CN209388831U - 移相整流变压器以及大容量高压移相整流变压器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种移相整流变压器以及大容量高压移相整流变压器，该移相整流变压器具有三相五柱结构，包括三个平行的磁铁芯柱及与其平行的两个旁轭，并通过上、下铁轭连接，构成磁回路，磁铁芯柱上套设输入绕组与输出绕组，其中，输入绕组组成一组高压三相星型联结绕组，输出绕组组成至少两组延边三角形移相绕组，大容量移相整流变压器由多个上述移相整流变压器并联而成，轴向布置具有更好的散热效果，同时降低了整体高度，便于运输，维护和安装。

Description

移相整流变压器以及大容量高压移相整流变压器

技术领域

本实用新型涉及了一种移相整流变压器，特别涉及一种大容量高压移相整流变压器。

背景技术

大容量高压移相整流变压器通常采用多个小容量的移相整流变压器并联供电的方式来实现，因此在设计大容量高压移相整流变压器时，需要考虑运输高度和散热问题。大容量高压移向整流变压器通常在整机的顶部设置有风冷散热系统，当大容量高压移相整流变压器的容量大于10MVA时，整机高度已接近或超过国家关于运输物高度的限定值。由于限高原因，有时需要将顶部的风冷散热设备拆除后进行运输，这对运输、安装大容量高压移相整流变压器的过程带来了许多不便。除了整机高度过高给运输和安装带来的不便以外，在风冷散热系统中，由于移相整流变压器过高，其励磁线圈的长度也会相应的增加，使得风道的长度变长，在风冷散热系统中，风道的长度和对风的阻力成正比关系，风道越长，风阻就越大，风压在励磁线圈中的损耗越大，散热效果不佳。

造成大容量高压移相整流变压器的整体高度过高的一个原因是大容量高压移相整流变压器中单个移相整流变压器通常使用具有三条平行柱体的三相铁芯结构的框架，其框架顶部以及底部的铁轭的宽度较宽。这是为了使得该框架在励磁过程中，由三相铁芯与框架的顶部及底部的铁轭组成的磁回路不出现过高的磁通密度，因而需要增加铁轭的宽度，从而造成大容量高压移相整流变压器的整体高度过高。此外，现有的移相整流变压器中还设置有平衡电抗器来消除移相整流变压器中的磁通变化，这使得移相整流变压器的内部结构变得复杂。

因而，在考虑大容量高压移相变压器的设计时，需要考虑大容量高压移相变压器的整体高度，以及更为简单、紧凑的内部结构使得大容量高压移相变压器更便于运输、维护和安装以及获得更加的散热效果。

实用新型内容

本实用新型旨在提供一种能够解决上述和/或其它技术问题的移相整流变压器和大容量高压移相整流变压器，能够使得大容量高压移相变压器具有便于运输、维护、安装，获得更加的散热效果以及高质量的电压输出。

第一方面，本实用新型提供了一种移相整流变压器，其包括：变压器框架，所述变压器框架包括三个磁铁芯柱、上、下铁轭以及两个旁轭，所述三个磁铁芯柱和所述两个旁轭相互间隔设置，且所述两个旁轭分别位于所述三个磁铁芯柱的两侧，输入绕组，围绕于三个磁铁芯柱，输出绕组，围绕于三个磁铁芯柱，并能够与所述输入绕组产生磁感应，其中，所述输入绕组组成一个高压三相星型联结绕组，所述输出绕组组成至少两组延边三角形移相绕组，所述上、下旁轭与所述三个磁铁芯柱和所述铁轭组成磁回路。因为旁轭与三相铁芯和铁轭组成磁回路，因而可以在保证稳定的磁通密度的情况下，缩小铁轭的宽度达到降低移向整流变压器的整体高度，又因在二次侧输出绕组使用了延边三角形移相绕组的方式，二次绕组相互间形成谐波电流通路，降低了谐波电流对一次侧电网的影响。

可选地，该移相整流变压器还包括多个电桥型二极管整流器，所述电桥型二极管整流器与所述延边三角形移相绕组对应设置，所述电桥型二极管整流器的一端连接于所述延边三角形移相绕组的输出端，所述电桥型二极管整流器另一端连接外部用电设备。

