CN205354837U - 自耦变压器和变频器输出系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种自耦变压器和变频器输出系统。该自耦变压器(10)与一变频器(5)的一输出端连接，该自耦变压器(10)包括：一铁芯(1)；一原边绕组(2)；一副边绕组(3)；所述原边绕组(2)布置在所述铁芯(1)的内侧，所述副边绕组(3)布置在所述铁芯(1)的外侧。所述变频器输出系统包括一变频器及上述的自耦变压器。本实用新型可以降低变频器输出侧的体积，而且降低成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及变压器技术领域，特别是涉及一种自耦变压器和变频器输出系统。
背景技术
随着工业自动化程度的不断提高，变频器(Variable-frequencyDrive，VFD)得到了非常广泛的应用。变频器是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率来控制交流电动机的电力控制设备。变频器主要由整流(交流变直流)单元、滤波单元、逆变(直流变交流)单元、制动单元、驱动单元、检测单元、微处理单元等组成。变频器还有很多的保护功能，如过流、过压、过载保护等等。
当变频器驱动多种电压等级的电机负载时，如果变频器不能满足相应的输出电压或全功率输出，通常在变频器的输出端连接起升压/降压作用的隔离变压器(IsolationTransformer)。然而，隔离变压器的原边绕组与副边绕组完全对立，具有体积较大的缺点，导致变频器输出侧的体积较大。
而且，当变频器在低频驱动电机时，为了产生感应电压，隔离变压器的磁密取值较低，从而导致铁芯较大和主材使用量较大，显著提高了成本。
实用新型内容
本实用新型实施方式提出一种自耦变压器和变频器输出系统，从而降低变频器输出侧的体积。
根据本实用新型的一个实施方式，一种自耦变压器，该自耦变压器与一变频器的输出端连接，该自耦变压器包括：
一铁芯；
一原边绕组；
一副边绕组；
所述原边绕组布置在铁芯的内侧，所述副边绕组布置在铁芯的外侧。
在一个实施方式中，所述原边绕组为三角形接法。
在一个实施方式中，所述副边绕组为曲折线接法。
在一个实施方式中，所述副边绕组包含至少两个串联绕组。
在一个实施方式中，所述副边绕组包含第一串联绕组和第二串联绕组；
所述第一串联绕组布置在原边绕组与第二串联绕组之间；
所述第二串联绕组布置在所述第一串联绕组的外侧。
在一个实施方式中，还包括：
一绝缘材质，布置在所述原边绕组与副边绕组之间。
根据本实用新型的另一个实施方式，一种变频器输出系统，包括：
一变频器；
一自耦变压器，与所述变频器的一输出端连接；
其中所述自耦变压器包括：铁芯；原边绕组；副边绕组；原边绕组布置在铁芯的内侧，副边绕组布置在铁芯的外侧。
在一个实施方式中，所述原边绕组为三角形接法；所述副边绕组为曲折线接法。
在一个实施方式中，所述副边绕组包含一第一串联绕组和一第二串联绕组；
所述第一串联绕组布置在原边绕组与第二串联绕组之间；
所述第二串联绕组布置在所述第一串联绕组的外侧。
在一个实施方式中，还包括：
一绝缘材质，布置在所述原边绕组与副边绕组之间。
从上述技术方案可以看出，不同于现有技术中在变频器的输出端连接隔离变压器，本实用新型实施方式在变频器的输出端连接自耦变压器。由于自耦变压器的输出和输入共用同一绕组，因此本实用新型可以降低变频器输出侧的体积。
而且，由于自耦变压器在低频时相当于长导线，本实用新型还可以克服低频电磁感应，并保证低频电压输出。相对于同等性能的隔离变压器，本实用新型可以显著改善变频器的输出性能，而且材料成本上也有显著改进。
另外，本实用新型的自耦变压器具体可以采用Dz接法，从而原边和副边的相位保持一致。
附图说明
图1为根据本实用新型实施方式的自耦变压器的示范性结构图。
