[实用新型]一种改进型变压器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种变压器，尤指一种应用于功率单元串联的高压变频器中的变压器。

背景技术

随着电力电子技术的发展，变频器作为电力电子技术发展的产物，在国民经济的各个领域如冶金、石化、自来水、电力等行业得到广泛的应用，并发挥着越来越重要的作用，特别是，高压大功率变频器的应用日渐广泛。而由如图1所示的功率单元1串联构成的高压大功率变频器(如图2所示)作为适合中国国情、性能优异的高压变频器，受到众多变频器生产厂商、科研院所、工程技术人员、用户的青睐，显示了其方兴未艾的前景。此高压变频器结构已经由中国专利97100477公开，它主要由多副边绕组变压器2、多个功率单元1和控制系统构成。

构成上述高压变频器中的变压器安装在电网侧，它有N个副边绕组，每一个副边绕组与一个功率单元相连，分别给各个串联的功率单元供电。为了抑制对电网的谐波，这些副边绕组采用曲折绕法，达到移相的效果。在电路原理上，此整流变压器的作用起到了隔离的作用，使各功率单元相互之间在输入侧隔离，这样，由于功率单元的逆变桥在输出侧相互串联，功率单元的整体电位就会逐级提高。

以图2为例，相对于中点O，功率单元A1、B1、C1的输出电压并不高，假定每个功率单元的输出电压为690V，那么A1的输出电压为690V，对于B1、C1也如此。但是，由于A2、B2、C2与A1、B1、C1是串联的，那么，A1和A2串联的输出电压就是690V的两倍，即1380V。当有5个功率单元串联时，A1到A5的输出电压是3450V，同样的情况也会在B1到B5、C1到C5上出现。最终到电机上的U、V、W三个端子，对中点O的电压分别是3450V。

众所周知，变频器的负载一般是三相交流电机，对于交流电机而言，三相的电压相位必须相差120度，这在电机控制的PWM波形中可以实现经过这样的处理，上述U、V、W三个端子相互之间的电压为×3450＝5975V。即大致为6KV。

专利97100477以及各类文献中，并未提及构成上述高压变频器的变压器副边绕组的排列方式，尤其是变压器副边多个绕组与每个功率单元的排列方式。在一般的现有产品中，整流变压器的结构如图3所示。为了说明问题，图3仅以5级串联的形式示例。变压器一般为常规的三相柱式变压器，由于变压器的副边绕组抽头较多，因此一般将原边高压绕组置于内侧，副边绕组置于外侧，将三相功率单元所需要的副边绕组分为三组，每组内有5个移相的三相绕组，如Wa1、Wa2、……Wa5，Wb1、Wb2、……Wb5，Wc1、Wc2、……Wc5，移相的角度分别为0、±12°、±24°，这5个绕组在变压器外侧从上到下顺序排列的。为了工艺上的方便，通常，变压器副边每组绕组与变频器功率单元都采取顺序连接的方式进行连接，如图2所示，以A相的5个单元为例，副边绕组Wa1接功率单元A1，Wa2接功率单元A2，……Wa5接功率单元A5；或者反过来的顺序，即Wa5接功率单元A1，Wa4接功率单元A2，……Wa1接功率单元A5。对于B相和C相的功率单元也采用相同的方式与副边绕组顺序连接。从工艺上看，这样的副边绕组排列方式和副边绕组与功率单元的连接方式相当整齐。

但是，对于这种传统的变压器绕组排列方式，变压器副边绕组之间的隔离电压应该如此考虑：由于每一相内的功率单元的电压是逐级升高的，所以每组内相邻两个功率单元之间的电压并不高，比如W1和W2之间，考虑690V的电压升高就可以了；但是，随着串联级数的增多，比如5级串联的情况，Wa1和Wa5之间，则有3450V的电压升高；对于A相的Wa5和B相的Wb1绕组，虽然物理上相邻，却要考虑至少3450V的绝缘需要。所以在制造变压器时，每组之间至少要留出足够的绝缘距离，来保证这个工作电压的需要。这个绝缘距离，增加了变压器的铁心高度，浪费了材料，并使变压器的特性变差。

发明内容

鉴于上述原因，本实用新型的目的是提供一种可大大降低变压器其中一组副边绕组与另一组副边绕组之间的绝缘电压、减少其绝缘距离，从而大大降低变压器成本的改进型变压器。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：一种改进型变压器，该变压器副边有3×N个副边绕组，这些副边绕组被分为三组，每组N个副边绕组；每一个副边绕组与一个功率单元的输入端相连，每个功率单元的最大输出电压为V；功率单元每N个串联构成一相，3相之间为星型接法；其特征在于：

所述变压器三组副边绕组中的一组副边绕组的排列顺序与其他两组副边绕组的排列顺序相反。