第二方面，本实用新型还提供了一种大容量高压移相整流变压器，其包括：变压器框架，所述变压器框架包括三个磁铁芯柱、上、下铁轭以及两个旁轭，所述三个磁铁芯柱和所述两个旁轭相互间隔设置，且所述两个旁轭分别位于所述三个磁铁芯柱的两侧，输入绕组，围绕于三个磁铁芯柱，至少三组输出绕组，且每组输出绕组围绕于三个磁铁芯柱上，并能够与所述输入绕组产生磁感应，其中，所述输入绕组分别与一组所述输出绕组对应得到三个并联的移相整流变压器，所述输入绕组组成一个高压三相星型联结绕组，所述输出绕组具有至少两组延边三角形移相绕组，所述两个旁轭与所述磁铁芯柱和所述上、下铁轭组成磁回路。因为旁轭与磁铁芯柱和铁轭组成磁回路，因而可以在保证稳定的磁通密度的情况下，缩小铁轭的宽度达到降低移向整流变压器的整体高度，又因在二次侧输出绕组使用了延边三角形移相绕组的方式，二次绕组相互间形成谐波电流通路，降低了谐波电流对一次侧电网的影响。

可选地，该大容量高压移相整流变压器，其中，输出绕组具有八组延边三角形移相绕组时，该大容量高压移相整流变压器还包括：24个功率单元，每8个功率单元对应于一个移相整流变压器并组成一组功率单元组，所述功率单元包括一电桥型二极管整流器以及一一对应设置的开关组件，其中，所述电桥型二极管整流器与所述延边三角形移相绕组一一对应设置，所述电桥型二极管的输入端连接对应的延边三角形移相绕组的输出端，所述开关组件的输入端连接所述电桥型二极管整流器的输出端。

可选地，大容量高压移相整流变压器，开关组件包括一个电桥型绝缘栅极型晶体管开关。

可选地，该大容量高压移相整流变压器，相邻的延边三角形相位绕组间的相位角差为7.5°。

因为旁轭与磁铁芯柱和铁轭组成磁回路，因而可以在保证稳定的磁通密度的情况下，缩小铁轭的宽度达到降低移向整流变压器的整体高度，又因在二次侧输出绕组使用了延边三角形移相绕组的方式，二次绕组相互间形成谐波电流通路，降低了谐波电流对一次侧电网的影响。

附图说明

以下附图仅旨在于对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。其中，

图1是示出根据第一示例性实施例的大容量高压移相整流变压器的整机透视示意图；

图2是示出的根据第一示例性实施例的带旁轭的三相五柱结构的变压器框架的磁回路示意图；

图3是示出的根据第一示例性实施例的带旁轭的三相五柱结构的变压器框架的磁回路示意图；

图4是示出的根据第一示例性实施例的移相整流变压器的绕组向量结构示意图；

图5是示出的根据第一示例性实施例的功率单元的电路结构示意图；

图6是示出的根据第一示例性实施例的功率单元组与电机连接电路结构示意图。

附图标号说明：

10：大容量高压移相变压器 100：变压器框架

101：第一磁铁芯柱 102：第二磁铁芯柱 103：第三磁铁芯柱

104：铁轭 105：旁轭 106：输入绕组

200：移相整流变压器 200a,b,c：第一、第二、第三移相整流变压器

201：第一输出绕组 202：第二输出绕组 203：第三输出绕组

201a,…,h：第一输出绕组的延边三角形移相绕组 202a,…,h：第二输出绕组的延边三角形移相绕组 203a,…,h：第三输出绕组的延边三角形移相绕组

300：第一功率单元组 300a,…,h：第一功率单元组中的功率单元

300’：第一功率单元组 300’a,…,h：第一功率单元组中的功率单元

300”：第一功率单元组 300”a,…,h：第一功率单元组中的功率单元

301：分离型6脉波二极管整流器 302：电桥型IGBT功率开关

400：电机

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式，在各图中相同的标号表示相同的部分。

图1是示出第一示例性实施例的大容量高压移相整流变压器的整机透视示意图。如图 1所示，大容量高压移相整流变压器的整机包括：上夹件，风冷散热系统，上挡风板，下挡风板，调压系统，下夹件，底脚，以及高压移相整流变压器10。其中，高压移向整流变压器可以安装于下夹件之上，风冷散热系统可以设置于上夹件，从上至下对高压移相整流变压器10进行冷却散热。

高压移相整流变压器10可以包括：变压器框架100，该变压器框架100具有五个平行柱体，五个平行柱体中的中间三个平行柱体为磁铁芯柱，可以分别为对应于C相的第一磁铁芯柱101，对应于A相的第二磁铁芯柱102以及对应于B相的第三磁铁芯柱103。两侧的平行柱体可以为旁轭105，磁铁芯柱与旁轭之间可以通过上、下铁轭104连接。

