CN220475416U - 变压器及并网系统 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种变压器及并网系统，属于电力设备技术领域。所述变压器包括：变压器本体，所述变压器本体包括相互耦合的第一绕组和第二绕组，所述第一绕组用于连接并网逆变器，所述第二绕组用于连接电网，所述变压器本体还包括电压采样结构，所述电压采样结构与所述第一绕组和/或所述第二绕组耦合，所述电压采样结构用于将所述电网的高压信号转换成低压信号；信号采样电路，所述信号采样电路与所述电压采样结构连接，所述信号采样电路用于采集所述低压信号，并基于所述低压信号，确定所述电网的电压。所述变压器可以有效提高电网侧电压检测精度，不受环境影响。
Description
技术领域
本申请属于电力设备技术领域，尤其涉及一种变压器及并网系统。
背景技术
随着传统的化石能源日趋枯竭，环境污染问题日趋严峻，以太阳能、风能为代表的新能源发展迅速，逆变器作为新能源与电网及负载之间的能量交换接口，已成为分布式发电系统的重要组成部分。
在分布式发电系统的并网过程中，受高压绝缘性能的要求，电网侧高电压采样结果直接影响并网逆变器的工作状态。
目前，大多通过电压互感器或高压电阻分压获取电网侧高电压，电网侧电压检测精度较低，易受环境影响。
实用新型内容
本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本申请提出一种变压器及并网系统，可以有效提高电网侧电压检测精度，不受环境影响。
第一方面，本申请提供了一种变压器，包括：
变压器本体，所述变压器本体包括相互耦合的第一绕组和第二绕组，所述第一绕组用于连接并网逆变器，所述第二绕组用于连接电网，所述变压器本体还包括电压采样结构，所述电压采样结构与所述第一绕组和/或所述第二绕组耦合，所述电压采样结构用于将所述电网的高压信号转换成低压信号；
信号采样电路，所述信号采样电路与所述电压采样结构连接，所述信号采样电路用于采集所述低压信号，并基于所述低压信号，确定所述电网的电压。
根据本申请的变压器，通过在变压器本体上增设电压采样结构，利用电压采样结构与第一绕组或第二绕组的耦合实现电压信号的采集，将电网的高压信号转换成低压信号，信号采样电路根据低压信号确定电网的电压，可以有效提高电网侧电压检测精度，不受环境影响。
根据本申请的一个实施例，所述电压采样结构为所述第一绕组设置的第一抽头，所述第一抽头与所述信号采样电路连接，所述电压采样结构与所述第一绕组耦合。
根据本申请的一个实施例，所述电压采样结构为所述第二绕组设置的第二抽头，所述第二抽头与所述信号采样电路连接，所述电压采样结构与所述第二绕组耦合。
根据本申请的一个实施例，所述电压采样结构包括所述第一绕组设置的第一抽头和所述第二绕组设置的第二抽头，所述第一抽头和所述第二抽头分别连接两个所述信号采样电路。
根据本申请的一个实施例，所述电压采样结构为第三绕组，所述第三绕组与所述第一绕组耦合。
根据本申请的一个实施例，所述电压采样结构为第三绕组，所述第三绕组与所述第二绕组耦合。
根据本申请的一个实施例，所述信号采样电路用于基于所述低压信号和所述电压采样结构与所述第一绕组或所述第二绕组耦合的匝数比，确定所述电网的电压。
根据本申请的一个实施例，所述信号采样电路包括电压传感器、采集板卡和处理器，所述电压传感器与所述电压采样结构连接，所述采集板卡的输入端连接所述电压传感器，所述采集板卡的输出端连接所述处理器。
根据本申请的一个实施例，所述信号采样电路还包括限流电阻，所述限流电阻设置于所述电压传感器和所述电压采样结构之间。
根据本申请的一个实施例，所述信号采样电路还包括电源模块，所述电源模块与所述采集板卡连接，所述电源模块用于为所述采集板卡供电。
根据本申请的一个实施例，所述采集板卡和所述处理器通过光纤连接。
第二方面，本申请提供了一种并网系统，该并网系统包括：
并网逆变器；
如上述第一方面所述的变压器，所述变压器的第一绕组与所述并网逆变器连接，所述变压器的第二绕组用于与电网连接。
根据本申请的并网系统，通过在变压器本体上增设电压采样结构，利用电压采样结构与第一绕组或第二绕组的耦合实现电压信号的采集，将电网的高压信号转换成低压信号，信号采样电路根据低压信号确定电网的电压，可以有效提高电网侧电压检测精度，不受环境影响。
本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
本申请的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本申请实施例提供的变压器的结构示意图；
图2是本申请实施例提供的变压器本体的结构示意图之一；
图3是本申请实施例提供的变压器本体的结构示意图之二；
图4是本申请实施例提供的变压器本体的结构示意图之三；
图5是本申请实施例提供的变压器本体的结构示意图之四；
