CN211828432U - 一种分裂整流变压器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种分裂整流变压器，包括铁芯、以及绕制在铁芯上的原边绕组和副边绕组，其中，所述原边绕组为单一绕组结构；所述副边绕组包括多个副边分裂绕组，多个所述副边分裂绕组沿所述铁芯辐向依次排列，且各个副边分裂绕组之间相互绝缘，在电气上相互独立；以及每个所述副边分裂绕组包括多个分线圈，各个分线圈串联连接且沿所述铁芯轴向依次排列，且同一个副边分裂绕组的多个所述分线圈在铁芯辐向上错位分布。本实用新型，体积小，结构紧凑且简单，有利于降低生产成本和安装占用空间。

Description

一种分裂整流变压器

技术领域

本实用新型属于变压器技术领域，具体涉及一种分裂整流变压器。

背景技术

相比于普通变压器，使用多分裂变压器不仅可以有效减少设备数量和电缆的用量，整个供电系统的接线形式更为简化，损耗大大降低，系统的效率将得到大幅的提高，而且，可使土建的施工量大大减少，加快了工期，降低了成本。

目前，多分裂变压器一般采用轴向分裂式或辐向分裂式结构，这种结构的多分裂变压器至少存在以下不足：

(1)如图4所示，采用单一的轴向分裂式，变压器高度很高，尺寸大，生产成本高，运输成本高，运输难度大。

(2)如图5所示，采用单一的幅向分裂式，单个线圈的直径将会很大，变压器的尺寸也会很大，再加上现阶段的工艺方面的限制，很难绕制直径很大的线圈，而且，单纯采用辐向结构后，多个低压绕组之间的电容电流将增大，阻抗很难保证均衡，整个系统的稳定性将大大降低。

实用新型内容

针对现有技术存在的以上不足，本实用新型提供一种分裂整流变压器，体积小，结构紧凑且简单，有利于降低生产成本和安装占用空间。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种分裂整流变压器，包括铁芯、以及绕制在铁芯上的原边绕组和副边绕组，其中，

所述副边绕组包括多个副边分裂绕组，多个所述副边分裂绕组沿所述铁芯辐向排列，且各个副边分裂绕组之间相互绝缘，在电气上相互独立；

每个所述副边分裂绕组包括多个分线圈，各个分线圈串联连接且沿所述铁芯轴向依次排列，且同一个副边分裂绕组的多个分线圈在铁芯辐向上错位分布。

优选的，所述副边绕组包括四个副边分裂绕组，分别为第一副边分裂绕组、第二副边分裂绕组、第三副边分裂绕组、第四副边分裂绕组，所述第一副边分裂绕组、所述第二副边分裂绕组、所述第三副边分裂绕组、所述第四副边分裂绕组都包括两个分线圈，分别为第一分线圈和第二分线圈，