第一磁铁芯柱101、第二磁铁芯柱102以及第三磁铁芯柱103上设置有一输入绕组106，作为一次侧，且输入绕组106的绕组的向量形式为一组高压星型绕组，其之间的相位差为 120°。以本示例性实施例为例，高压移相整流变压器10可以包括三个移相整流变压器(200a， 200b，200c)，分别由上至下为第一移相整流变压器200b、第二移相整流变压器200a以及第一移相整流变压器200c。第一磁铁芯柱101、第二磁铁芯柱102以及第三磁铁芯柱103上还围绕有第一输出绕组201，其对应形成为第一移相整流变压器200b。第二输出绕组202与输入绕组106对应形成为第二移相整流变压器200a，以及第三输出输出绕组203与输入绕组106对应形成为第三移向整流变压器200c，第一输出绕组201、第二输出绕组202以及第三输出绕组203可以与输入绕组106发生磁感应。以本示例性实施例的高压移相整流变压器10为具有48脉整流的电压输出，因此，第一输出绕组201、第二输出绕组202以及第三输出绕组203分别还具有8组向量形式为延边三角形移相绕组。以第一移相整流变压器200b为例，通过每个延边三角形移相绕组201a,…h(图1中B1C-B8C,B1A-B8A以及 B1B-B8B),分别与一分离型6脉波二极管整流器相输入端连接，经由八个分离型6脉波二极管整流器整流后输出，即实现48脉的高压移相整流变压器10。其中，二次侧输出绕组使用了延边三角形移相绕组的方式，二次绕组相互间形成谐波电流通路，降低了谐波电流对一次侧电网的影响。以及单个分离型6脉波二极管整流器属于单个功率单元，此将于后结合附图详细说明。此外，为方便描述，可以记由第一移相整流变压器200b的引出的输出端为B相输出，由第二移向整流变压器200a的引出的输出端为A相输出，可以记由第三移向整流变压器200c的引出的输出端为C相输出。

应当指出的是，高压移相整流变压器10可以是输出48脉整流电压，也可以是12脉整流，18脉整流，24脉整流或更多，如54脉整流等。这取决于移相整流变压器的二次侧输出绕组所具有的延边三角形移相绕组的数量，当输出绕组所具有的延边三角形移相绕组的数量为6时，高压移相整流变压器10可以是输出36脉整流电压，因而移相整流变压器的二次侧输出绕组至少具有2组延边三角形移向绕组。

此外，在高压移向整流变压器10中，每个移相整流变压器200b、200a、200c还包括线包将输入绕组106和第一输出绕组201，第二输出绕组202以及第三输出输出绕组203 进行包裹。

图2是示出的根据一示例性的带旁轭的三相五柱结构的变压器框架的磁回路示意图，图3是示出的根据另一示例性的带旁轭的三相五柱结构的变压器的磁回路示意图。如图2，图3所示，以单个移相整流变压器为例，包括变压器框架100，其具有五个平行柱体，中间三个平行柱体设置为磁铁芯柱，分别为第一磁铁芯柱101、第二磁铁芯柱102以及第三磁铁芯柱103。另两个平行柱体设置为旁轭105，设置在磁铁芯柱的两侧。磁铁芯柱之间、磁铁芯柱与旁轭105之间通过上、下铁轭104连接。磁铁芯柱还包括作为一次侧的输入绕组106以及作为二次侧的输出绕组201，分别围绕于第一磁铁芯柱101、第二磁铁芯柱102 以及第三磁铁芯柱103。输入绕组106可以为一组向量形式为高压星型绕组，输出绕组201 则具有至少两组延边三角形移相绕组，该延边三角形移相绕组的数量决定了输出的整流脉数。每个延边三角形移相绕组可以一一对应的连接一电桥型二极管整流器，该电桥型二极管整流器可以为分离型6脉波的二极管整流器。

在变压器框架100中，当输入绕组与输出绕组之间产生感应磁通，使得第一磁铁芯柱 101、第二磁铁芯柱102、第三磁铁芯柱103与铁轭104和旁轭105组成磁回路。

以图2和图3为例，第一磁铁芯柱101产生的磁通量通过第一磁铁芯柱101、第二磁铁芯柱102、上、下铁轭104以及旁轭105组成的磁回路，并由旁轭105分流部分磁通量。而第二磁铁芯柱102产生的磁通量通过第一磁铁芯柱101、第二磁铁芯柱102，上、下铁轭104组成的磁回路。同理，第三磁铁芯柱102产生的磁通量可以被旁轭105分流。

