组的匝数，W₄为第四部分绕组的匝数，W₅为第五部分绕组的匝数。

进一步地，当所述变压器一次侧输入相电压与二次侧输出相电压之变比大于同时小于1时，A相绕组第一部分绕组(A1)的首端(A1s)、第二部分绕组(A2)的末端(A2e)、C相绕组第四部分绕组(C4)首端(C4s)、B相绕组第五部分绕组(B5)首端(B5s)相连，A相绕组第二部分绕组(A2)的首端(A2s)与第三部分绕组(A3)的末端(A3e)相连；

A相绕组第二部分绕组(A2)首端(A2s)作为A相绕组输入端，第三部分绕组(A3)首端(A3s)作为A相绕组第一输出端(a0)，C相绕组第四部分绕组(C4)末端(C4e)作为A相绕组第二输出端(a1)，B相绕组第五部分绕组(B5)末端(B5e)作为A相绕组第三输出端(a2)；

B相绕组以及C相绕组的连接方式与A相绕组的连接方式相同，且A相绕组的第一部分绕组(A1)的末端(A1e)、B相绕组的第一部分绕组(B1)的末端(B1e)、C相绕组的第一部分绕组(C1)的末端(C1e)连接在一起构成中性线n。

进一步地，C相绕组第四部分绕组(C4)末端(C4e)输出电压超前A相绕组第三部分绕组(A3)首端(A3s)输出电压的相位40度，B相绕组第五部分绕组(B5)末端(B5e)输出电压滞后A相绕组第三部分绕组(A3)首端(A3s)输出电压的相位40度；

A相绕组第四部分绕组(A4)末端(A4e)输出电压超前B相绕组第三部分绕组(B3)首端(B3s)输出电压的相位40度，C相绕组第五部分绕组(C5)末端(C5e)输出电压滞后B相绕组第三部分绕组(B3)首端(B3s)输出电压的相位40度；

B相绕组第四部分绕组(B4)末端(B4e)输出电压超前C相绕组第三部分绕组(C3)首端(C3s)输出电压的相位40度，A相绕组第五部分绕组(A5)末端(A5e)输出电压滞后C相绕组第三部分绕组(C3)首端(C3s)输出电压的相位40度；

所述A相绕组、B相绕组、C相绕组的第三部分绕组首端的输出电压之间的相位互差120度；

所述A相绕组、B相绕组、C相绕组的第四部分绕组末端的输出电压之间的相位互差120度；

所述A相绕组、B相绕组、C相绕组的第五部分绕组末端输出电压之间的相位互差120度。

进一步地，所述变压器框架进一步包括两个旁轭。

由于采用以上技术方案，本实用新型与现有技术相比具有如下优点：

1.抑制电压器输出电压的畸变，可消除3倍次及5、7、17、19次谐波，改善二次侧谐波对一次侧谐波造成的影响；

2.采用自耦连接方式，减小了变压器体积和重量，降低了生产成本。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明：

图1是本实用新型的变压器绕组结构示意图；

图2是本实用新型的变压器绕组连接示意图；

图3是本实用新型的变压器A相绕组的输入电压和输出电压矢量图；

图4是本实用新型的变压器三相绕组的输入电压和输出电压矢量图；

图5是本实用新型的变压器绕组的匝数匹配关系图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和实施例，对本实用新型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实用新型，并不用于限定本。

图1和图2分别是本实用新型的变压器绕组结构示意图和连接示意图。如图所示，一种18脉波自耦移相整流变压器包括变压器框架和绕组，其中变压器框架包括三个相互平行排列的铁芯柱，绕组包括A相绕组、B相绕组和C相绕组；A相绕组包括第一部分绕组A1、第二部分绕组A2、第三部分绕组A3、第四部分绕组A4和第五部分绕组A5；B相绕组包括第一部分绕组B1、第二部分绕组B2、第三部分绕组B3、第四部分绕组B4和第五部分绕组B5；C相绕组包括第一部分绕组C1、第二部分绕组C2、第三部分绕组C3、第四部分绕组C4和第五部分绕组C5。进一步地，变压器的三相绕组分别绕制在三个相互平行排列的铁芯柱上，其中，

A相绕组第一部分绕组(A1)、第二部分绕组(A2)、第三部分绕组(A3)、第四部分绕组(A4)、第五部分绕组(A5)绕制在第一铁芯柱上；

B相绕组第一部分绕组(B1)、第二部分绕组(B2)、第三部分绕组(B3)、第四部分绕组(B4)、第五部分绕组(B5)绕制在第二铁芯柱；

C相绕组第一部分绕组(C1)、第二部分绕组(C2)、第三部分绕组(C3)、第四部分绕组(C4)、第五部分绕组(C5)绕制在第三铁芯柱。

图2是本实用新型变压器绕组连接示意图。如图2所示，当变压器一次侧输入相电压与二次侧输出相电压之变比大于同时小于1时，A相绕组第一部分绕组(A1)的首端(A1s)、第二部分绕组(A2)的末端(A2e)、C相绕组第四部分绕组(C4)首端(C4s)、B相绕组第五部分绕组(B5)首端(B5s)相连，A相绕组第二部分绕组(A2)的首端(A2s)与第三部分绕组(A3)的末端(A3e)相连；