各个副边分裂绕组的第一分线圈对应设置在铁芯的上部，并沿铁芯的辐向排列，且处于铁芯轴向上的同一高度；

各个副边分裂绕组的第二分线圈对应设置在铁芯的下部，并沿铁芯的辐向排列，且处于铁芯轴向上的同一高度；以及

任意一个副边分裂绕组的第二分线圈对应处于其它三个副边分裂绕组中的任意一个副边分裂绕组的第一分线圈的下方。

优选的，所述第一副边分裂绕组的第二分线圈处于所述第四副边分裂绕组的第一分线圈的下方；

所述第二副边分裂绕组的第二分线圈处于所述第三副边分裂绕组的第一分线圈的下方；

所述第四副边分裂绕组的第二分线圈处于所述第一副边分裂绕组的第一分线圈的下方；以及

所述第三副边分裂绕组的第二分线圈处于所述第二副边分裂绕组的第一分线圈。

优选的，四个所述副边分裂绕组的结构和尺寸均相同，同一个所述副边分裂绕组的第一分线圈和第二分线圈通过过渡铜排连接。

优选的，同一个所述副边分裂绕组的第一分线圈和第二分线圈的匝数相同。

优选的，所述第一副边分裂绕组、所述第二副边分裂绕组、所述第三副边分裂绕组、所述第四副边分裂绕组均设有独立的首端接头和尾端接头，

同一个副边分裂线圈的首端接头和尾端接头分设在第一分线圈、第二分线圈上。

优选的，所述副边绕组采用两层铜箔一同绕制而成，同匝的两层铜箔之间设置有绝缘层。

优选的，所述原边绕组设于所述副边绕组的外侧。

优选的，所述原边绕组为单一绕组结构。

优选的，所述铁芯为无穿孔螺杆铁心，由高导磁冷轧取向硅钢片叠积而成，

所述铁芯采用45°角全斜五级步进叠片方式叠积而成，并采用拉板及绑扎结构对其进行固定。

本实用新型的有益效果：

(1)通过将副边绕组分裂成呈交错分布的多个副边分裂绕组(比如形成“X”形结构)，并分别绕制成一体，使整个绕组结构更紧凑，绕组填充率更高，不仅可以大大降低多分裂整流变压器的整体尺寸，相比于轴向双分裂结构在轴向上缩减了15％以上，从而降低生产成本、降低运输难度和成本，减少安装占用的空间和难度，进而可极大地提高多分裂整流变压器的经济效益，而且，还可以大大增加原边绕组和副边绕组中的各副边分裂绕组之间的短路阻抗，从而可以更好地限制供电网络的短路电流，提高供电网络的安全性，同时每一分裂绕组(副边分裂绕组)与原边绕组之间的短路阻抗较小且接近相等，运行时，当低压侧任一个副边分裂绕组发生短路时，另外的副边分裂绕组仍能维持较高的电压，从而保证了低压侧上的各支路电流能独立输出而互不影响，并能保证系统公网的平稳运行。

(2)结构上简化为多路输出的普通双绕组式变压器，结构简单，阻抗计算简化，多路副边分裂绕组的阻抗偏差小，损耗低，而且，半穿越运行时安匝平衡性好，不存在局部过热问题。

(3)本实用新型分裂整流变压器特别适合用于大型荒漠、BIPV项目等采用多个子方阵进行并网的光伏发电逆变升压站，它不仅可以增大子方阵的容量，减少子方阵数量，从而大幅提高系统的整体效率，还可以有效减少电站的设备数量和电缆用量，使整个电站系统的接线形式大大简化，损耗大大降低，提高系统的可靠性，具有巨大的经济价值。

附图说明

图1为本实用新型实施例中分裂整流变压器的结构示意图；

图2为本实用新型实施例中副边绕组的结构示意图；

图3为本实用新型实施例中副边绕组结构简化图；

图4为传统的单一轴向分裂的变压器的结构示意图(D1、D2为低压绕组；G为高压绕组)；

图5为传统的单一辐向分裂的变压器的结构示意图(D1、D2为低压绕组；G1、G2为高压绕组)。

其中，1-原边绕组；2-副边绕组；21-第一副边分裂绕组；22-第二副边分裂绕组；23-第三副边分裂绕组；24-第四副边分裂绕组；3-铁芯；4-出线铜排；5-绝缘层；6-过渡铜排。

具体实施方式

下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1

如图1所示，本实施例公开一种分裂整流变压器，包括铁芯、以及绕制在铁芯3上的原边绕组1和副边绕组2，其中：

原边绕组1为单一绕组结构；

副边绕组2包括多个副边分裂绕组，多个副边分裂绕组沿铁芯3辐向依次排列，且各个副边分裂绕组之间相互绝缘，在电气上相互独立；以及

每个副边分裂绕组包括多个分线圈，各个分线圈串联连接且沿铁芯3轴向依次排列，且同一个副边分裂绕组的多个分线圈在铁芯辐向上错位分布。

本实施例分裂整流变压器，体积小，结构紧凑且简单，有利于降低生产成本和安装占用空间。

实施例2

本实施例公开一种分裂整流变压器，包括铁芯3、以及绕制在铁芯上的原边绕组1(即高压绕组)和副边绕组2(即低压绕组)。

本实施例中，副边绕组2采用分裂式结构，即副边绕组分裂为多个，包括多个副边分裂绕组，比如：可以是四分为四个副边分裂绕组，也可以是六分为六个副边分裂绕组，还可以是分裂为其它数量(如任意其它偶数)的副边分裂绕组。多个副边分裂绕组沿铁芯辐向依次排列，且各个副边分裂绕组之间相互绝缘，在电气上相互独立。每个副边分裂绕组包括多个分线圈，比如：可以是包括两个分线圈，也可以包括其它数量的分线圈。各个分线圈串联连接，且沿铁芯轴向依次排列，且同一个副边分裂绕组的多个分线圈在铁芯辐向上错位分布，即同一个副边分裂绕组的各个分线圈在沿铁芯轴向空间上不是一一对应的，以便使各副边分裂绕组与原边绕组之间的阻抗相等或相近。

