[實用新型]一種磁集成式集成濾波電感變壓器

有效

• 申請號: 201220510266.7
• 申請日: 2012-09-29
• 公開（公告）號: CN203103100U
• 公開（公告）日: 2013-07-31
• 發明（設計）人: 許加柱;羅隆福
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 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所 43114
• 代理人: 顏勇

本實用新型涉及一種變壓器，特別涉及一種將磁集成技術與集成濾波電感技術相結合的磁集成式集成濾波電感變壓器。?

隨著我國電力電子技術的不斷發展和普及，電力電子轉換裝置和變流系統被廣泛應用于日用家庭電器、電氣化鐵道、城市軌道牽引、電解、化工、冶金等領域中，此類電能轉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、配電系統的線損，嚴重時甚至會影響到系統的運行穩定性。?

針對上述領域存在的問題，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，采用多重化整流技術。方法(1)技術成熟、成本低，但濾波系統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，影響其在某些領域和場合的應用；方法(2)技術先進、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用；方法(3)對于交流網側雖可有效治理諧波，但對于每一臺整流變壓器而言，6脈波整流器產生的6K±1特征諧波電流通過整流變壓器的網側和閥側繞組，增加了整流變壓器的諧波損耗，使得系統效率降低；同時，系統進出線復雜，變?壓器臺數多，成本高，占地面積大。?

為了解決傳統濾波場占用空間、場地大和傳統集成濾波電感小的技術問題，本實用新型提供一種結構簡單、濾波效果好的磁集成式集成濾波電感變壓器。?

本實用新型解決上述技術問題所采用的技術方案是：變壓器采用兩套三相殼式鐵芯結構或兩套單相殼式鐵芯結構，交流網側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，所述主鐵芯結構與傳統殼式變壓器相同，鐵芯磁路是閉合的；副鐵芯采用帶氣隙的磁路結構。?

本實用新型的技術效果在于：本實用新型中由于集成濾波繞組，并且濾波繞組的套數要根據系統實際濾波次數的要求來確定，每套繞組通過外接濾波電容，構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成的鐵芯電抗器的電抗部分；這種結構有效地實現了濾波電抗器與變壓器的一體化集成設計；該變壓器濾波繞組可有效濾除負載側非線性負載產生的諧波電流，從而改善交流網側的電能質量；同時也可大大降低濾波器的空間和占地面積，為該變壓器在不同領域的應用奠定技術基礎。本發明可廣泛應用于配電網變電站、電氣化鐵路牽引供電、車載牽引供電及化工、冶金電解等領域。?

圖1是本實用新型的繞組和鐵芯的布置示意圖。?

圖1是本實用新型的繞組和鐵芯的布置示意圖。?

圖2是本實用新型的單相等值電路圖。?

圖3是本實用新型的主鐵芯平面圖。?

圖4是本實用新型的副鐵芯平面圖。?

圖1中，1.主鐵芯，2.副鐵芯，3.負載繞組，4.交流網側繞組，5.濾波繞組?

圖2中，6.交流網側繞組的等值漏電感，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個濾波繞組對應的鐵心電抗器電感，10.與第1個濾波繞組相對應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個濾波繞組對應的鐵心電抗器電感，13.與第i個濾波繞組相對應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個濾波繞組對應的鐵心電抗器電感，16.與第n個濾波繞組相對應的某一特定次濾波電容。?

下面結合附圖對本實用新型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構的殼式變壓器，鐵芯由主鐵芯1和副鐵芯2共同構成，交流網側繞組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的套數可以根據實際工程的需求來設定；濾波繞組5通過直接外接濾波電容來實現對負載側諧波電流進行濾除。?

在忽略各側繞組電阻的條件下，磁集成式集成濾波電感變壓器單相等值電路如圖2所示。當負載側繞組給非線性負載供電時，必然有諧波電流通過負載側等值漏電感7，該諧波電流會在交流網側繞組等值漏電感7與濾波側支路總阻抗(由8/9/10/11/12/13/14/15/16共同組成)間通過分流原理進行分流；濾波繞組的套數可根據實際工程的需求要確定，8、11、14分別對應某一套濾波繞組的等值漏電感，9、12、15分別對應某一套濾波繞組與副鐵芯構成的磁集成濾波電抗?器的電感，其值要遠大于等值漏電抗；10、13、16分別對應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9、12、15較大，因此可大大降低濾波電容10、13、16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8、磁集成濾波電抗器的電感9與濾波電容10共同形成針對某次諧波的濾波支路，則負載側的該次諧波電流全部流入該條濾波支路中，從而將負載側的諧波電流與交流網側繞組相隔離，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合在一起，從而達到降低濾波場占地面積和空間。?