[实用新型]一种提供零序通路的三相四柱中频变压器

说明书

技术领域

    本实用新型属于电力电子变压器设备，尤其是一种提供零序通路的三相四柱中频变压器，适用于pwm脉冲调制接三相变压器隔离输出拓扑结构，特别是进行零序输出谐波电压控制的带三相变压器隔离输出的拓扑结构。

背景技术

三相PWM逆变器的一个重要性能是输出电压的对称性，因三相电网不对称的故障率非常高，不对称造成的结果是电网连接的电力设备因其电磁元件极易出现过流和过压现象而遭受损害。三相PWM逆变器死区时间差异，三相负载不平衡，三相变压器及滤波器的参数不对称，甚至单相负载运行都容易引起三相不平衡。根据中华人民共和国民用航空行业标准《MH/T 6018-1999 地面静态电源》4.4.1.3规定：静态电源在额定电流的10%的不平衡负载下，各相电压之间的最大差值不大于3V。

PWM逆变器的输出阻抗不可能为零，三相不平衡电流导致输出电压不对称，根据对称分量法进行分析，三相不对称输出电压中有正序、负序和零序分量存在。其中正序采用常规PI控制器配合谐波控制可以得到有效减少，负序分量极少，可以不用抑制，而零序电压由于受到硬件拓扑结构的限制很难控制。现有的三种抑制零序的拓扑结构为:

(1)变压器△-Y接法(如图1、2所示)

变压器采用三相三柱式变压器，原边接成△形，副边接成Y形。根据零序分量等效图发现零序电流在原边△内形成环路，原边和副边即没有零序的电气连接也没有零序的磁场耦合，由于死区不对称造成的零序电压无法传递到副边，对输出没有影响。但是负载不平衡造成的零序电压不可消除，只能通过在变压器设计时尽量减小变压器输出阻抗的办法略减小。

(2)逆变器四桥臂结构(如图3、4所示)

变压器采用三相三柱式变压器，原边接成Y形，副边接成Y形。逆变器增加第四桥臂可以削弱零序畸变，但是开关频率低，限制了调节带宽。

(3)组合式三相逆变器(如图5、6所示)

采用3个单相组合而成，每个单相逆变器单独控制，变压器制作成本和控制器件成本增加。      

发明内容

针对上述背景技术存在的缺陷或不足，本实用新型的目的在于提出一种实现三相平衡构造了电路拓扑结构，可完全控制零序输出电压，实现三相输出平衡。

为了实现上述任务，本实用新型提供了一种提供零序通路的三相四柱中频变压器，包括绕组和磁芯，所述磁芯包括铁轭及铁轭之间的三相磁柱，即A磁柱（1）、B磁柱（2）、C磁柱（3），绕组绕于所述三相磁柱，其特征在于：还包括位于铁轭之间的第四磁柱（4），用于为零序电压提供零序通路。

本实用新型适用于pwm脉冲调制接三相变压器隔离输出拓扑结构，和普通三相变压器相比，多设计一个中心柱。三相变压器原边PWM脉冲中的零序电压磁通沿第四磁柱形成闭合通路，零序电压磁阻很小，原边零序电压传递到副边不衰减，为进一步实现输出零序电压控制，保证输出三相平衡及正弦化提供硬件基础。另外由于零序电压磁路闭合原因，减小了变压器对外辐射干扰。本实用新型能为零序电压提供磁通路，为实现三相平衡构造了电路拓扑结构。和现有的技术相比，本实用新型具有结构简单，可完全控制零序输出电压，实现三相输出平衡的特点。

附图说明

图1：变压器△-Y接法拓扑结构；

图2：变压器△-Y接法拓扑结构变压器使用形式；

图3：逆变器四桥臂拓扑结构；

图4：逆变器四桥臂拓扑结构变压器使用形式；

图5：组合式三相逆变器拓扑结构；

图6：组合式三相逆变器拓扑结构变压器使用形式；

图7：三相四柱变压器磁芯和线圈结构形式；

图8：三相四柱变压器零序磁通磁回路；

图9：三相四柱变压器零序等效模型。

图中：1、A磁柱，2、B磁柱，3、C磁柱，4、第四磁柱。

以下结合附图对本实用新型做进一步的详细说明。

具体实施方式

本实用新型提出的一种提供零序通路的三相四柱中频变压器，如图7所示。本实用新型包括绕组和磁芯，所述磁芯包括铁轭及铁轭之间的三相磁柱，即A磁柱1、B磁柱2、C磁柱3，绕组绕于所述三相磁柱，其特征在于：还包括位于铁轭之间的第四磁柱4，用于为零序电压提供零序通路，这种实现方式对零序电流来讲是高阻抗。具体分析如下：