[發明專利]中頻變壓器

在審

• 申請號: 201980055875.2
• 申請日: 2019-09-19
• 公開（公告）號: CN112640014A
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發明（設計）人: U·德羅芬尼克;T·格拉丁格;B·溫施
• 申請（專利權）人: ABB電網瑞士股份公司
• 主分類號: H01F27/32
• 分類號: H01F27/32;H01F27/06;H01F27/29;H01F27/28
• 代理公司: 北京市漢坤律師事務所 11602
• 代理人: 王菲;張濤

本公開提供了一種變壓器(100)，包括：變壓器鐵芯(110)，該鐵芯具有擁有第一縱向軸線(11)的第一芯柱(111)和擁有第二縱向軸線(12)的第二芯柱(112)；布置在第一芯柱(111)周圍的第一低壓(LV)繞組(121)；布置在第一LV繞組(121)周圍的第一高壓(HV)繞組(131)；布置在第二芯柱(112)周圍的第二低壓(LV)繞組；布置在第二LV繞組(122)周圍的第二高壓(HV)繞組(132)，其中第一HV繞組(131)設置有分別基本垂直于遠離第一縱向軸線(11)延伸的第一HV連接器(133)和第二HV連接器(134)，其中第二HV繞組(132)設置有分別基本垂直于遠離第二縱向軸線(12)延伸的第三HV連接器(135)和第四HV連接器(136)。

技術領域

本公開的實施例涉及變壓器，特別是中頻變壓器(MFT)，更具體地涉及干式鑄造MFT。

背景技術

中頻變壓器(MFT)是各種電力電子系統中的關鍵部件。鐵路車輛中的示例是輔助轉換器和固態變壓器(SST)，它們取代了笨重的低頻牽引變壓器。正在考慮使用SST的其他應用，例如用于可再生能源、EV充電基礎設施、數據中心或船上電網的電網集成。預計SST在未來將扮演越來越重要的角色。

電絕緣在MFT中構成了重大挑戰，這是因為一方面工作電壓可能很高(在10kV至100kV的范圍內，尤其是50kV至100kV的范圍內)，另一方面與傳統低頻配電和電力變壓器相比，單個MFT的功率相當低(在數百kVA范圍內)。

對于所提及的MFT的功率和電壓范圍，設計緊湊且簡單的低成本中頻變壓器(MFT)所面臨的主要挑戰是有效冷卻，減少由于接近效應而引起的繞組損耗以及高壓繞組套管的位置。

因此，對變壓器，特別是干式鑄造中頻變壓器的需求不斷增長，這些干式鑄造中頻變壓器克服了至少一些現有技術的問題，或者至少可以減輕傳統變壓器的負面影響。

發明內容

鑒于上述情況，提供了根據獨立權利要求的變壓器。根據從屬權利要求，說明書和附圖，其他方面，優點和特征是顯而易見的。

特別地，根據本公開，提供了一種變壓器，該變壓器包括擁有第一縱向軸線的第一芯柱和擁有第二縱向軸線的第二芯柱的變壓器鐵芯。另外，變壓器包括布置在第一芯柱周圍的第一低壓(LV)繞組。第一LV繞組沿第一長度L1在第一縱向軸線的方向上延伸。此外，變壓器包括布置在第一LV繞組周圍的第一高壓(HV)繞組。第一HV繞組沿第二長度L2在第一縱向軸線的方向上延伸。第二長度L2短于第一長度L1。此外，變壓器包括圍繞第二芯柱布置的第二LV繞組。第二LV繞組沿第三長度L3在第二縱向軸線的方向延伸。另外，變壓器包括圍繞第二LV繞組布置的第二HV繞組。第二HV繞組沿著第四長度L4在第二縱向軸線的方向上延伸。第四長度L4短于第三長度L3。此外，第一HV繞組設置有第一HV連接器和第二HV連接器，第一HV連接器和第二HV連接器中的每一個均基本上垂直于遠離第一縱向軸線延伸。第二HV繞組設置有第三HV連接器和第四HV連接器，第三HV連接器和第四HV連接器中的每一個均基本上垂直于遠離第二縱向軸線延伸。

因此，有利地，相對于現有技術，特別是在緊湊性，減少由于鄰近效應引起的繞組損耗，變壓器設計的簡單性，堅固性，高壓繞組連接器的位置和成本方面改進了本公開的變壓器。為了更好地理解，關于“接近效應”，要注意以下幾點。在承載交流電的導體中，如果電流流過一個或多個其他附近的導體，例如在緊密纏繞的電線線圈中，則第一導體內的電流分布將被限制在更小的區域。由此產生的電流擁塞被稱為鄰近效應。這種擁塞導致電路的有效電阻增加，該有效電阻隨頻率增加。

更具體地說，本文所述的變壓器解決了設計緊湊且簡單的低成本變壓器，特別是中頻變壓器所面臨的以下主要挑戰。

第一個挑戰是提供繞組的有效冷卻，由于絕緣要求和機械穩定性，該繞組通常必須澆鑄。

第二個挑戰是難以交叉繞組，由于絕緣要求，交叉繞組通常需要較大的距離。在這方面，應當指出的是非交叉繞組通常導致高頻繞組損耗增加。