本实施例中，如图1、图2、图3所示，副边绕组2采用四分裂结构，包括四个副边分裂绕组，即分别为第一副边分裂绕组21、第二副边分裂绕组22、第三副边分裂绕组23、第四副边分裂绕组24，第一副边分裂绕组21、第二副边分裂绕组22、第三副边分裂绕组23、第四副边分裂绕组24都包括两个分线圈，分别为第一分线圈和第二分线圈。各个副边分裂绕组的第一分线圈对应设置在铁芯的上部，并沿铁芯的辐向依次排列，且最好是处于铁芯轴向上的同一高度；各个副边分裂绕组的第二分线圈对应设置在铁芯的下部，并沿铁芯的辐向依次排列，且最好是处于铁芯轴向上的同一高度；并且，任意一个副边分裂绕组的第二分线圈对于处于其它三个副边分裂绕组中的任意一个副边分裂绕组的第一分线圈的下方，即错位分布。也就是说，副边绕组2沿铁芯3的轴向和辐向上均进行了分裂，从而可以有效降低变压器的尺寸，且各个副边分裂绕组的第一分线圈、第二分线圈的错位交叉形成了类似“X”形交叉结构，可以使得各副边绕组对原边绕组的阻抗相等或相近，从而减少四路副边分裂绕组阻抗偏差，进而减少对变压器的损耗，延长使用寿命。

在一些可选的实施方式中，如图3所示，第一副边分裂绕组的第二分线圈处于第四副边分裂绕组的第一分线圈的下方；第二副边分裂绕组的第二分线圈处于第三副边分裂绕组的第一分线圈的下方；第四副边分裂绕组的第二分线圈处于第一副边分裂绕组的第一分线圈的下方；以及，第三副边分裂绕组的第二分线圈处于第二副边分裂绕组的第一分线圈。

本实施例中，四个副边分裂绕组的结构和尺寸完全相同，同一个副边分裂绕组的第一分线圈和第二分线圈之间通过过渡铜排6连接，比如如图2所示，同一个副边分裂绕组的第一分线圈的下部和第二分线圈的上部连接。

本实施例中，同一个副边分裂绕组的第一分线圈和第二分线圈的匝数相同，在沿铁芯3的轴向、辐向方向上各占一半的位置。

本实施例中，第一副边分裂绕组21、第二副边分裂绕组22、第三副边分裂绕组23、第四副边分裂绕组24均设有独立的首端接头和尾端接头，以便用于满足不同的低压输出需求。首端接头和尾端接头优选采用出线铜排4，以便与外部负载连接。如图3所示，同一个副边分裂线圈的首端接头和尾端接头分设在第一分线圈、第二分线圈上，且相邻两个副边分裂绕组中的其中任意一个副边分裂绕组的首端接头设于其第一分线圈，则另一个副边分裂绕组的首端接头设于其第二分线圈，这样可以使变压器结构更紧凑、接线更方便。

本实施例的副边绕组2全部采用两层铜箔一同绕制而成，同一匝的两层铜箔之间设置有绝缘层5，当然，副边绕组也可以全部采用铜线绕制而成。以第一副边分裂绕组a1、x1为例，如图2中所示，从内侧的上半部(即第一分线圈)x1尾端开始绕制，当绕到左侧(对侧)即半匝时将第二路分裂绕组的x3并入绕制，且在并绕时设置绝缘层5(形成独立的两个副边分裂绕组)，直至绕制完成足够匝数，通过过渡铜排6交叉换到相应的外侧下半部，下半部(即第二分线圈)的绕制方法与上半部相同，绕制完成相应匝数后，从a1首端接头输出。

本实施例中，原边绕组1采用单一绕组结构，即原边绕组不分裂，避免了原边绕组导线截面小(特别是高电压等级时，即小电流)的问题，其不仅制造工艺优于轴向双分裂结构，而且，相比于轴向双分裂结构的原边绕组，轴向尺寸缩减15％以上，从而降低了相应变压器产品的窗高尺寸，使制造成本相应降低，并节省安装空间和难度。