图6是本申请实施例提供的变压器本体的结构示意图之五；
图7是本申请实施例提供的变压器本体的结构示意图之六。
附图标记：
第一绕组110，第一抽头111，第二绕组120，第二抽头121，第三绕组130，限流电阻141，电压传感器142，采集板卡143，电源模块144，处理器145。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。
相关技术中，进行电网侧电压采样主要有两种方式：
其一，通过电压互感器(Potential transformer，PT)将电网侧高压信号转换成低压信号，再通过电阻分压或电压传感器转成0V-3.3V信号进入能够实现数字信号处理技术(DSP)的芯片的信号转换(Analog-to-Digital Converter，ADC)采样引脚上。
由于PT内部存在励磁电感和内电抗的原因，测量出的二次电网侧电压与实际的一次电网侧电压在相位和大小上不可能完全相等，即测量结果存在误差，直接采用PT的输出信号作为控制系统的电压反馈，会降低系统的控制带宽，影响系统的动、稳态性能。
其二，采用高压电阻分压的原理进行电压采样，将高压信号通过电阻值的比例关系分压得到低压信号，再通过隔离运放将低压信号连接到DSP的采样引脚上。
随着输入电压等级的增高，该方案对电阻及隔离芯片的安装要求较高，电阻阻值的精度直接影响输出电压信号精度，电阻阻值很容易受到温度的影响。
以上两种方式采样的电网侧电压检测精度较低，易受环境影响。
下面参考图1-图7描述根据本申请实施例的变压器。
本申请实施例的变压器包括变压器本体和信号采样电路。
如图1所示，变压器本体包括相互耦合的第一绕组110和第二绕组120，其中，第一绕组110用于连接并网逆变器，第二绕组120用于连接电网。
其中，并网逆变器可以为光伏并网逆变器、风电并网逆变器等新能源并网逆变器，也可以为其他类型的并网逆变器。
变压器是利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置，在电器设备和无线电路中，具有升降电压、匹配阻抗、安全隔离等作用。
在该实施例中，变压器本体的第一绕组110可以与发电系统的并网逆变器连接，第二绕组120可以与电网连接，通过相互耦合的第一绕组110和第二绕组120，将分布式发电系统的电能并入电网，起到隔离升压的作用。
例如，如图1所示，第一绕组110两端电压Uin，通过电磁互感应变换电压，得到第二绕组120两端电压Ug，第二绕组120与电网连接，将分布式发电系统的电能并入电网。
在该实施例中，变压器本体还包括电压采样结构，电压采样结构与第一绕组110或第二绕组120耦合，电压采样结构用于将电网的高压信号转换成低压信号。
其中，电压采样结构是对电网的高压信号进行采集的结构，电压采样结构与第一绕组110和/或第二绕组120耦合，利用耦合实现电压信号的采集，将电网的高压信号转换成低压信号。
例如，如图1所示，第二绕组120两端电压Ug，电压采样结构与第二绕组120耦合，通过电磁互感应变换电压，得到电压采样结构两端电压Uout。
在该实施例中，信号采样电路与电压采样结构连接，信号采样电路用于采集低压信号，并基于低压信号，确定电网的电压，实现电网的电压信号采集，可以根据电网的电压，对并网逆变器的工作状态进行控制。
需要说明的是，本申请实施例的变压器具有高电压采样功能，变压器的第一绕组110和第二绕组120可以实现隔离升压功能，在实际的执行中，可以在并网系统的实现隔离升压功能的变压器上增设电压采样结构和信号采样电路，实现电网的高电压采集。
与相关技术相比，本申请实施例的变压器省去PT电气部分，又避免了高压电阻阻值精度导致的采样误差问题，电压采样结构与第一绕组110和/或第二绕组120耦合，利用耦合实现电压信号的采集，采样精度较高。
根据本申请实施例提供的变压器，通过在变压器本体上增设电压采样结构，利用电压采样结构与第一绕组110和/或第二绕组120的耦合实现电压信号的采集，将电网的高压信号转换成低压信号，信号采样电路根据低压信号确定电网的电压，可以有效提高电网侧电压检测精度，不受环境影响。
下面分别从两种不同的实现角度，对本申请实施例的电压采样结构进行具体说明。
一、在第一绕组110和/或第二绕组120上引出抽头，形成电压采样结构。
在一些实施例中，电压采样结构为第二绕组120设置的第二抽头121，第二抽头121与信号采样电路连接，电压采样结构与第二绕组120耦合。
如图2所示，在第二绕组120处引出第二抽头121，增加的第二抽头121与第二绕组120形成自耦变压结构，电压采样结构与第二绕组120耦合。
第二绕组120两端电压Ug，电压采样结构与第二绕组120耦合，通过电磁互感应变换电压，信号采样电路可以采样得到电压采样结构两端电压Uout。
在一些实施例中，电压采样结构为第一绕组110设置的第一抽头111，第一抽头111与信号采样电路连接，电压采样结构与第一绕组110耦合。