图2为根据本实用新型实施方式，三段式结构的自耦变压器的联结组布置图。
图3为图2所示自耦变压器采用Dz接法的自耦联结组别示意图。
图4为图2所示的自耦变压器采用Dz接法的绕组接法示意图。
图5为图4所示自耦变压器绕组的原副边电压相位关系示意图。
图6为根据本实用新型实施方式变频器输出系统的结构图。
具体实施方式
为了使本实用新型的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施方式，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方式仅仅用以阐述性说明本实用新型，并不用于限定本实用新型的保护范围。
为了描述上的简洁和直观，下文通过描述若干代表性的实施方式来对本实用新型的方案进行阐述。实施方式中大量的细节仅用于帮助理解本实用新型的方案。但是很明显，本实用新型的技术方案实现时可以不局限于这些细节。为了避免不必要地模糊了本实用新型的方案，一些实施方式没有进行细致地描述，而是仅给出了框架。下文中，“包括”是指“包括但不限于”，“根据……”是指“至少根据……，但不限于仅根据……”。由于汉语的语言习惯，下文中没有特别指出一个成分的数量时，意味着该成分可以是一个也可以是多个，或可理解为至少一个。
现有技术在变频器的输出端连接隔离变压器。隔离变压器通过原边绕组与副边绕组的电磁耦合传递能量，而原边绕组与副边绕组之间没有直接的电联系。
不同于现有技术中在变频器的输出端连接隔离变压器，本实用新型在变频器的输出端连接自耦变压器。自耦变压器是输出和输入共用同一绕组的变压器，原边绕组与副边绕组之间有直接的电联系，其中升压和降压可以用不同的抽头来实现。通常把自耦变压器中同时属于原边和副边的那部分绕组称为公共绕组，其余部分绕组称为串联绕组。
图1为根据本实用新型实施方式的自耦变压器的示范性结构图。
如图1所示，自耦变压器10与变频器5的输出端连接，用于对变频器5的输出电压执行升压/降压作用。自耦变压器10包括：
铁芯1；
原边绕组2；
副边绕组3；其中：
原边绕组2布置在铁芯1的内侧，副边绕组3布置在铁芯1的外侧。
铁芯1是自耦变压器10的磁路部分，用于将一次电路的电能转换为磁能，并将自身的磁能转换为二次电路的电能，是能量转换的媒介。铁芯1通常包括铁芯柱和铁轭，在铁芯柱上可以套接原边绕组2和副边绕组3，而铁轭将铁芯柱连接起来，从而形成闭合磁路。
原边绕组2和副边绕组3是自耦变压器10的电路部分，可以由铜或铝的绝缘导线绕成。举例，可以将原边绕组2和副边绕组3做成圆筒形状，且同轴心地套在铁芯柱上，其中副边绕组3的直径大于原边绕组2。而且，原边绕组2和副边绕组3可以通过圆筒式、螺旋式、连续式或纠结式等方式绕制。
可见，本实用新型在变频器5的输出端连接自耦变压器10。自耦变压器10的输出和输入共用同一绕组，因此本实用新型可以降低变频器5的输出侧的体积。而且，由于自耦变压器10在低频时相当于长导线，本实用新型还可以克服低频电磁感应，从而保证变频器5的低频电压输出。相比于同等性能的隔离变压器，本实用新型可以显著改善变频器5的输出性能，而且材料成本上也有显著改进。
而且，本实用新型通过将原边绕组2与副边绕组3分开布置，有利于自偶变压器10的散热以及易于调整变压器短路阻抗，并且有利于原边绕组2与副边绕组3的各自绝缘。
在一个实施方式中，原边绕组2具体采用三角形(D)接法。在一个实施方式中，副边绕组3具体采用曲折线(z)接法。更优选地，原边绕组2具体采用三角形接法，而且同时副边绕组3具体采用曲折线接法，即自耦变压器10为Dz接法。通过Dz接法，还可以使得自耦变压器10的原副边绕组的相位保持一致。
如果不考虑保持原副边绕组的相位一致，本实用新型的自耦变压器10还可以采用其它接法，比如Yz接法、Dy接法、Zz接法，等等。在Yz接法中，原边绕组2具体采用星形(Y)接法，副边绕组3具体采用曲折线接法。在Dy接法中，原边绕组2具体采用三角形接法，副边绕组3具体采用星形接法。在Zz接法中，原边绕组2具体采用曲折线接法，副边绕组3具体采用曲折线接法。
