[实用新型]应用于无网侧电抗器高压变频器中的变压器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种变压器，具体地说，本实用新型涉及一种应用于无网侧电抗器、具有能量回馈功能的功率单元串联多电平型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，高压变频器作为节能降耗的主要手段，在国民经济的各个领域，如冶金、石化、供水、电力等行业得到广泛的应用，并发挥着越来越重要的作用。

在诸多拓扑结构的高压变频器中，图1所示的功率单元串联多电平型高压变频器，由于其电压输出能力强，对电网的谐波污染小，对电机输出电压的dv/dt小，成为高压变频器的最主流和最优的形式之一。

在功率单元串联多电平型高压变频器的实际应用中，对于需要电气制动的负载，如大惯量风机、矿井提升机、轧钢机等，在被控电机制动时需要将其制动能量从负载侧反馈至电网侧。为了使功率单元串联多电平型高压变频器具有能量回馈功能，每个功率单元的控制芯片必须要能够精确地检测其网侧电压的相位，控制其网侧电流。

为了使每个功率单元控制芯片能够精确地检测其网侧电压的相位，也为了使每个功率单元的网侧电感值相同且已知，降低控制程序的难度，如图1所示，在现有技术中，通常在每个功率单元1的网侧与三相多副边绕组变压器2的副边绕组之间增设一个三相低压网侧电抗器3。

在高压变频器内安装如此多的低压网侧电抗器将显著地增加变频器的体积、重量和成本。

为了减小上述高压变频器的体积和重量，降低其制造成本，本发明人经过潜心研究开发了一种无网侧电抗器的、具有能量回馈功能的功率单元串联多电平型高压变频器，如图2所示。在研制的过程中，本发明人发现：当取消了每个功率单元1网侧与变压器2副边绕组之间的网侧电抗器后，由于传统变压器各副边绕组与原边绕组间的漏感差别过大，有的差别超过两倍，使得各功率单元控制芯片无法用统一的电感值进行控制算法计算，大大增加了控制难度。

发明内容

鉴于上述原因，本实用新型的目的是提供一种应用于无网侧电抗器、具有能量回馈功能的功率单元串联多电平型高压变频器中变压器。

为实现上述目的，本实用新型采用以下的设计方案：一种应用于无网侧电抗器高压变频器中的变压器，该变压器为三相多副边绕组变压器，其特征在于：该变压器的副边绕组集中地绕在铁芯和原边绕组的中部，端部留空。

所述变压器原边每相绕组被分为多段绕制，各段绕组并联。

本实用新型可以显著地降低各副边绕组与原边绕组之间的漏感差别，使变压器各副边绕组与原边绕组间漏感的差别降低为传统变压器的一半以下，有效地保证了各功率单元控制芯片控制算法中参数的一致性和功率单元的可交换性。

附图说明

图1为带有网侧电抗器的具有能量回馈功能的功率单元串联多电平型高压变频器的主电路拓扑结构图；

图2为无网侧电抗器的具有能量回馈功能的功率单元串联多电平型高压变频器主电路拓扑结构图；

图3为本实用新型三相多副边绕组变压器结构示意图；

图4为本实用新型三相多副边绕组变压器副边绕组截面示意图；

图5为本实用新型三相多副边绕组变压器原边绕组截面示意图.

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步说明，并非对本实用新型的限定。

如图3所示，本实用新型公开的应用于无网侧电抗器、具有能量回馈功能的功率单元串联多电平型高压变频器中变压器为三相多副边绕组变压器。

为了降低变压器各副边绕组与原边绕组间的漏感差别，如图4所示，本实用新型将变压器的副边绕组相对集中地绕在铁芯和原边绕组的中部，端部留空。如图所示，将变压器副边绕组集中绕制在铁芯的中部，而在铁芯的两端部不缠绕副边绕组，在铁芯的一端可以放置用于驱动变频器的散热风机运行的辅助绕组。这种结构设计可以显著地降低端部效应对各个副边绕组与原边绕组间漏感差别的影响，使其接近靠近铁芯中部的副边绕组漏感。

如图5所示，还可以将变压器的原边每相绕组分为多段绕制，各段绕组并联。图中忽略了变压器的副边绕组和辅助绕组，如图所示，在本实用新型的具体实施例中，将变压器原边每相绕组分为三段进行绕制，A1、A2、A3、B1、B2、B3、C1、C2、C3，三段绕组在电气上并联连接。这种结构可以显著地降低各个副边绕组与原边绕组之间的漏感的差别。在实际应用中，也可以根据变频器功率大小，综合考虑绕制难度和成本，将原边绕组绕成两段或者多段。

经实验证明，上述对变压器结构的改进，使变压器各副边绕组与原边绕组间漏感的差别将降低为原先的一半以下，有效地保证了控制算法中参数的一致性和功率单元的可交换性。