在一些可选的实施方式中，原边绕组1设于副边绕组2的外侧，并与副边绕组同心式排列，形成同心式结构。

本实施例中的变压器，与传统的四分裂变压器的高低压绕组均在铁心轴向依次排列相比(类似图4(b)的双分裂排列，在铁心轴向方向再多两个高压绕组G3和G4、低压绕组D3和D4),原边绕组1为单一绕组，副边绕组的四分裂绕组为“两两交叉”式结构，可以有效降低变压器在铁芯轴向上的副边绕组2、原边绕组1和铁芯3的高度，使变压器的整体结构更紧凑，内部绕组填充系数更高，节省了原材料。

本实施例中，铁芯3为无穿孔螺杆铁心，由高导磁冷轧取向硅钢片叠积而成，可有效地降低了空载电流、激磁电流、磁滞损耗及噪声。

在一些可选的实施方式中，铁芯3采用45°角全斜五级步进叠片方式叠积而成，并采用拉板及绑扎结构进行固定。

本实施例中，分裂整流变压器的原边绕组和副边绕组都采用玻璃纤维包绕，在真空状态下用环氧树脂浇注而成，固化后形成坚固的圆筒形整体，具有受热冲击能力强、过载能力大、无可燃性树脂、难燃以及紧急过负载能力强，修理维护方便，对湿度、灰尘不敏感，不开裂，局部放电小，性能安全可靠的特点，是一种环保节能型产品。

本实施例中，分裂整流变压器优选采用三相变压器。如图1-3所示，各个副边分裂绕组通过出线铜排4与外部连接，其中，a、b、c分别代表所述三相变压器的三相的首端，x、y、z分别代表对应a、b、c的三相的尾端，1、2、3、4代表四个副边分裂绕组，a1、x1构成一路输出，a2和x2、a3和x3、以及a4和x4分别构成另外三路输出。

在运行时，本实施例分裂整流变压器可以通过改变与外部的接线方式，实现不同的供电输出效果：第一副边分裂绕组21、第二副边分裂绕组22、第三副边分裂绕组23、第四副边分裂绕组24四个副边分裂绕组可以各自单独运行输出，即低压四路输出，此时，四个副边分裂绕组各自独立，两两之间没有电的联系，仅有较弱的磁联系，相当于四台传统变压器；也可以通过外部负载使四个副边分裂绕组两两并联变成两路输出，即两两并联形成双分裂结构形式，例如，将a1 b1 c1与a2b2c2并联、a3b3c3与a4b4c4并联，此时，本实施例变压器相当于两台双分裂整流变压器；还可以是四个副边分裂绕组整体并联成一路输出，即四个副边分裂绕组并联，例如，将a1 b1 c1和a2b2c2、a3b3c3、以及a4b4c4并联，此时，本实施例变压器作为传统未分裂的变压器使用。

本实施例分裂整流变压器在结构上通过巧妙设计，可实现以下有益效果：

(1)通过将副边绕组分裂成呈交错分布的多个副边分裂绕组(比如形成“X”形结构)，并分别绕制成一体，使整个绕组结构更紧凑，绕组填充率更高，不仅可以大大降低多分裂整流变压器的整体尺寸，相比于轴向双分裂结构在轴向上缩减了15％以上，从而降低生产成本、降低运输难度和成本，减少安装占用的空间和难度，进而可极大地提高多分裂整流变压器的经济效益，而且，还可以大大增加原边绕组和副边绕组中的各副边分裂绕组之间的短路阻抗，从而可以更好地限制供电网络的短路电流，提高供电网络的安全性，同时每一分裂绕组(副边分裂绕组)与原边绕组之间的短路阻抗较小且接近相等，运行时，当低压侧任一个副边分裂绕组发生短路时，另外的副边分裂绕组仍能维持较高的电压，从而保证了低压侧上的各支路电流能独立输出而互不影响，并能保证系统公网的平稳运行。

(2)结构上简化为多路输出的普通双绕组式变压器，结构简单，阻抗计算简化，多路副边分裂绕组的阻抗偏差小，损耗低，而且，半穿越运行时安匝平衡性好，不存在局部过热问题。