如图3所示，在第一绕组110处引出第一抽头111，增加的第一抽头111与第一绕组110形成自耦变压结构，电压采样结构与第一绕组110耦合。
第一绕组110两端电压Uin，电压采样结构与第一绕组110耦合，通过电磁互感应变换电压，信号采样电路可以采样得到电压采样结构两端电压Uout。
在一些实施例中，电压采样结构包括第一绕组110设置的第一抽头111和第二绕组120设置的第二抽头121，第一抽头111和第二抽头121分别连接两个信号采样电路连接。
如图4所示，在第一绕组110处引出第一抽头111，增加的第一抽头111与第一绕组110形成自耦变压结构；在第二绕组120处引出第二抽头121，增加的第二抽头121与第二绕组120形成自耦变压结构。
在该实施例中，信号采样电路有两个，第一抽头111连接一个信号采样电路，该信号采样电路可以采样得到电压采样结构两端电压Uout1，第二抽头121连接另一个信号采样电路，该信号采样电路可以采样得到电压采样结构两端电压Uout2。
二、增设辅助绕组，形成电压采样结构。
在一些实施例中，电压采样结构为第三绕组130，第三绕组130与第一绕组110耦合。
如图5所示，通过第三绕组130与第一绕组110耦合，实现电网电压采样。
可以理解的是，变压器中电压比和匝数比成正比，第一绕组110连接并网逆变器，第二绕组120连接电网，第一绕组110的匝数可以小于第二绕组120的匝数。
在一些实施例中，如图6所示，电压采样结构为第三绕组130，第三绕组130与第二绕组120耦合。
在一些实施例中，如图7所示，电压采样结构可以包括两个第三绕组130，两个第三绕组130分别与第一绕组110和第二绕组120耦合。
在该实施例中，电压采样结构包括两个第三绕组130，两个第三绕组130分别连接两个信号采集电路，一个信号采样电路可以采样得到电压采样结构两端电压Uout1，另一个信号采样电路可以采样得到电压采样结构两端电压Uout2。
本申请实施例中，通过引出抽头或增加辅助绕组的方式，为并网系统中实现隔离升压作用的变压器增加电网高电压采样功能，通过绕组变比的关系将高压信号转换成低压信号，精准检测电网电压。
在一些实施例中，信号采样电路用于基于低压信号和电压采样结构与第一绕组110或第二绕组120耦合的匝数比，确定电网的电压。
在该实施例中，可以调整电压采样结构与第一绕组110或第二绕组120耦合的匝数比，将电网的高压信号转换成低压信号，根据低压信号乘以对应匝数比，即可得到电网的高压信号。
下面对变压器的信号采样电路进行具体介绍。
在一些实施例中，信号采样电路包括电压传感器142、采集板卡143和处理器145，电压传感器142与电压采样结构连接，采集板卡143的输入端连接电压传感器142，采集板卡143的输出端连接处理器145。
其中，电压传感器142是指能感受被测电压并转换成可用输出信号的传感器。
在该实施例中，电压传感器142与电压采样结构连接，电压传感器142将电压采样结构两端的电压转换成信号输入至采集板卡143的输入端，采集板卡143再将该信号输出给处理器145，处理器145对信号进行处理，确定电网的电压。
在实际的执行中，电压传感器142可以为LV25-P霍尔型电压传感器，LV25-P的输入端需对地满足高压安规要求，采集板卡143可以为AD采集板卡。
需要说明的是，电压采样结构两端电压Uout，通过电压传感器142转换为0V-3.3V的信号进入到采集板卡143中，电压传感器142具有输入高阻抗特性，对电压Uout采样并不影响变压器升压隔离性能，不会给变压器带来损耗。
在一些实施例中，信号采样电路还包括限流电阻141，限流电阻141设置于电压传感器142和电压采样结构之间。
在该实施例中，在电压传感器142和电压采样结构之间设置限流电阻141，可以保证从电压传感器142进入采集板卡143的信号大小在一定范围内，避免损坏采集板卡143。
在一些实施例中，信号采样电路还包括电源模块144，电源模块144与采集板卡143连接，电源模块144用于为采集板卡143供电。
在该实施例中，信号采样电路的采集板卡143采用独立的电源模块144供电，实现供电电源隔离。
在一些实施例中，采集板卡143和处理器145通过光纤连接。
在该实施例中，通过光纤实现采集板卡143与处理器145的高速通信，将实时的电压信号反馈到处理器145的控制板中，有助于对逆变器的工作状态进行及时且准确的控制。
本申请实施例的变压器无需设置PT，有效降低电压采样成本，通过变压器自耦或增加辅助线圈，形成电压采样结构，实现电网电压采集，提高电压采样精度，电压信号通过光纤进行数据传输，更加安全可靠。
本申请实施例还提供一种并网系统。
并网系统包括并网逆变器和如上述的变压器，变压器的第一绕组110与并网逆变器连接，变压器的第二绕组120用于与电网连接。
