[發(fā)明專利]一種磁集成式集成濾波電感變壓器

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210370521.7
• 申請日: 2012-09-29
• 公開（公告）號: CN102867628A
• 公開（公告）日: 2013-01-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 許加柱;羅隆福
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南大學(xué)
• 主分類號: H01F27/38
• 分類號: H01F27/38;H01F27/28;H01F27/24;H02J3/01
• 代理公司: 長沙市融智專利事務(wù)所 43114
• 代理人: 顏勇

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種變壓器，特別涉及一種將磁集成技術(shù)與集成濾波電感技術(shù)相結(jié)合的磁集成式集成濾波電感變壓器。

背景技術(shù)

隨著我國電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展和普及，電力電子轉(zhuǎn)換裝置和變流系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于日用家庭電器、電氣化鐵道、城市軌道牽引、電解、化工、冶金等領(lǐng)域中，此類電能轉(zhuǎn)換裝置多采有晶閘管、二極管、IGBT等非線性電力電子器件，由于非線性電力電子器件在工作過程上會產(chǎn)生一定的諧波分量，并伴隨有無功功率消耗。若不采取有效的諧波治理和無功補償措施，必定會增加供、配電系統(tǒng)的線損，嚴重時甚至?xí)绊懙较到y(tǒng)的運行穩(wěn)定性。

針對上述領(lǐng)域存在的問題，目前普遍采用3種方法進行諧波治理和無功補償：(1)?在交流母線處安裝無源濾波器和并聯(lián)電容器組；(2)?在交流母線處安裝有源濾波裝置和靜止無功補償裝置；(3)?針對一些大容量整流系統(tǒng)，采用多重化整流技術(shù)。方法(1)技術(shù)成熟、成本低，但濾波系統(tǒng)需要配置濾波電抗器和電容器，造成濾波場占地和空間較大，影響其在某些領(lǐng)域和場合的應(yīng)用；方法(2)技術(shù)先進、濾波效果較好，但成本較高，運行故障率高，嚴重阻礙了其廣泛應(yīng)用；方法(3)對于交流網(wǎng)側(cè)雖可有效治理諧波，但對于每一臺整流變壓器而言，6脈波整流器產(chǎn)生的6K±1特征諧波電流通過整流變壓器的網(wǎng)側(cè)和閥側(cè)繞組，增加了整流變壓器的諧波損耗，使得系統(tǒng)效率降低；同時，系統(tǒng)進出線復(fù)雜，變壓器臺數(shù)多，成本高，占地面積大。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決傳統(tǒng)濾波場占用空間、場地大和傳統(tǒng)集成濾波電感小的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)簡單、濾波效果好的磁集成式集成濾波電感變壓器。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：變壓器采用兩套三相殼式鐵芯結(jié)構(gòu)或兩套單相殼式鐵芯結(jié)構(gòu)，交流網(wǎng)側(cè)繞組和負載繞組僅繞制在主鐵芯柱上，濾波繞組同時繞制在主鐵芯柱和副鐵芯柱上。

上述的磁集成式集成濾波電感變壓器中，所述主鐵芯結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)殼式變壓器相同，鐵芯磁路是閉合的；副鐵芯采用帶氣隙的磁路結(jié)構(gòu)。

上述的磁集成式集成濾波電感變壓器中，所述濾波繞組的套數(shù)根據(jù)系統(tǒng)的濾波需求配置，每套繞組外接相應(yīng)的濾波電容共同構(gòu)成特定次諧波濾波支路。

上述的磁集成式集成濾波電感變壓器中，所述濾濾繞組同時繞制在主鐵芯和副鐵芯柱上，濾濾繞組與副鐵芯柱一起構(gòu)成鐵芯電抗器，每套濾波繞組的阻抗值根據(jù)其需要濾除的諧波次數(shù)和濾波電容大小來確定。

本發(fā)明的技術(shù)效果在于：本發(fā)明中由于集成濾波繞組，并且濾波繞組的套數(shù)要根據(jù)系統(tǒng)實際濾波次數(shù)的要求來確定，每套繞組通過外接濾波電容，構(gòu)成某一特定次諧波的濾波通道。由于濾波繞組的等值阻抗除其本身的漏阻抗部分外，還有其與副鐵芯柱構(gòu)成的鐵芯電抗器的電抗部分；這種結(jié)構(gòu)有效地實現(xiàn)了濾波電抗器與變壓器的一體化集成設(shè)計；該變壓器濾波繞組可有效濾除負載側(cè)非線性負載產(chǎn)生的諧波電流，從而改善交流網(wǎng)側(cè)的電能質(zhì)量；同時也可大大降低濾波場的空間和占地面積，為該變壓器在不同領(lǐng)域的應(yīng)用奠定技術(shù)基礎(chǔ)。本發(fā)膽可廣泛應(yīng)用于配電網(wǎng)變電站、電氣化鐵路牽引供電、車載牽引供電及化工、冶金電解等領(lǐng)域。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的繞組和鐵芯的布置示意圖。

圖2是本發(fā)明的單相等值電路圖。

圖3是本發(fā)明的主鐵芯平面圖。

圖4是本發(fā)明的副鐵芯平面圖。

圖1中，1.?主鐵芯，2.?副鐵芯，3.?負載繞組，4.?交流網(wǎng)側(cè)繞組，5.濾波繞組

圖2中，6.??交流網(wǎng)側(cè)繞組的等值漏電感，7.?負載繞組的等值漏電感，8.?第1個濾波繞組的等值漏電感，9.?第1個濾波繞組對應(yīng)的鐵心電抗器電感，10.與第1個濾波繞組相對應(yīng)的某一特定次濾波電容，11.第i個濾波繞組的等值漏電感，12.?第i個濾波繞組對應(yīng)的鐵心電抗器電感，13.?與第i個濾波繞組相對應(yīng)的某一特定次濾波電容，14.第n個濾波繞組的等值漏電感，15.?第n個濾波繞組對應(yīng)的鐵心電抗器電感，16.?與第n個濾波繞組相對應(yīng)的某一特定次濾波電容。

具體實施方式

　　下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的詳細說明。

如圖1所示，磁集成式集成濾波電感變壓器采用雙鐵芯結(jié)構(gòu)的殼式變壓器，鐵芯由主鐵芯1和副鐵芯2共同構(gòu)成，交流網(wǎng)側(cè)繞組4和負載繞組3繞制在主鐵芯1中，而濾波繞組5同時繞制在主鐵芯1和副鐵芯2上；其中濾波繞組5的套數(shù)可以根據(jù)實際工程的需求來設(shè)定；濾波繞組5通過直接外接濾波電容來實現(xiàn)對負載側(cè)諧波電流進行濾除。

在忽略各側(cè)繞組電阻的條件下，磁集成式集成濾波電感變壓器單相等值電路如圖2所示。當(dāng)負載側(cè)繞組給非線性負載供電時，必然有諧波電流通過負載側(cè)等值漏電感2，該諧波電流會在交流網(wǎng)側(cè)繞組等值漏電感1與濾波側(cè)支路總阻抗(由3/4/5/6/7/8/9/10/11共同組成)間通過分流原理進行分流；濾波繞組的套數(shù)可根據(jù)實際工程的需求要確定，3、6、9分別對應(yīng)某一套濾波繞組的等值漏電感，4、7、10分別對應(yīng)某一套濾波繞組與副鐵芯構(gòu)成的磁集成濾波電抗器的電感，其值要遠大于等值漏電抗；5、8、11分別對應(yīng)某一套濾波繞組外接的濾波電容；由于磁集成濾波電抗器的電感4、7、10較大，因此可大大降低濾波電容5、8、11的電容大小，有利于滿足實際工作需求；以某一套濾波繞組為例，等值漏電感3、磁集成濾波電抗器的電感4與濾波電容5共同形成針對某次諧波的濾波支路，則負載側(cè)的該次諧波電流全部流入該條濾波支路中，從而將負載側(cè)的諧波電流與交流網(wǎng)側(cè)繞組相隔離，達到諧波就近治理的目的；且濾波支路無需再配置外接濾波電抗器。該專利將濾波電抗器與變壓器有機的結(jié)合在一起，從而達到降低濾波場占地面積和空間。