[發明專利]一種應用于三相四線制并網變流器的三相電抗器

有效

• 申請號: 201210467602.9
• 申請日: 2012-11-19
• 公開（公告）號: CN102938303A
• 公開（公告）日: 2013-02-20
• 發明（設計）人: 顧偉峰
• 申請（專利權）人: 北京天誠同創電氣有限公司
• 主分類號: H01F27/28
• 分類號: H01F27/28;H01F27/30
• 代理公司: 北京匯澤知識產權代理有限公司 11228
• 代理人: 張若華

技術領域

本發明涉及一種應用于三相四線制并網變流器的三相電抗器。

背景技術

目前現有技術中三相四線制變流器的拓撲結構如圖1所示，該三相四線制變流器中網側變流器4輸出經濾波電抗器3連接LCL濾波電容2（并網變壓器1的漏感相當于一個電感），而濾波電容2與并網變壓器1中點、網側變流器4直流母線支撐電容的中心點O點相連接，網側變流器4另一側順次連接機側變流器5和發電機6。這種三相四線制變流器的拓撲結構和三相三線制變流器（如圖2所示）一同構成現有技術中兩種應用最為廣泛的并網變流器，三相四線制變流器同三相三線制變流器相比，在防雷、絕緣、機側du/dt濾波和電壓峰值抑制、系統電磁兼容等方面具有較為明顯的優勢。

但是三相四線制變流器這種拓撲結構由于濾波電容2的中性點和直流母線支撐電容的中心點O點連接而存在高頻零序電流，如圖1中的虛線所示。如果采用的網側濾波電抗器3選擇普通的三相電抗器，如圖3所示，該三相電抗器的上磁軛7和下磁軛8之間的三個鐵芯柱9上分別纏繞有主繞組10。零序電流會在濾波電抗器3中產生高頻零序磁勢，該高頻零序磁勢使得三相電抗器的兩個磁軛位置的合成磁勢不等于零，因此高頻磁場就會通過鐵芯柱外部構成閉合回路，使周圍的金屬結構件產生渦流而發熱甚至燒毀。因此通常三相四線制變流器在設計網側濾波電抗器時都采用單相電抗器的方式。

三個單相電抗器相對于三相電抗器在鐵芯柱材料的利用率、所需的安裝空間等方面都存在不足。尤其是當大功率變流器采用并聯方式進行擴容時，如圖4所示，需要更多的單相電抗器，這對于變流器應用在類似風力發電機組等安裝空間有限的場合會帶來極大的限制，且不利于產品的成本控制。

發明內容

針對現有技術中存在的不足，本發明提出一種應用于三相四線制并網變流器的三相電抗器，解決了現有技術中采用普通三相三柱電抗器通過零序電流時產生的零序磁勢問題。并且本發明相對于單相電抗器，可以提高鐵芯柱的材料利用率，節約成本。

本發明提出一種應用于三相四線制并網變流器的三相電抗器，包括鐵芯柱和主繞組，還包括輔助繞組，該輔助繞組設置于鐵芯柱上，且該輔助繞組的兩端分別與濾波電容的中性點、網側變流器的直流母線中性點連接。

進一步地，所述的輔助繞組包括三組分繞組，該三組分繞組分別設置于該三相電抗器的三個鐵芯柱上，并且該三個分繞組相互串聯后，兩端分別與濾波電容的中性點、網側變流器的直流母線中性點相連接。所述的三組分繞組的匝數相等，且每組分繞組的匝數為該三相電抗器的主繞組的匝數的1/3倍。

進一步地，所述的輔助繞組包括三組分繞組，該三組分繞組分別設置于該三相電抗器的三個鐵芯柱上，并且該三個分繞組相互并聯后，兩端分別與濾波電容的中性點、網側變流器的直流母線中性點相連接。所述的三組分繞組的匝數相等，且每組分繞組的匝數等于該三相電抗器的主繞組的匝數。

進一步地，所述的輔助繞組包括一組分繞組，該分繞組設置于該三相電抗器的三個鐵芯柱中任一鐵芯柱上。所述的分繞組的匝數等于該三相電抗器主繞組的匝數。

本發明具有的優點在于：

1、本發明提出一種應用于三相四線制并網變流器的三相電抗器，解決了現有技術中采用普通三相三柱電抗器通過零序電流時產生的零序磁勢問題。

2、本發明提出一種應用于三相四線制并網變流器的三相電抗器，相對于單相電抗器，可以提高鐵芯柱的材料利用率，節約成本。

3、本發明提出一種應用于三相四線制并網變流器的三相電抗器，可以減小網側濾波電抗器的體積，使得三相四線制變流器的尺寸減小，便于在風力發電機機組塔筒內的安裝。

4、本發明提出一種應用于三相四線制并網變流器的三相電抗器，MW級三相四線制變流器可以采用三相水冷電抗器，從而使得在近3000臺1.5MW?風力發電機組中已成功應用的三相四線制變流器技術可以推廣到更高功率等級的風力發電機組中。

附圖說明

圖1：?現有技術中三相四線制變流器拓撲結構示意圖；

圖2：現有技術中三相三線制變流器的拓撲結構示意圖；

圖3：現有技術中三相三柱電抗器的結構示意圖；

圖4?：現有技術中大功率變流器的并聯拓撲結構示意圖；?

圖5?：本發明中采用串聯設計的輔助繞組的三相電抗器的結構示意圖；

圖6?：本發明中采用并聯設計的輔助繞組的三相電抗器的結構示意圖；

圖7?：本發明中中心鐵芯柱設計的輔助繞組的三相電抗器的結構示意圖；