其中，并网逆变器可以为光伏并网逆变器、风电并网逆变器等新能源并网逆变器，也可以为其他类型的并网逆变器。
变压器本体的第一绕组110可以与分布式发电系统的并网逆变器连接，第二绕组120可以与电网连接，通过相互耦合的第一绕组110和第二绕组120，将分布式发电系统的电能并入电网，起到隔离升压的作用。
变压器本体还包括电压采样结构，电压采样结构与第一绕组110和/或第二绕组120耦合，电压采样结构用于将电网的高压信号转换成低压信号。
信号采样电路与电压采样结构连接，信号采样电路用于采集低压信号，并基于低压信号，确定电网的电压，实现电网的电压信号采集，可以根据电网的电压，对并网逆变器的工作状态进行控制。
根据本申请实施例提供的并网系统，通过在变压器本体上增设电压采样结构，利用电压采样结构与第一绕组110和/或第二绕组120的耦合实现电压信号的采集，将电网的高压信号转换成低压信号，信号采样电路根据低压信号确定电网的电压，可以有效提高电网侧电压检测精度，不受环境影响。
本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施，且“第一”、“第二”等所区分的对象通常为一类，并不限定对象的个数，例如第一对象可以是一个，也可以是多个。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
在本申请的描述中，“第一特征”、“第二特征”可以包括一个或者更多个该特征。
在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本申请的描述中，第一特征在第二特征“之上”或“之下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。
在本申请的描述中，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本申请的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本申请的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本申请的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (12)
1.一种变压器，其特征在于，包括：
变压器本体，所述变压器本体包括相互耦合的第一绕组和第二绕组，所述第一绕组用于连接并网逆变器，所述第二绕组用于连接电网，所述变压器本体还包括电压采样结构，所述电压采样结构与所述第一绕组和/或所述第二绕组耦合，所述电压采样结构用于将所述电网的高压信号转换成低压信号；
信号采样电路，所述信号采样电路与所述电压采样结构连接，所述信号采样电路用于采集所述低压信号，并基于所述低压信号，确定所述电网的电压。
2.根据权利要求1所述的变压器，其特征在于，所述电压采样结构为所述第一绕组设置的第一抽头，所述第一抽头与所述信号采样电路连接，所述电压采样结构与所述第一绕组耦合。
3.根据权利要求1所述的变压器，其特征在于，所述电压采样结构为所述第二绕组设置的第二抽头，所述第二抽头与所述信号采样电路连接，所述电压采样结构与所述第二绕组耦合。
4.根据权利要求1所述的变压器，其特征在于，所述电压采样结构包括所述第一绕组设置的第一抽头和所述第二绕组设置的第二抽头，所述第一抽头和所述第二抽头分别连接两个所述信号采样电路。
5.根据权利要求1所述的变压器，其特征在于，所述电压采样结构为第三绕组，所述第三绕组与所述第一绕组耦合。
6.根据权利要求1所述的变压器，其特征在于，所述电压采样结构为第三绕组，所述第三绕组与所述第二绕组耦合。
7.根据权利要求1所述的变压器，其特征在于，所述信号采样电路用于基于所述低压信号和所述电压采样结构与所述第一绕组或所述第二绕组耦合的匝数比，确定所述电网的电压。
8.根据权利要求1-7任一项所述的变压器，其特征在于，所述信号采样电路包括电压传感器、采集板卡和处理器，所述电压传感器与所述电压采样结构连接，所述采集板卡的输入端连接所述电压传感器，所述采集板卡的输出端连接所述处理器。
9.根据权利要求8所述的变压器，其特征在于，所述信号采样电路还包括限流电阻，所述限流电阻设置于所述电压传感器和所述电压采样结构之间。
10.根据权利要求8所述的变压器，其特征在于，所述信号采样电路还包括电源模块，所述电源模块与所述采集板卡连接，所述电源模块用于为所述采集板卡供电。
11.根据权利要求8所述的变压器，其特征在于，所述采集板卡和所述处理器通过光纤连接。
12.一种并网系统，其特征在于，包括：
并网逆变器；
如权利要求1-9任一项所述的变压器，所述变压器的第一绕组与所述并网逆变器连接，所述变压器的第二绕组用于与电网连接。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |