[发明专利]一种适用于电力电子变压器的高频大功率水冷变压器

说明书

本发明涉及电力系统技术领域，具体公开了一种适用于电力电子变压器的高频大功率水冷变压器，其技术方案包括初级绕组(1)，次级绕组(2)，铁芯(3)，绝缘材料(4)，连接、支撑结构(5)。其中初级绕组(1)和次级绕组(2)中至少有一个绕组使用带有冷却水道的利兹线(6)，其中带有冷却水道的利兹线用于降低变压器的高频损耗，并且通过使用冷却水可以使线圈保持较低的运行温度，降低由于温度升高导致的导线电阻增加引起的额外损耗，提高变压器的安全性，本发明的变压器能满足高频大功率电源对变压器的要求，并且具有损耗小、温升低、可靠性高等优点。

技术领域

本发明涉及电力系统技术领域，尤其涉及一种适用于电力电子变压器的高频大功率水冷变压器。

背景技术

传统工频变压器具有能耗高、波形易畸变、故障响应速度慢等缺点，已无法满足建设坚强智能电网的需求。电力电子变压器克服了工频变压器的上述缺点，且具有多端口输出、能量双向流动等优点，受到越来越多人的关注。高频变压器是电力电子变压器的主要器件，然而受限于绕组材料在高频下的损耗、散热等问题，高频变压器的功率很难做大。

目前高频变压器主要绕组材料为：利兹线、铜管或者铜箔。

对于大功率高频变压器，为了保证合适的载流量，需要使用股数很多的利兹线，绞合时各漆包线的位置会出现不一致的情况，同时外径比较粗，导线内部和外部的散热条件相差很多，内部温升明显高于外部，易出现内部漆包线过温，漆膜损坏，导致漆包线间产生粘连，失去利兹线降低高频电阻的意义。

使用铜管制作绕组的方式，当铜管的壁厚大于趋肤深度时，电流只在铜管表面流动，为了保证足够的载流量需要使用很粗的铜管，同时铜管本身硬度比较高，不易使用，如制作过程产生大角度的弯折会致使管道产生不可恢复的损坏。如使用铜箔作为绕组，层叠的方式，高频下临近效应会凸显，导致损耗升高，且每层铜箔间都需要加入绝缘纸做绝缘，导致散热变差，温升过高。

本专利中的带有冷却水道的利兹线(6)，冷却水道(7)采用1～3层无缝软性绝缘材料，然后以此为圆心使用多股单根线径为0.05～0.5mm的漆包线(8)经过复绞而成。冷却水道是软性材质，线材使用较细的漆包铜线，成品具有很好的柔软性，易于使用。围绕冷却水道绞合，保证了各单股线处于对称位置，有利于减小高频损耗，同时方便散热。用此种线做成的变压器具有损耗小、温升低、可靠性高等优点。

发明内容

本发明针对现有技术存在的不足和缺陷，提供了一种适用于电力电子变压器的高频大功率水冷变压器，通过采用带有冷却水道的利兹线作为变压器绕组的方式，降低了变压器的损耗及温升，从而制成具有损耗小、温升低、可靠性高等优点的变压器。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现，一种适用于电力电子变压器的高频大功率水冷变压器，包括初级绕组，次级绕组，铁芯，绝缘材料，连接和支撑结构，其中：

初级绕组，连接电路中能量输入端，接收输入电压和电流；

次级绕组，连接电路中能量输出端，输出电压和电流；

初级绕组(1)和次级绕组(2)至少有一处使用带有冷却水道的利兹线(6)缠绕；初级绕组(1)或次级绕组(2)未采用带有冷却水道的利兹线(6)时，可以根据使用环境，选用不带冷却水道的利兹线(6)、铜箔或铝箔缠绕；

铁芯，变压器磁通的主要路径，用于耦合变压器初级绕组和次级绕组，实现功率传输，该铁芯使用铁氧体磁芯或者纳米晶磁芯；

绝缘材料，包括用于变压器初级绕组内，次级绕组内，初级、次级绕组间的绝缘包覆所使用的材料；

连接和支撑结构，将铜端子与经过脱漆处理的利兹线通过压接、焊接的方式连接，作为变压器的出线端子；使用配套的水道头与冷却水道的进出口连接形成进出水道口。