[发明专利]通用配电变压器

说明书

相关申请的交叉引用

本申请主张于2009年6月11日提交的美国临时专利申请No.61/186,140的权益，其通过引用方式全文结合于此。

技术领域

本发明涉及变压器，并且更具体而言涉及使用电力电子器件的通用配电变压器。

现代社会到数字时代的转变使得需要发展更可靠高质量电力供应。在向终端用户供应电力时不可或缺的部件是配电变压器。传统配电变压器将一个电压的电力转换为另一电压的电力，该另一电压具有更高或者更低的值。变压器使用初级线圈和次级线圈实现这种电压变换，初级线圈和次级线圈的每一个缠绕在铁磁芯上并且包括许多匝的电导体。在当今配电系统中采用的传统配电变压器无法针对诸如骤降/陡升/畸变的不良电力质量来保护数字负载。据估计，电压扰动每年耗费世界上各产业数百万美元。

有时将系统连接到配电线路以提高电力质量。这种系统的实例包括动态电压恢复器(DVR)和静态VAR补偿器(SVC)。DVR在电源电压骤降或尖峰期间维持或恢复操作电气负载，而SVC在电力网络上提供快速作用的无功功率补偿。DVR和SVC经常为“附加”系统，其连接到传统配电变压器并且与传统配电变压器一起使用。

在更近期，已经提出将电力电子器件与传统配电变压器集成以提高电力质量。本发明涉及这种变压器的实际实施。

发明内容

根据本发明，提供了一种通用配电变压器，其具有用于从源接收输入电压和电流的初级侧以及用于向负载提供输出电压和电流的次级侧。该配电变压器包括铁磁芯和至少一个绕组结构。每个绕组结构包括用于连接到源的初级绕组以及用于连接到负载的次级绕组。提供袋状部件，其限定腔体并且具有电连接到该至少一个绕组结构的连接器。连接器布置在腔体中。电力电子模块可拆装地安装在袋状部件的腔体中。电力电子模块可操作以减小配电变压器的输出电压中的变动，并且包括多个半导体切换装置以及适于滑动接合袋状部件的连接器的多个连接器。电力电子模块可在移除位置和安装位置之间移动，其中在移除位置，该电力电子模块位于袋状部件外部，以及在安装位置，该电力电子模块布置在袋状部件的腔体中并且电力电子模块的连接器接合袋状部件的连接器，从而将电力电子模块电连接到该至少一个绕组结构。

根据本发明，还提供了一种配电变压器系统，其具有用于从源接收输入电压和电流的初级侧以及用于向负载提供输出电压和电流的次级侧。该配电变压器系统包括铁磁芯和至少一个绕组结构。每个绕组结构包括用于连接到源的初级绕组以及用于连接到负载的次级绕组。电力电子模块连接到该至少一个绕组结构并且可操作以减小配电变压器的输出电压中的变动。电力电子模块包括多个半导体切换装置。外壳围住该芯、该至少一个绕组结构和该电力电子模块。外壳包括：一个或多个壁，隔声材料紧固到其内表面；以及多个通风口，用以允许空气通过外壳流动。

附图说明

参考下述描述、所附权利要求书以及附图，将更好地理解本发明的特征、方面和优点，在附图中：

图1示出第一通用变压器的前视图，其前壁被移除以示出第一通用变压器的内部；

图2示出第一通用变压器的俯视平面图；

图3示出其连接有AC-AC变换器的第一通用变压器的示意性电路；

图4示出AC-AC变换器的示意性电路；

图5示出其连接有电压源变换器的第一通用变压器的示意性电路；

图6示出电压源变换器的示意性电路；

图7示出电力电子模块的截面前视图，其含有安装在袋状部件内部的AC-AC变换器；

图8示出第二通用变压器的前视图，其前壁被移除以示出第二通用变压器的内部；

图9示出第二通用变压器的俯视平面图；

图10示出第三通用变压器的前视图；

图11示出第三通用变压器的侧视图；

图12示出第四通用变压器的前视图；

图13示出第五通用变压器的前视图；

图14示出第五通用变压器的侧视图；以及

图15示出包围在外壳中的第六通用变压器的前视图，一部分外壳被移除以示出其内部。

具体实施方式

应指出，在下文的详细描述中，相同部件具有相同附图标记，不管它们是否是在本发明的不同实施例中示出。还应指出，为了清楚简明地公开本发明，附图可能并非必定按比例绘制，并且本发明的某些特征可以以略微示意性的形式示出。