A相绕组第二部分绕组(A2)首端(A2s)作为A相绕组输入端，第三部分绕组(A3)首端(A3s)作为A相绕组第一输出端(a0)，C相绕组第四部分绕组(C4)末端(C4e)作为A相绕组第二输出端(a1)，B相绕组第五部分绕组(B5)末端(B5e)作为A相绕组第三输出端(a2)。

B相绕组以及C相绕组的连接方式与A相绕组的连接方式相同，即：

B相绕组第一部分绕组(B1)的首端(B1s)、第二部分绕组(B2)的末端(B2e)、A相绕组第四部分绕组(A4)首端(A4s)、C相绕组第五部分绕组(C5)首端(C5s)相连，B相绕组第二部分绕组(B2)的首端(B2s)与第三部分绕组(B3)的末端(B3e)相连；

B相绕组第二部分绕组(B2)首端(B2s)作为B相绕组输入端，第三部分绕组(B3)首端(B3s)作为B相绕组第一输出端(b0)，A相绕组第四部分绕组(A4)末端(A4e)作为B相绕组第二输出端(b1)，C相绕组第五部分绕组(C5)末端(C5e)作为B相绕组第三输出端(b2)。

C相绕组第一部分绕组(C1)的首端(C1s)、第二部分绕组(C2)的末端(C2e)、B相绕组第四部分绕组(B4)首端(B4s)、A相绕组第五部分绕组(A5)首端(A5s)相连，C相绕组第二部分绕组(C2)的首端(C2s)与第三部分绕组(C3)的末端(C3e)相连；

C相绕组第二部分绕组(C2)首端(C2s)作为C相绕组输入端，第三部分绕组(C3)首端(C3s)作为C相绕组第一输出端(c0)，B相绕组第四部分绕组(B4)末端(B4e)作为C相绕组第二输出端(c1)，A相绕组第五部分绕组(A5)末端(A5e)作为C相绕组第三输出端(c2)。

且A相绕组的第一部分绕组(A1)的末端(A1e)、B相绕组的第一部分绕组(B1)的末端(B1e)、C相绕组的第一部分绕组(C1)的末端(C1e)连接在一起构成中性线n。

图3为变压器A相绕组输入电压和输出的电压矢量图，图4为各相绕组输入电压和输出的电压矢量图。如图所示，C相绕组第四部分绕组(C4)末端(C4e)输出电压超前A相绕组第三部分绕组(A3)首端(A3s)输出电压的相位40度，B相绕组第五部分绕组(B5)末端(B5e)输出电压滞后A相绕组第三部分绕组(A3)首端(A3s)输出电压的相位40度；

A相绕组第四部分绕组(A4)末端(A4e)输出电压超前B相绕组第三部分绕组(B3)首端(B3s)输出电压的相位40度，C相绕组第五部分绕组(C5)末端(C5e)输出电压滞后B相绕组第三部分绕组(B3)首端(B3s)输出电压的相位40度；

B相绕组第四部分绕组(B4)末端(B4e)输出电压超前C相绕组第三部分绕组(C3)首端(C3s)输出电压的相位40度，A相绕组第五部分绕组(A5)末端(A5e)输出电压滞后C相绕组第三部分绕组(C3)首端(C3s)输出电压的相位40度；

A相绕组、B相绕组、C相绕组的第三部分绕组首端的输出电压之间的相位互差120度；

A相绕组、B相绕组、C相绕组的第四部分绕组末端的输出电压之间的相位互差120度；

A相绕组、B相绕组、C相绕组的第五部分绕组末端输出电压之间的相位互差120度。

图5为变压器各部分绕组匝数之间的向量关系图，设定变压器的一次侧和二次侧的相电压之比为U_1e/U_2e，一次侧绕组的额定等效匝数为N₁，二次侧绕组的额定等效匝数为N₂，且满足：

$\frac{N_2}{N_1}=\frac{U_{2e}}{U_{1e}},$

每相绕组所包括的五部分绕组绕制方向相同且满足：

N₁为变压器一次侧等效匝数，N2为变压器二次侧等效匝数，W₁为第一部分绕组的匝数，W₂为第二部分绕组的匝数，W₃为第三部分绕组的匝数，W₄为第四部分绕组的匝数，W₅为第五部分绕组的匝数。