以上示范性描述了原边绕组2和副边绕组3的具体接法，本领域技术人员可以意识到，这种描述仅是示范性的，并不用于对本实用新型的保护范围进行限定。
在一个实施方式中，副边绕组3可以包含多个(至少两个)串联绕组。
在一个实施方式中，在原边绕组2与副边绕组3之间布置有绝缘材质4，从而增加绕组之间的绝缘性。更优选地，绝缘材质4具体实施为绝缘筒。
本实用新型的自耦变压器10还可以包括油箱、冷却装置、保护装置和出线装置等附加设备。而且，可以将本实用新型的自耦变压器10具体实施为多种形态，比如：三相三铁芯柱式自耦变压器、三相五铁芯柱式自耦变压器、单相壳式自耦变压器，等等。
以上示范性描述了自耦变压器10的具体实施方式，本领域技术人员可以意识到，这种描述仅是示范性的，并不用于对本实用新型的保护范围进行限定。
基于图1所示自耦变压器结构，副边绕组3可以具体实施为两个串联绕组，从而构成三段式结构的自耦变压器。
图2为根据本实用新型实施方式，三段式结构的自耦变压器的联结组布置图。
如图2所示，该自耦变压器包括：铁芯1、原边绕组2、副边绕组3以及布置在原边绕组2和副边绕组3之间的绝缘筒4。
原边绕组2布置在铁芯1的内侧，副边绕组3包括第一串联绕组31和第二串联绕组32。第二串联绕组32布置在铁芯1的最外侧，第一串联绕组31布置在原边绕组2与第二串联绕组32之间。基于三段式结构，原边绕组2、第一串联绕组31和第二串联绕组32的绕组绝缘可以分别独立设计。
原边绕组2采用D接法，副边绕组3采用z接法。图3为图2所示自耦变压器采用Dz接法的自耦联结组别示意图。由图3可见，自耦变压器的输入与输出的线电压相位角一致，从而提高了输出性能，并节约了主材成本。
图4为图2所示的自耦变压器采用Dz接法的绕组接法示意图，其中自耦变压器实施为三相三铁芯柱式。
如图4所示，自偶变压器原副边绕组分为三段，其中a-x，b-y，c-z为原边绕组，接法为D接法；a’-x’，b’-y’，c’-z’和A-X，B-Y，C-Z分别为两个串联绕组，为z接法。
具体地：A-X，a’-x’,a-x这三个绕组布置在第一个铁芯柱上，分为上中下三层；B-Y，b’-y’，b-y这三个绕组布置在第二个铁芯柱上，分为上中下三层；C-Z，c’-z’，c-z这三个绕组布置在第三个铁芯柱上，分为上中下三层。原边a-x绕组的x端连接原边b-y的b端，原边b-y的y端连接原边c-z的c端，从而原边a-b-c三相构成D接法。
原边a-x端的a端连接串联绕组c’-z’的z’端，而串联绕组c’-z’和串联绕组c-z的同名端(图4中同名端示意为*)相位相反，与原边绕组a-x的相位相差120度，串联绕组c’-z’构成c-z的z接绕组。串联绕组c’-z’的c’端连接副边绕组A-X的X端，而且A-X的同名端和a-x同名端一致，因此A-X的相位和a-x相位保持一致。类似地，B-Y的相位和b-y相位一致；C-Z的相位和c-z相位一致。
通过图4所示Dz接法，原边绕组与副边绕组的相位可以保持一致。图5为图4所示自耦变压器绕组的原副边电压相位关系示意图。由图5可见，原边a-b-c的三相电压相位和副边A-B-C的三相电压相位一致。
以上在图2-图5中以副边绕组包含两个串联绕组为实例，详细描述了本实用新型。实际上，本领域技术人员可以意识到，副边绕组还可以包含更多数目的串联绕组，本实用新型对此并无限定。
基于上述详细说明。本实用新型还提出了一种变频器输出系统。
图6为根据本实用新型实施方式变频器输出系统的结构图。
如图6所示，变频器输出系统11，包括：
变频器5；
自耦变压器10，与变频器5的输出端连接；
其中自耦变压器10包括：铁芯1；原边绕组2；副边绕组3；原边绕组2布置在铁芯1的内侧，副边绕组3布置在铁芯1的外侧。
