[發(fā)明專利]移相變壓器以及帶有該移相變壓器的電能傳輸裝置

有效

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• 申請日: 2011-12-30
• 公開（公告）號: CN102568799A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張東勝
• 申請（專利權(quán)）人: 新能動力(北京)電氣科技有限公司
• 主分類號: H01F38/00
• 分類號: H01F38/00;H01F27/28;H02M5/42
• 代理公司: 北京康信知識產(chǎn)權(quán)代理有限責任公司 11240
• 代理人: 吳貴明;余剛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力電子技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種移相變壓器以及帶有該移相變壓器的電能傳輸裝置。

背景技術(shù)

風力發(fā)電、太陽能發(fā)電、潮汐發(fā)電等可再生能源的發(fā)電利用越來越受到人們的關(guān)注。這些新能源發(fā)電系統(tǒng)的普遍特點是發(fā)電設(shè)備分散、單機容量小、分布面積廣、輸出電壓電流不穩(wěn)定，如何將這些可再生能源發(fā)電設(shè)備產(chǎn)生的電能高效、可靠、低成本地回饋至電網(wǎng)，使發(fā)電設(shè)備產(chǎn)生的電能轉(zhuǎn)變?yōu)榭晒┕I(yè)、民用直接使用的三相電，是目前我國及世界范圍內(nèi)急需解決的問題。

現(xiàn)有技術(shù)的一種風力發(fā)電電能回饋設(shè)備采用交流勵磁線繞式轉(zhuǎn)子雙饋電機變速恒頻風力發(fā)電系統(tǒng)，該系統(tǒng)中采用位于轉(zhuǎn)子側(cè)功率變流器，調(diào)節(jié)雙饋電機的交流勵磁電流，使發(fā)電機定子繞組發(fā)出電能，并直接回饋入電網(wǎng)。由于雙饋發(fā)電機系統(tǒng)的特點，一般需要低壓并且能夠四象限運行的功率變流器，如可四象限運行的交-直-交兩電平變頻器，圖1為現(xiàn)有技術(shù)可四象限運行的交-直-交兩電平變頻器的原理圖，如圖1所示，該方案變頻器僅處理轉(zhuǎn)差功率，一般額定功率為發(fā)電機容量的三分之一左右，并且也屬于低壓變流器，因此變流器的成本、體積大大降低，但該方案所存在的問題是，由于發(fā)電機采用線繞式轉(zhuǎn)子，并通過滑環(huán)交流勵磁，使發(fā)電機體積及成本增加，由于滑環(huán)的使用，致使發(fā)電機故障率高，維護費用高。

現(xiàn)有技術(shù)的另一種風力發(fā)電電能回饋設(shè)備采用永磁發(fā)電機變速恒頻風力發(fā)電系統(tǒng)。該方案中，風機葉輪帶動永磁發(fā)電機旋轉(zhuǎn)，發(fā)出的電能經(jīng)過功率變流器的變頻調(diào)制后，變?yōu)榕c電網(wǎng)匹配的三相交流電，并回饋入電網(wǎng)，實現(xiàn)變速恒頻發(fā)電，圖2為現(xiàn)有技術(shù)一種永磁發(fā)電機變速恒頻風力發(fā)電系統(tǒng)的原理圖，圖3為現(xiàn)有技術(shù)另一種永磁發(fā)電機變速恒頻風力發(fā)電系統(tǒng)的原理圖，如圖2、圖3所示，該方案解決了上述方案中發(fā)電機可靠性的問題，整個系統(tǒng)運行故障率低，但由于該方案中變流器功率與發(fā)電機功率相同，并需要使用大量的電解電容器，因此變流器成本很高，變流設(shè)備體積大。圖4為現(xiàn)有技術(shù)采用電流型變流器的變速恒頻風力發(fā)電系統(tǒng)的原理圖，如圖4所示，該系統(tǒng)使用了半可控功率半導(dǎo)體器件晶閘管，該方式雖然成本較低，但網(wǎng)側(cè)諧波污染嚴重，功率因數(shù)低，還需要額外增加諧波治理設(shè)備，使總造價提高。

常見的逆變電路如圖5所示，圖5為現(xiàn)有技術(shù)中的一種逆變電路的原理圖。逆變電路通常應(yīng)用于電路中通過控制開關(guān)器件的開通，關(guān)斷，使得電路中的能量可以雙向流動，實現(xiàn)網(wǎng)側(cè)電流正弦化，可以應(yīng)用于多種電路。移相變壓器應(yīng)用在大功率變流裝置中，副邊可以采用多組繞組，降低功率器件的電壓；多重化設(shè)計降低電網(wǎng)側(cè)電流諧波，提高了輸入側(cè)的功率因數(shù)，對電網(wǎng)污染少。

現(xiàn)有技術(shù)中，如果多組逆變電路同時工作，在大功率的條件下，使用移相變壓器來降低網(wǎng)側(cè)電流諧波，是常用的方法。圖6是現(xiàn)有技術(shù)中的一種移相變壓器的示意圖。圖6中的移相變壓器副邊為三角形接線，原邊為星型接線，副邊采用延邊三角形的接線方式，連接三組變流電路，原邊接電網(wǎng)側(cè)。圖7為現(xiàn)有技術(shù)中移相變壓器和變流電路的一種接線圖。

現(xiàn)有的移相變壓器接線電路，多為圖7的擴展，即多組變流電路，增加移相變壓器的副邊的繞組，但是副邊各繞組的電壓均相同。如果要求副邊繞組工作在不同的額定電壓，那么現(xiàn)有的變壓器，則需要增加變壓器的數(shù)量，變壓器成本增加，占地面積增大，且在原邊的接線也復(fù)雜。

在相關(guān)的技術(shù)方案中，發(fā)電設(shè)備向電網(wǎng)回饋電能時存在諧波污染嚴重、功率因數(shù)低，并且在需要移相變壓器的副邊繞組工作在不同額定電壓時，所需移相變壓器成本較高、占地面積較大。對于這些問題，目前尚未提出有效的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供電能回饋裝置以解決現(xiàn)有技術(shù)中發(fā)電設(shè)備向電網(wǎng)回饋電能時諧波污染嚴重、功率因數(shù)低，并且移相變壓器的成本較高、占地面積較大的問題。

為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種移相變壓器。

本發(fā)明的移相變壓器包括原邊繞組和多路副邊繞組，其中的每路繞組具有兩種以上變比的輸出端。

進一步地，每路副邊繞組中的各個輸出端與其他路副邊繞組中的各個輸出端的變比對應(yīng)相同。

進一步地，所述移相變壓器的原邊為分裂繞組。

進一步地，所述移相變壓器的副邊為延邊三角形接線形式。

為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種電能傳輸裝置。

本發(fā)明的這種電能傳輸裝置包括整流橋電路、逆變電路和移相變壓器，其中，所述整流橋電路、逆變電路和移相變壓器串聯(lián)，所述整流橋電路具有用于與三相電源的三相輸出端連接的端口，所述移相變壓器為權(quán)利要求1至4中任一項所述的移相變壓器。