在本文实施例中，所采用的变压器框架，其结构可以为三个相互平行排列的铁芯柱，也可以是三个相互平行排列的铁芯柱加两个旁轭的框架结构。

以上实施例仅表达了本实用新型的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (4)

1.一种18脉波自耦移相整流变压器，包括变压器框架和绕组，所述变压器框架包括三个相互平行排列的铁芯柱，绕组包括A相绕组、B相绕组和C相绕组；所述A相绕组包括第一部分绕组(A1)、第二部分绕组(A2)、第三部分绕组(A3)、第四部分绕组(A4)和第五部分绕组(A5)；B相绕组包括第一部分绕组(B1)、第二部分绕组(B2)、第三部分绕组(B3)、第四部分绕组(B4)和第五部分绕组(B5)；C相绕组包括第一部分绕组(C1)、第二部分绕组(C2)、第三部分绕组(C3)、第四部分绕组(C4)和第五部分绕组(C5)；其特征在于：所述三相绕组分别以同一方向绕制在三个相互平行排列的铁芯柱上，其中，

A相绕组第一部分绕组(A1)、第二部分绕组(A2)、第三部分绕组(A3)、第四部分绕组(A4)、第五部分绕组(A5)绕制在第一铁芯柱上；

B相绕组第一部分绕组(B1)、第二部分绕组(B2)、第三部分绕组(B3)、第四部分绕组(B4)、第五部分绕组(B5)绕制在第二铁芯柱；

C相绕组第一部分绕组(C1)、第二部分绕组(C2)、第三部分绕组(C3)、第四部分绕组(C4)、第五部分绕组(C5)绕制在第三铁芯柱；

其中，各相绕组的五部分绕组匝数满足：

W₁+W₂+W₃＝N₂，W₁+W₂＝N₁，

N₁为变压器一次侧等效匝数，N₂为变压器二次侧等效匝数，W₁为第一部分绕组的匝数，W₂为第二部分绕组的匝数，W₃为第三部分绕组的匝数，W₄为第四部分绕组的匝数，W₅为第五部分绕组的匝数。

2.根据权利要求1所述的一种18脉波自耦移相整流变压器，其特征在于：当所述变压器一次侧输入相电压与二次侧输出相电压之变比大于同时小于1时，A相绕组第一部分绕组(A1)的首端(A1s)、第二部分绕组(A2)的末端(A2e)、C相绕组第四部分绕组(C4)首端(C4s)、B相绕组第五部分绕组(B5)首端(B5s)相连，A相绕组第二部分绕组(A2)的首端(A2s)与第三部分绕组(A3)的末端(A3e)相连；

A相绕组第二部分绕组(A2)首端(A2s)作为A相绕组输入端，第三部分绕组(A3)首端(A3s)作为A相绕组第一输出端(a0)，C相绕组第四部分绕组(C4)末端(C4e)作为A相绕组第二输出端(a1)，B相绕组第五部分绕组(B5)末端(B5e)作为A相绕组第三输出端(a2)；

B相绕组以及C相绕组的连接方式与A相绕组的连接方式相同，且A相绕组的第一部分绕组(A1)的末端(A1e)、B相绕组的第一部分绕组(B1)的末端(B1e)、C相绕组的第一部分绕组(C1)的末端(C1e)连接在一起构成中性线n。

3.根据权利要求1至2所述的任意一种18脉波自耦移相整流变压器，其特征在于：

C相绕组第四部分绕组(C4)末端(C4e)输出电压超前A相绕组第三部分绕组(A3)首端(A3s)输出电压的相位40度，B相绕组第五部分绕组(B5)末端(B5e)输出电压滞后A相绕组第三部分绕组(A3)首端(A3s)输出电压的相位40度；

A相绕组第四部分绕组(A4)末端(A4e)输出电压超前B相绕组第三部分绕组(B3)首端(B3s)输出电压的相位40度，C相绕组第五部分绕组(C5)末端(C5e)输出电压滞后B相绕组第三部分绕组(B3)首端(B3s)输出电压的相位40度；

B相绕组第四部分绕组(B4)末端(B4e)输出电压超前C相绕组第三部分绕组(C3)首端(C3s)输出电压的相位40度，A相绕组第五部分绕组(A5)末端(A5e)输出电压滞后C相绕组第三部分绕组(C3)首端(C3s)输出电压的相位40度；

所述A相绕组、B相绕组、C相绕组的第三部分绕组首端的输出电压之间的相位互差120度；

所述A相绕组、B相绕组、C相绕组的第四部分绕组末端的输出电压之间的相位互差120度；

所述A相绕组、B相绕组、C相绕组的第五部分绕组末端输出电压之间的相位互差120度。

4.根据权利要求3所述的一种18脉波自耦移相整流变压器，其特征在于：所述变压器框架进一步包括两个旁轭。