(3)目前，大型荒漠、BIPV项目(Building Integrated PV，光伏建筑一体化)等光伏电站均采用多个子方阵进行并网，但是，由于子方阵数量多，导致电站整体效率较低和可靠性下降，本实施例分裂整流变压器特别适合用于上述大型荒漠、BIPV项目等类型的光伏发电逆变升压站，它不仅可以增大子方阵的容量，减少子方阵数量，从而大幅提高系统的整体效率，还可以有效减少电站的设备数量和电缆用量，使整个电站系统的接线形式大大简化，损耗大大降低，提高系统的可靠性，具有巨大的经济价值。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本实用新型的原理而采用的示例性实施方式，然而本实用新型并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种分裂整流变压器，包括铁芯(3)、以及绕制在铁芯上的原边绕组(1)和副边绕组(2)，其特征在于：

所述副边绕组包括多个副边分裂绕组，多个所述副边分裂绕组沿所述铁芯辐向排列，且各个副边分裂绕组之间相互绝缘，在电气上相互独立；

每个所述副边分裂绕组包括多个分线圈，各个分线圈串联连接且沿所述铁芯轴向依次排列，且同一个副边分裂绕组的多个分线圈在铁芯辐向上错位分布。

2.根据权利要求1所述的分裂整流变压器，其特征在于，所述副边绕组包括四个副边分裂绕组，分别为第一副边分裂绕组(21)、第二副边分裂绕组(22)、第三副边分裂绕组(23)、第四副边分裂绕组(24)，所述第一副边分裂绕组、所述第二副边分裂绕组、所述第三副边分裂绕组、所述第四副边分裂绕组都包括两个分线圈，分别为第一分线圈和第二分线圈，

各个副边分裂绕组的第一分线圈对应设置在铁芯的上部，并沿铁芯的辐向排列，且处于铁芯轴向上的同一高度；

各个副边分裂绕组的第二分线圈对应设置在铁芯的下部，并沿铁芯的辐向排列，且处于铁芯轴向上的同一高度；以及

任意一个副边分裂绕组的第二分线圈对应处于其它三个副边分裂绕组中的任意一个副边分裂绕组的第一分线圈的下方。

3.根据权利要求2所述的分裂整流变压器，其特征在于，

所述第一副边分裂绕组的第二分线圈处于所述第四副边分裂绕组的第一分线圈的下方；

所述第二副边分裂绕组的第二分线圈处于所述第三副边分裂绕组的第一分线圈的下方；

所述第四副边分裂绕组的第二分线圈处于所述第一副边分裂绕组的第一分线圈的下方；以及

所述第三副边分裂绕组的第二分线圈处于所述第二副边分裂绕组的第一分线圈。

4.根据权利要求2所述的分裂整流变压器，其特征在于，四个所述副边分裂绕组的结构和尺寸均相同，同一个所述副边分裂绕组的第一分线圈和第二分线圈通过过渡铜排(6)连接。

5.根据权利要求2所述的分裂整流变压器，其特征在于，同一个所述副边分裂绕组的第一分线圈和第二分线圈的匝数相同。

6.根据权利要求2所述的分裂整流变压器，其特征在于，所述第一副边分裂绕组、所述第二副边分裂绕组、所述第三副边分裂绕组、所述第四副边分裂绕组均设有独立的首端接头和尾端接头，

同一个副边分裂线圈的首端接头和尾端接头分设在第一分线圈、第二分线圈上。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的分裂整流变压器，其特征在于，所述副边绕组采用两层铜箔一同绕制而成，同匝的两层铜箔之间设置有绝缘层(5)。

8.根据权利要求1-6任意一项所述的分裂整流变压器，其特征在于，所述原边绕组(1)设于所述副边绕组(2)的外侧。

9.根据权利要求1-6任意一项所述的分裂整流变压器，其特征在于，所述原边绕组为单一绕组结构。

10.根据权利要求1-6任意一项所述的分裂整流变压器，其特征在于，所述铁芯(3)为无穿孔螺杆铁心，由高导磁冷轧取向硅钢片叠积而成，

所述铁芯采用45°角全斜五级步进叠片方式叠积而成，并采用拉板及绑扎结构对其进行固定。

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