将具有三相五柱结构的移相整流变压器200与一个三相三柱结构的移相整流变压器作比较，假定在一个三相三柱结构的变压器框架所组成的磁回路与一个带旁轭的三相带旁轭的具有三相五柱结构的变压器框架磁回路，在相同的磁通量且在该两个磁回路中间稳定磁通密度的条件下，一个带旁轭的三相带旁轭的具有三相五柱结构的变压器框架其铁轭的高度有效低于三相三柱结构的变压器框架中的铁轭宽度。这是因为在一个三相三柱结构的变压器框架所组成的磁回路中，只有磁铁芯柱与铁轭组成磁回路，铁轭只能具有足够的宽度才能保持磁通密度的稳定。因而可以不改变性能和技术规格的情况下，一个带旁轭的三相带旁轭的具有三相五柱结构的变压器框架能有效降低了高压移相整流变压器10的整体高度。因而可以使得大容量高压移相整流变压器的整机的整体高度有效降低，使之能够便于运输、安装、维护以及增加散热效率。

图4是示出的根据第一示例性实施例的移相整流变压器的绕组向量结构示意图。如图 4所示，一个具有48脉整流输出的大容量高压移相变压器10，以其中第一移相整流变压器200b为例，一次侧的输入绕组106可以为一组高压星型绕组，二次侧的输出绕组201 具有八组延边三角形移相绕组，图4只示出了第一移相整流变压器200b的8组延边三角形移相绕组201a,…,h。如图4所示，相邻的延边三角形移相绕组201a,…,h相位角差为7.5°。

图5是示出的根据第一示例性实施例的功率单元的电路结构示意图。在一个具有48 脉整流输出的大容量高压移相变压器10中，以第一移相整流变压器200b为例，二次侧的输出绕组201具有八组延边三角形移相绕组201a,…,h，即第一移相整流变压器200b具有8组延边三角形移相绕组201a,…,h，且每个延边三角形移相绕组201a,…,h都一一对应连接于一个功率单元300a,…,h，且每个功率单元300a,..,h都包括一个分离型6脉波二极管整流器301和电桥型IGBT开关302。即与第一移相整流变压器200b对应于8个功率单元300a,…,h，该8个功率单元300a,…,h组成第一功率单元组300。以此类推，第二移相整流变压器200a的第二输出绕组202的延边三角形移相绕组202a,…,h对应连接于8个功率单元300’a,…,h，该8个功率单元300’a,…,h组成第二功率单元组300’以及第三移相整流变压器200c的第三输出绕组203的延边三角形移相绕组203a,…,h对应连接于8个功率单元300”a,…,h，该8个功率单元300”a,…,h组成第三功率单元组300”，因而该大容量高压移相变压器10具有24个功率单元，分成第一功率单元组300，第二功率单元组300’以及第三功率单元组300”。

如图5所示，以其中一组延边三角形移相绕组201c(即图1中的B6C-B6A-B6B绕组)为例，该延边三角形移相绕组201c连接于功率单元300c。功率单元300c包括一个分离型 6脉波二极管整流器301和电桥型IGBT(绝缘栅极型晶体管)开关302。分离型6脉波二极管整流器301的输入端与延边三角形移相绕组201c的三个输出端连接，电桥型IGBT开关302的输入端连接对应的分离型6脉波二极管整流器301，使得第一功率单元组300可以得到一个48脉的整流输出。

图6是示出的根据第一示例性实施例的功率单元组与电机连接电路结构示意图。如图 6所示，本实施例的具有48脉整流输出的大容量高压移相变压器10，分别具有与第一移相整流变压器200b连接的第一功率单元组300，与第二移相整流变压器200a连接的第二功率单元组300’以及与第三移相整流变压器200c连接的第三功率单元组300”。第一功率单元组300的8个功率单元300a,…,h相互串联连接，从而第一功率单元组300具有第一功率单元组输出端和第二功率单元组300’输出端，记第一功率单元组300输出端为公共端，第二功率单元组输出端为B相输出端。以此类推，第二功率单元组300’的8个功率单元 300’a,…,h相互串联连接，从而第二功率单元组300’具有一公共端和A相输出端以及第三功率单元组300”的8个功率单元300”a,…,h相互串联连接，从而第三功率单元组300”具有一公共端和C相输出端。将第一功率单元组300、第二功率单元组300’以及第三功率单元组300”的公共端连接到一个端点，以及将B相输出端、A相输出端以及C相输出端连接到外部电机400进行供电。由于通过设置各个电桥型IGBT开关302的交替工作，使本示例性实施例所提供的大容量高压移相变压器10能对外部电机400提供一个近似正弦波形的电压输出，对电网侧近乎无谐波的影响。

