[發明專利]一種適用于電力電子變壓器的高頻大功率水冷變壓器

在審

• 申請號: 202110961899.3
• 申請日: 2021-08-20
• 公開（公告）號: CN113690027A
• 公開（公告）日: 2021-11-23
• 發明（設計）人: 范建華;徐鵬飛;王慶園;于曉強;韓長忠;謝堂林
• 申請（專利權）人: 青島鼎信通訊股份有限公司
• 主分類號: H01F27/16
• 分類號: H01F27/16;H01F27/28
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及電力系統技術領域，具體公開了一種適用于電力電子變壓器的高頻大功率水冷變壓器，其技術方案包括初級繞組(1)，次級繞組(2)，鐵芯(3)，絕緣材料(4)，連接、支撐結構(5)。其中初級繞組(1)和次級繞組(2)中至少有一個繞組使用帶有冷卻水道的利茲線(6)，其中帶有冷卻水道的利茲線用于降低變壓器的高頻損耗，并且通過使用冷卻水可以使線圈保持較低的運行溫度，降低由于溫度升高導致的導線電阻增加引起的額外損耗，提高變壓器的安全性，本發明的變壓器能滿足高頻大功率電源對變壓器的要求，并且具有損耗小、溫升低、可靠性高等優點。

技術領域

本發明涉及電力系統技術領域，尤其涉及一種適用于電力電子變壓器的高頻大功率水冷變壓器。

背景技術

傳統工頻變壓器具有能耗高、波形易畸變、故障響應速度慢等缺點，已無法滿足建設堅強智能電網的需求。電力電子變壓器克服了工頻變壓器的上述缺點，且具有多端口輸出、能量雙向流動等優點，受到越來越多人的關注。高頻變壓器是電力電子變壓器的主要器件，然而受限于繞組材料在高頻下的損耗、散熱等問題，高頻變壓器的功率很難做大。

目前高頻變壓器主要繞組材料為：利茲線、銅管或者銅箔。

對于大功率高頻變壓器，為了保證合適的載流量，需要使用股數很多的利茲線，絞合時各漆包線的位置會出現不一致的情況，同時外徑比較粗，導線內部和外部的散熱條件相差很多，內部溫升明顯高于外部，易出現內部漆包線過溫，漆膜損壞，導致漆包線間產生粘連，失去利茲線降低高頻電阻的意義。

使用銅管制作繞組的方式，當銅管的壁厚大于趨膚深度時，電流只在銅管表面流動，為了保證足夠的載流量需要使用很粗的銅管，同時銅管本身硬度比較高，不易使用，如制作過程產生大角度的彎折會致使管道產生不可恢復的損壞。如使用銅箔作為繞組，層疊的方式，高頻下臨近效應會凸顯，導致損耗升高，且每層銅箔間都需要加入絕緣紙做絕緣，導致散熱變差，溫升過高。

本專利中的帶有冷卻水道的利茲線(6)，冷卻水道(7)采用1～3層無縫軟性絕緣材料，然后以此為圓心使用多股單根線徑為0.05～0.5mm的漆包線(8)經過復絞而成。冷卻水道是軟性材質，線材使用較細的漆包銅線，成品具有很好的柔軟性，易于使用。圍繞冷卻水道絞合，保證了各單股線處于對稱位置，有利于減小高頻損耗，同時方便散熱。用此種線做成的變壓器具有損耗小、溫升低、可靠性高等優點。

發明內容

本發明針對現有技術存在的不足和缺陷，提供了一種適用于電力電子變壓器的高頻大功率水冷變壓器，通過采用帶有冷卻水道的利茲線作為變壓器繞組的方式，降低了變壓器的損耗及溫升，從而制成具有損耗小、溫升低、可靠性高等優點的變壓器。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現，一種適用于電力電子變壓器的高頻大功率水冷變壓器，包括初級繞組，次級繞組，鐵芯，絕緣材料，連接和支撐結構，其中：

初級繞組，連接電路中能量輸入端，接收輸入電壓和電流；

次級繞組，連接電路中能量輸出端，輸出電壓和電流；

初級繞組(1)和次級繞組(2)至少有一處使用帶有冷卻水道的利茲線(6)纏繞；初級繞組(1)或次級繞組(2)未采用帶有冷卻水道的利茲線(6)時，可以根據使用環境，選用不帶冷卻水道的利茲線(6)、銅箔或鋁箔纏繞；

鐵芯，變壓器磁通的主要路徑，用于耦合變壓器初級繞組和次級繞組，實現功率傳輸，該鐵芯使用鐵氧體磁芯或者納米晶磁芯；

絕緣材料，包括用于變壓器初級繞組內，次級繞組內，初級、次級繞組間的絕緣包覆所使用的材料；

連接和支撐結構，將銅端子與經過脫漆處理的利茲線通過壓接、焊接的方式連接，作為變壓器的出線端子；使用配套的水道頭與冷卻水道的進出口連接形成進出水道口。