[發(fā)明專利]變壓器分段串聯(lián)電容補(bǔ)償電路

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310112481.0
• 申請日: 2013-04-01
• 公開（公告）號: CN103219881A
• 公開（公告）日: 2013-07-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳乾宏;嚴(yán)開沁;侯佳;陳文仙;劉航;黃君濤
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號: H02M1/42
• 分類號: H02M1/42
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務(wù)所 32237
• 代理人: 賀翔

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種適用于諧振變換器的變壓器分段串聯(lián)電容補(bǔ)償電路，屬于變壓器或電能變換領(lǐng)域。

背景技術(shù)

諧振變換器具有高效率、高功率密度以及良好的EMI特性，在功率變換場合得到了廣泛的應(yīng)用。通過引入諧振網(wǎng)絡(luò)，來得到部分諧振或是完全諧振的電壓或電流，實(shí)現(xiàn)諧振變換器的軟開關(guān)，獲得高效率及高功率密度的特性。諧振補(bǔ)償電容作為諧振網(wǎng)絡(luò)中不可或缺的部分，能夠補(bǔ)償變壓器的感抗及線路中的感抗，來獲得所需的諧振波形和輸出特性。尤其在非接觸供電場合，非接觸變壓器存在大漏感、小激磁電感的特點(diǎn)，通過加入諧振補(bǔ)償電容來補(bǔ)償漏感及激磁電感，能夠保證足夠的電壓增益、使得能量可以傳輸?shù)椒墙佑|變壓器副邊側(cè)，并減小非接觸變壓器原邊的無功損耗，提高變換效率。

串聯(lián)補(bǔ)償電容是補(bǔ)償變壓器感抗的常用方法。當(dāng)變壓器待補(bǔ)償?shù)母锌馆^大，負(fù)載較重時，串聯(lián)補(bǔ)償電容的電流會增大，引起補(bǔ)償電容的電壓應(yīng)力顯著增加，使得補(bǔ)償電容成為影響變換器可靠性的重要因素之一。為了解決該問題，常用的方法是將單個補(bǔ)償電容替代為多個補(bǔ)償電容的串并聯(lián)組合，從而降低單個電容的電壓及電流應(yīng)力。采用這種方法對改善補(bǔ)償電容自身的電壓及電流應(yīng)力十分有效，但無法解決重載時由補(bǔ)償電容所引起的變壓器繞組端電壓較高的問題。變壓器繞組的端電壓為輸入電壓與補(bǔ)償電容電壓疊加而成，補(bǔ)償電容電壓過高相應(yīng)導(dǎo)致變壓器繞組端電壓過高，引起絕緣困難和高壓導(dǎo)致的無功損耗。羅青林，鐘俊濤.降低局部概率的特高壓變壓器絕緣設(shè)計(jì)[J].變壓器，2011,48(11)：16-18中指出變壓器存在高壓時，可能引起局部放電現(xiàn)象，影響變壓器的正常運(yùn)行。趙修科.磁性元器件分冊[M].第一版，沈陽：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，2002，98-100則闡述了通過改變線圈繞制方式及恰當(dāng)?shù)钠帘未胧﹣頊p小線圈間電容以及分布電容，以減小變壓器的無功損耗。

無論是單個補(bǔ)償電容還是采用多個補(bǔ)償電容的串并聯(lián)組合，都是利用串聯(lián)補(bǔ)償電容的電壓對變壓器待補(bǔ)償感抗的壓降進(jìn)行集中補(bǔ)償，我們稱其為集中式補(bǔ)償方法。顯然，只要是集中式補(bǔ)償方法，變壓器繞組與補(bǔ)償電容或補(bǔ)償電容網(wǎng)絡(luò)的電路連接關(guān)系就不變，變壓器繞組的端電壓與輸入電壓及補(bǔ)償電容電壓或補(bǔ)償電容網(wǎng)絡(luò)電壓的數(shù)量關(guān)系也不發(fā)生改變，則重載時變壓器繞組端電壓過高的問題就不能得到解決。

如何找到合理的補(bǔ)償方法，在補(bǔ)償變壓器感抗及線路感抗的同時，既能降低單個補(bǔ)償電容的電壓及電流應(yīng)力，又能降低變壓器繞組的電壓應(yīng)力，成為本發(fā)明的設(shè)計(jì)重點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有諧振變換器采用的集中式補(bǔ)償方法無法解決變壓器繞組電壓應(yīng)力過高的缺點(diǎn)，提出一種新型的變壓器補(bǔ)償方法。

本發(fā)明的目的是通過以下方案實(shí)施的:

一種變壓器分段串聯(lián)電容補(bǔ)償電路，其特征在于：變壓器待串聯(lián)補(bǔ)償繞組由若干繞組段串聯(lián)組成，其中至少有一對相鄰的繞組段間還串有補(bǔ)償電容；上述變壓器待串聯(lián)補(bǔ)償繞組為變壓器原邊或/和變壓器副邊。所述的變壓器分段串聯(lián)電容補(bǔ)償電路能夠改變變壓器各繞組段兩端的電位，從而減小變壓器繞組的電壓應(yīng)力，解決高壓所帶來的絕緣以及無功損耗問題。

所述的變壓器分段串聯(lián)電容補(bǔ)償電路，其特征在于：所述變壓器待串聯(lián)補(bǔ)償繞組的繞組段匝數(shù)相等或不相等，相等時有利于補(bǔ)償電路的設(shè)計(jì)。

所述的變壓器分段串聯(lián)電容補(bǔ)償電路，其特征在于：所述補(bǔ)償電容為單一電容或多個電容串并聯(lián)組合而成。

所述的變壓器分段串聯(lián)電容補(bǔ)償電路，其特征在于：上述變壓器待串聯(lián)補(bǔ)償繞組的始端或/和末端還串有補(bǔ)償電容。

本發(fā)明相比于現(xiàn)有技術(shù)有如下優(yōu)點(diǎn)：

現(xiàn)有諧振變換器中變壓器的感抗補(bǔ)償多采用串聯(lián)補(bǔ)償電容的集中式補(bǔ)償方法，負(fù)載較重或是電路中感抗較大時，變壓器繞組的電壓應(yīng)力較高，給變壓器的絕緣以及變換器的安全工作帶來了隱患。

本發(fā)明的變壓器分段串聯(lián)電容補(bǔ)償電路，通過將變壓器繞組分開為多段，將補(bǔ)償電容分段插入并與變壓器繞組串聯(lián)連接，對變壓器的感抗進(jìn)行分段補(bǔ)償。所提出的變壓器分段串聯(lián)電容補(bǔ)償電路利用所插入的補(bǔ)償電容電壓與變壓器各段繞組段電壓存在相位差的特點(diǎn)，通過分段串聯(lián)補(bǔ)償電容，改變變壓器各分段繞組段兩端的電位，從而減小變壓器繞組的電壓應(yīng)力。

分段串入的補(bǔ)償電容既能在補(bǔ)償變壓器感抗及線路感抗的同時，改變變壓器內(nèi)部的電場分布，降低變壓器繞組的電壓應(yīng)力，降低變壓器繞組的絕緣要求，同時減小變壓器因高壓電場存在導(dǎo)致的無源損耗，使得變壓器及變換器的工作更為安全。可應(yīng)用于各類諧振變換器中，包括非接觸諧振變換器中非接觸變壓器的補(bǔ)償，補(bǔ)償非接觸變壓器的漏感和激磁電感。

附圖說明