应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式，并非用以限定本实用新型的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作的等同变化、修改与结合，均应属于本实用新型保护的范围。

Claims (6)

1.移相整流变压器，其特征在于，包括：

变压器框架(100)，所述变压器框架(100)包括三个磁铁芯柱(101，102，103)、上、下铁轭(104)以及两个旁轭(105)，所述三个磁铁芯柱(101，102，103)和所述两个旁轭(105)相互间隔设置，且所述两个旁轭(105)分别位于所述三个磁铁芯柱(101，102，103)的两侧；

输入绕组(106)，围绕所述三个磁铁芯柱(101，102，103)；以及

输出绕组(201)，围绕三个磁铁芯柱(101，102，103)，并能够与所述输入绕组(106)产生磁感应；

其中，所述输入绕组(106)组成一个高压三相星型联结绕组，所述输出绕组(201)具有至少两组延边三角形移相绕组，所述两个旁轭(105)与所述三个磁铁芯柱(101，102，103)和所述上、下铁轭(104)组成磁回路。

2.如权利要求1所述的移相整流变压器，其特征在于，还包括：

多个电桥型二极管整流器(301)，所述电桥型二极管整流器(301)与所述延边三角形移相绕组一一对应设置，所述电桥型二极管整流器(301)的一端连接于所述延边三角形移相绕组的输出端，所述电桥型二极管整流器(301)另一端连接外部用电设备。

3.一种大容量高压移相整流变压器，其特征在于，包括：

变压器框架(100)，所述变压器框架(100)包括三个磁铁芯柱(101，102，103)、上、下铁轭(104)以及两个旁轭(105)，所述三个磁铁芯柱(101，102，103)和所述两个旁轭(105)相互间隔设置，且所述两个旁轭(105)分别位于所述三个磁铁芯柱(101，102，103)的两侧；

输入绕组(106)，围绕三个磁铁芯柱(101，102，103)；以及

至少三组输出绕组(201，202，203)，且每组输出绕组(201，202，203)围绕于于三个磁铁芯柱(101，102，103)，并能够与所述输入绕组(106)产生磁感应的位置；

其中，所述输入绕组(106)分别与一组所述输出绕组(201，202，203)对应而形成三个并联的移相整流变压器(200a，200b，200c)，所述输入绕组(106)组成一个高压三相星型联结绕组，所述输出绕组(201，202，203)具有至少两组延边三角形移相绕组，所述两个旁轭(105)与所述三个磁铁芯柱(101，102，103)和所述上、下铁轭(104)组成磁回路。

4.如权利要求3所述的大容量高压移相整流变压器，其特征在于，其中，所述延边三角形移相绕组的数量为8组，所述大容量高压移相整流变压器还包括：24个功率单元(300a,…,h，300’a,…,h，300’a,…,h)，每8个功率单元(300a,…,h，300’a,…,h，300’a,…,h)对应于一个移相整流变压器并组成一组功率单元组(300，300’，300”)，形成第一功率单元组(300)、第二功率单元组(300’)以及第三功率单元组(300”)，所述功率单元(300a,…,h，300’a,…,h，300’a,…,h)包括一电桥型二极管整流器(301)以及一一对应设置的开关组件，其中，所述电桥型二极管整流器(301)与所述延边三角形移相绕组(201a,…,h，202a,…,h，203a,…,h)一一对应设置，所述电桥型二极管整流器(301)的输入端连接对应的延边三角形移相绕组(201a,…,h，202a,…,h，203a,…,h)的输出端，所述开关组件的输入端于所述电桥型二极管整流器(301)的输出端连接。

5.如权利要求4所述的大容量高压移相整流变压器，其特征在于，所述开关组件包括一个电桥型绝缘栅极型晶体管开关(302)。

6.如权利要求4所述的大容量高压移相整流变压器，其特征在于，相邻的延边三角形相位绕组间的相位角差为7.5°。