在一个实施方式中，原边绕组2为三角形接法；副边绕组3为曲折线接法。
在一个实施方式中，变频器输出系统11，还包括：
布置在原边绕组2与副边绕组3之间的绝缘材质4。
在一个实施方式中，副边绕组3包含第一串联绕组31和第二串联绕组32；第一串联绕组31布置在原边绕组2与第二串联绕组32之间；第二串联绕组32布置在第一串联绕组31的外侧。
综上所述，在本实用新型实施方式中，不同于现有技术中在变频器的输出端连接隔离变压器，本实用新型在变频器的输出端连接自耦变压器。由于自耦变压器的输出和输入共用同一绕组，因此本实用新型可以降低变频器输出侧的体积。而且，由于自耦变压器在低频时相当于长导线，本实用新型还可以克服低频电磁感应，并保证低频电压输出。
另外，本实用新型的自耦变压器可以采用Dz接法，从而原副边的相位保持一致。
相对于同等性能的隔离变压器，本实用新型可以显著改善变频器的输出性能，而且材料成本上也有显著改进。
以上所述，仅为本实用新型的较佳实施方式而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种自耦变压器(10)，其特征在于，该自耦变压器(10)与一变频器(5)的一输出端连接，该自耦变压器(10)包括：
一铁芯(1)；
一原边绕组(2)；
一副边绕组(3)；
所述原边绕组(2)布置在所述铁芯(1)的内侧，所述副边绕组(3)布置在所述铁芯(1)的外侧。
2.根据权利要求1的自耦变压器(10)，其特征在于，所述原边绕组(2)为三角形接法。
3.根据权利要求2的自耦变压器(10)，其特征在于，所述副边绕组(3)为曲折线接法。
4.根据权利要求3的自耦变压器(10)，其特征在于，所述副边绕组(3)包含至少两个串联绕组。
5.根据权利要求3的自耦变压器(10)，其特征在于，所述副边绕组(3)包含一第一串联绕组(31)和一第二串联绕组(32)；
所述第一串联绕组(31)布置在所述原边绕组(2)与所述第二串联绕组(32)之间；
所述第二串联绕组(32)布置在所述第一串联绕组(31)的外侧。
6.根据权利要求1-5中任一项的自耦变压器(10)，其特征在于，还包括：
一绝缘材质(4)，布置在所述原边绕组(2)与所述副边绕组(3)之间。
7.一种变频器输出系统(11)，其特征在于，包括：
一变频器(5)；
一自耦变压器(10)，与所述变频器(5)的一输出端连接；
其中所述自耦变压器(10)包括：一铁芯(1)；一原边绕组(2)；一副边绕组(3)；
所述原边绕组(2)布置在所述铁芯(1)的内侧，所述副边绕组(3)布置在所述铁芯(1)的外侧。
8.根据权利要求7的变频器输出系统(11)，其特征在于，所述原边绕组(2)为三角形接法，所述副边绕组(3)为曲折线接法。
9.根据权利要求8的变频器输出系统(11)，其特征在于，所述副边绕组(3)包含一第一串联绕组(31)和一第二串联绕组(32)；
所述第一串联绕组(31)布置在所述原边绕组(2)与所述第二串联绕组(32)之间；
所述第二串联绕组(32)布置在所述第一串联绕组(31)的外侧。
10.根据权利要求7-9中任一项的变频器输出系统(11)，其特征在于，还包括：
一绝缘材质(4)，布置在所述原边绕组(2)与所述副边绕组(3)之间。
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|---|---|---|---|---|
| CN112289570A (zh) * | 2020-10-28 | 2021-01-29 | 广东电网有限责任公司广州供电局 | 一种延边三角自耦变压器 |
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2015
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