[发明专利]移相变压器以及带有该移相变压器的电能传输装置

说明书

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，具体而言，涉及一种移相变压器以及带有该移相变压器的电能传输装置。

背景技术

风力发电、太阳能发电、潮汐发电等可再生能源的发电利用越来越受到人们的关注。这些新能源发电系统的普遍特点是发电设备分散、单机容量小、分布面积广、输出电压电流不稳定，如何将这些可再生能源发电设备产生的电能高效、可靠、低成本地回馈至电网，使发电设备产生的电能转变为可供工业、民用直接使用的三相电，是目前我国及世界范围内急需解决的问题。

现有技术的一种风力发电电能回馈设备采用交流励磁线绕式转子双馈电机变速恒频风力发电系统，该系统中采用位于转子侧功率变流器，调节双馈电机的交流励磁电流，使发电机定子绕组发出电能，并直接回馈入电网。由于双馈发电机系统的特点，一般需要低压并且能够四象限运行的功率变流器，如可四象限运行的交-直-交两电平变频器，图1为现有技术可四象限运行的交-直-交两电平变频器的原理图，如图1所示，该方案变频器仅处理转差功率，一般额定功率为发电机容量的三分之一左右，并且也属于低压变流器，因此变流器的成本、体积大大降低，但该方案所存在的问题是，由于发电机采用线绕式转子，并通过滑环交流励磁，使发电机体积及成本增加，由于滑环的使用，致使发电机故障率高，维护费用高。

现有技术的另一种风力发电电能回馈设备采用永磁发电机变速恒频风力发电系统。该方案中，风机叶轮带动永磁发电机旋转，发出的电能经过功率变流器的变频调制后，变为与电网匹配的三相交流电，并回馈入电网，实现变速恒频发电，图2为现有技术一种永磁发电机变速恒频风力发电系统的原理图，图3为现有技术另一种永磁发电机变速恒频风力发电系统的原理图，如图2、图3所示，该方案解决了上述方案中发电机可靠性的问题，整个系统运行故障率低，但由于该方案中变流器功率与发电机功率相同，并需要使用大量的电解电容器，因此变流器成本很高，变流设备体积大。图4为现有技术采用电流型变流器的变速恒频风力发电系统的原理图，如图4所示，该系统使用了半可控功率半导体器件晶闸管，该方式虽然成本较低，但网侧谐波污染严重，功率因数低，还需要额外增加谐波治理设备，使总造价提高。

常见的逆变电路如图5所示，图5为现有技术中的一种逆变电路的原理图。逆变电路通常应用于电路中通过控制开关器件的开通，关断，使得电路中的能量可以双向流动，实现网侧电流正弦化，可以应用于多种电路。移相变压器应用在大功率变流装置中，副边可以采用多组绕组，降低功率器件的电压；多重化设计降低电网侧电流谐波，提高了输入侧的功率因数，对电网污染少。

现有技术中，如果多组逆变电路同时工作，在大功率的条件下，使用移相变压器来降低网侧电流谐波，是常用的方法。图6是现有技术中的一种移相变压器的示意图。图6中的移相变压器副边为三角形接线，原边为星型接线，副边采用延边三角形的接线方式，连接三组变流电路，原边接电网侧。图7为现有技术中移相变压器和变流电路的一种接线图。

现有的移相变压器接线电路，多为图7的扩展，即多组变流电路，增加移相变压器的副边的绕组，但是副边各绕组的电压均相同。如果要求副边绕组工作在不同的额定电压，那么现有的变压器，则需要增加变压器的数量，变压器成本增加，占地面积增大，且在原边的接线也复杂。

在相关的技术方案中，发电设备向电网回馈电能时存在谐波污染严重、功率因数低，并且在需要移相变压器的副边绕组工作在不同额定电压时，所需移相变压器成本较高、占地面积较大。对于这些问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明的目的在于提供电能回馈装置以解决现有技术中发电设备向电网回馈电能时谐波污染严重、功率因数低，并且移相变压器的成本较高、占地面积较大的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一方面，提供了一种移相变压器。

本发明的移相变压器包括原边绕组和多路副边绕组，其中的每路绕组具有两种以上变比的输出端。

进一步地，每路副边绕组中的各个输出端与其他路副边绕组中的各个输出端的变比对应相同。

进一步地，所述移相变压器的原边为分裂绕组。

进一步地，所述移相变压器的副边为延边三角形接线形式。

为了实现上述目的，根据本发明的一方面，提供了一种电能传输装置。

本发明的这种电能传输装置包括整流桥电路、逆变电路和移相变压器，其中，所述整流桥电路、逆变电路和移相变压器串联，所述整流桥电路具有用于与三相电源的三相输出端连接的端口，所述移相变压器为权利要求1至4中任一项所述的移相变压器。