[發明專利]一種線圈繞組、變壓器和串并型電力電子裝置

有效

• 申請號: 202010820820.0
• 申請日: 2020-08-14
• 公開（公告）號: CN111863406B
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發明（設計）人: 莊加才;徐君;趙玉順;蔡國慶;劉威
• 申請（專利權）人: 陽光電源股份有限公司
• 主分類號: H01F27/32
• 分類號: H01F27/32;H01F27/36;H01F27/30;H01F27/28;H02M3/335
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 張柳

本發明提供一種線圈繞組、變壓器和串并型電力電子裝置，該線圈繞組中：線包絕緣層包裹于線包單元外側，然后在電場屏蔽層內側填充高頻絕緣介質填充材料，再在電場屏蔽層外側填充低頻絕緣介質填充材料；而高頻絕緣介質填充材料和低頻絕緣介質填充材料，其中一個為介質損耗角和/或介電常數低于相應預設低閾值的填充材料，能夠降低介質損耗、彌補電場屏蔽層帶來的局部高頻介質損耗加劇，另一個為介質損耗角和介電常數分別高于相應預設高閾值的填充材料，能夠提高導熱性能、降低溫升、確保散熱，從而該線圈繞組能夠優化存在耦合關系的兩項參數，兼顧低介質損耗和高導熱性能。

技術領域

本發明屬于電力電子技術領域，更具體的說，尤其涉及一種線圈繞組、變壓器和串并型電力電子裝置。

背景技術

在電力電子變壓器的中頻變壓器原副邊之間，其電壓差同時具有高壓及高頻成分；而在級聯式電力電子變壓器的結構中，一般而言，高壓為低頻甚至直流成分，而高頻成分則為低壓。因此，為了實現較好的絕緣性能一般會采用固體絕緣的方式。

目前應用中，高壓的澆注式變壓器有兩大類，一類為傳統的干式變壓器，其原副邊線圈單獨澆注后再裝入絕緣套筒，絕緣墊塊，鐵芯等固定而制成，通過絕緣套筒，空氣間隙等實現原副邊繞組間絕緣，配合絕緣墊塊等實現系統絕緣需求；另一類為整體澆注變壓器，其在變壓器繞制過程中即利用絕緣墊塊等隔開原副邊距離，繞制完成后將鐵芯及線圈一起置于模具內整體澆注而成。也有現有技術提出將線包單獨澆注后再插入鐵芯。

而現有的整體澆注方案中的絕緣材料，其介電強度、介質損耗、導熱系數等各項參數都存在一定耦合，如果要求該絕緣材料同時在各項提標方面都能達到較優，則會比較困難。而中頻變壓器中同時存在高頻和高壓，通過繞組周邊增加電場屏蔽層以解決絕緣缺陷，但這樣就會使得局部高頻介質損耗加劇。若選用的絕緣材料具有較低的介質損耗就意味著導熱性能低下，若選用的絕緣材料具有較好的導熱性能，則又可能使得介質損耗加大，因此，該變壓器中無法兼顧低介質損耗和高導熱性能。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種線圈繞組、變壓器和串并型電力電子裝置，用于兼顧低介質損耗和高導熱性能。

本發明第一方面提供一種線圈繞組，包括：線包單元、線包絕緣層、高頻絕緣介質填充材料、電場屏蔽層和低頻絕緣介質填充材料以及外低頻電場屏蔽層；其中：

所述線包絕緣層包裹于所述線包單元外側；

所述高頻絕緣介質填充材料，填充于所述電場屏蔽層的內側；

所述低頻絕緣介質填充材料，填充于所述電場屏蔽層的外側；

所述高頻絕緣介質填充材料和所述低頻絕緣介質填充材料，一個為介質損耗角和/或介電常數低于相應預設低閾值的填充材料，另一個為介質損耗角和/或介電常數分別高于相應預設高閾值的填充材料。

可選的，所述高頻絕緣介質填充材料為介質損耗角和/或介電常數低于相應預設低閾值的填充材料；

所述低頻絕緣介質填充材料為介質損耗角和介電常數分別高于相應預設高閾值的填充材料。

可選的，所述電場屏蔽層為高頻電場屏蔽層；所述線圈繞組還包括：雙絕緣介質填充材料和內低頻電場屏蔽層；

所述雙絕緣介質填充材料，填充于所述高頻電場屏蔽層和所述內低頻電場屏蔽層的內側之間；

所述低頻絕緣介質填充材料，填充于所述內低頻電場屏蔽層的外側。

可選的，所述雙絕緣介質填充材料包括：介質損耗角和/或介電常數低于相應預設低閾值的填充材料，以及，介質損耗角和介電常數分別高于相應預設高閾值的填充材料。

可選的，還包括：外低頻電場屏蔽層；

所述外低頻電場屏蔽層，包裹于所述低頻絕緣介質填充材料的外側。