[发明专利]一种多绕组磁集成型混合式配电变压器

说明书

本发明公开一种多绕组磁集成型混合式配电变压器，包括一副铁芯、变流器组及三相绕组。所述铁芯由铁轭、上铁芯柱及下铁芯柱连成。每组变流器由电流控制变流器及电压控制变流器构成。所述三相绕组包括主变压器绕组、串联变压器绕组及滤波电感。其中，主变压器绕组每相包括一个一次绕组、一个二次绕组及多个控制绕组，串联变压器绕组每相包括一个网侧绕组及多个变流器侧绕组。各电流控制变流器接入对应的控制绕组，通过磁势平衡原理控制电网电流，各电压控制变流器接入变流器侧绕组控制负载电压。采用磁集成技术实现多绕组变压器各分立磁件的集成设计能提高铁磁材料的利用率及设备的控制容量，多组变流器协调配合、互为备用，能有效提高设备的可靠性。

技术领域

本发明涉及一种多绕组磁集成型混合式配电变压器，属于变压器技术领域。

背景技术

智能电网未来的发展趋势对普通配电变压器的性能提出了新的要求，配电变压器除了应具备电压等级变换、电能传递等基本功能之外，还应兼具稳定供电电压、潮流控制、谐波电流抑制、功率因数校正、无功补偿、不对称控制、状态监测、短路保护、交-直流供电等多种功能。

在这种工程背景下，电力电子变压器(PET)以其强大的可控性成为当前的研究热点，但是PET方案立足于全功率变换，采用多级变换器单元，导致其装置整体效率低下，可靠性差，而且在容量越大的场合这种缺点将更加突出。为此，ABB研究所有限公司Sandeepbala等学者将AC-DC-AC变流器与配电变压器相结合，提出混合式配电变压器的设计思想，该方案能够满足未来智能电网对于配电变压器的发展要求，其显著特点是采用部分功率变换实现可控，可靠性高，损耗小，非常适合作为下一代配电网用智能变压器。

但目前有关混合式配电变压器的报道较少，国内外学者的研究工作尚处于起步阶段，随着城市地区配电负荷日益密集、容量迅速扩大、负荷的多样性不断提高，混合式配电变压器需要向大容量可控、高可靠性、小型集成化等方向发展。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多绕组磁集成型混合式配电变压器。

为达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：

该配电变压器包括变流器模块以及集成有三相三柱式主变压器与三相五柱式串联变压器的多绕组变压器本体，所述多绕组变压器本体包括原边绕组相连的主变压器模块与串联变压器模块，所述变流器模块包括多个与主变压器模块及串联变压器模块的副边绕组分别相连的AC-DC-AC变流器单元，主变压器模块及串联变压器模块的所有绕组设置于同一铁芯上，原边绕组为位于变压器原边的绕组，副边绕组为位于变压器副边的绕组；对于主变压器模块，其一次绕组位于原边，二次绕组及控制绕组位于副边；对于串联变压器模块，其网侧绕组位于原边，变流器侧绕组位于副边。

每个AC-DC-AC变流器单元包括电流控制变流器、电压控制变流器以及由电流控制变流器与电压控制变流器共用的直流母线电容；电流控制变流器、电压控制变流器各自的交流侧均接有低通滤波器。

各AC-DC-AC变流器单元之间采用载波相移技术进行信号调制以减小补偿电流中的高次谐波含量。

所述主变压器模块每相的绕组包括一个一次绕组、一个二次绕组及多个控制绕组，所述串联变压器模块每相的绕组包括一个网侧绕组及多个变流器侧绕组；一次绕组首端接入电网，一次绕组末端与对应相的网侧绕组首端相连，各相网侧绕组末端接在一起并将中性点接入大地；各相二次绕组的首端引出，末端连成一个中性点，形成三相四线制接线对负载供电；各相控制绕组与变流器侧绕组均采用星型接法，各相首端分别接入对应AC-DC-AC变流器单元的电流控制变流器输出滤波电感与电压控制变流器输出滤波电感，中性点接入各自的AC-DC-AC变流器单元直流母线电容中点。

所述一次绕组承担电网额定电压，网侧绕组承担电压波动分量，通过控制各AC-DC-AC变流器单元的电压控制变流器来实现负载电压稳定控制。