[发明专利]一种磁集成式集成滤波电感变压器

说明书

技术领域

本发明涉及一种变压器，特别涉及一种将磁集成技术与集成滤波电感技术相结合的磁集成式集成滤波电感变压器。

背景技术

随着我国电力电子技术的不断发展和普及，电力电子转换装置和变流系统被广泛应用于日用家庭电器、电气化铁道、城市轨道牵引、电解、化工、冶金等领域中，此类电能转换装置多采有晶闸管、二极管、IGBT等非线性电力电子器件，由于非线性电力电子器件在工作过程上会产生一定的谐波分量，并伴随有无功功率消耗。若不采取有效的谐波治理和无功补偿措施，必定会增加供、配电系统的线损，严重时甚至会影响到系统的运行稳定性。

针对上述领域存在的问题，目前普遍采用3种方法进行谐波治理和无功补偿：(1) 在交流母线处安装无源滤波器和并联电容器组；(2) 在交流母线处安装有源滤波装置和静止无功补偿装置；(3) 针对一些大容量整流系统，采用多重化整流技术。方法(1)技术成熟、成本低，但滤波系统需要配置滤波电抗器和电容器，造成滤波场占地和空间较大，影响其在某些领域和场合的应用；方法(2)技术先进、滤波效果较好，但成本较高，运行故障率高，严重阻碍了其广泛应用；方法(3)对于交流网侧虽可有效治理谐波，但对于每一台整流变压器而言，6脉波整流器产生的6K±1特征谐波电流通过整流变压器的网侧和阀侧绕组，增加了整流变压器的谐波损耗，使得系统效率降低；同时，系统进出线复杂，变压器台数多，成本高，占地面积大。

发明内容

为了解决传统滤波场占用空间、场地大和传统集成滤波电感小的技术问题，本发明提供一种结构简单、滤波效果好的磁集成式集成滤波电感变压器。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：变压器采用两套三相壳式铁芯结构或两套单相壳式铁芯结构，交流网侧绕组和负载绕组仅绕制在主铁芯柱上，滤波绕组同时绕制在主铁芯柱和副铁芯柱上。

上述的磁集成式集成滤波电感变压器中，所述主铁芯结构与传统壳式变压器相同，铁芯磁路是闭合的；副铁芯采用带气隙的磁路结构。

上述的磁集成式集成滤波电感变压器中，所述滤波绕组的套数根据系统的滤波需求配置，每套绕组外接相应的滤波电容共同构成特定次谐波滤波支路。

上述的磁集成式集成滤波电感变压器中，所述滤滤绕组同时绕制在主铁芯和副铁芯柱上，滤滤绕组与副铁芯柱一起构成铁芯电抗器，每套滤波绕组的阻抗值根据其需要滤除的谐波次数和滤波电容大小来确定。

本发明的技术效果在于：本发明中由于集成滤波绕组，并且滤波绕组的套数要根据系统实际滤波次数的要求来确定，每套绕组通过外接滤波电容，构成某一特定次谐波的滤波通道。由于滤波绕组的等值阻抗除其本身的漏阻抗部分外，还有其与副铁芯柱构成的铁芯电抗器的电抗部分；这种结构有效地实现了滤波电抗器与变压器的一体化集成设计；该变压器滤波绕组可有效滤除负载侧非线性负载产生的谐波电流，从而改善交流网侧的电能质量；同时也可大大降低滤波场的空间和占地面积，为该变压器在不同领域的应用奠定技术基础。本发胆可广泛应用于配电网变电站、电气化铁路牵引供电、车载牵引供电及化工、冶金电解等领域。

附图说明

图1是本发明的绕组和铁芯的布置示意图。

图2是本发明的单相等值电路图。

图3是本发明的主铁芯平面图。

图4是本发明的副铁芯平面图。

图1中，1. 主铁芯，2. 副铁芯，3. 负载绕组，4. 交流网侧绕组，5.滤波绕组

图2中，6.  交流网侧绕组的等值漏电感，7. 负载绕组的等值漏电感，8. 第1个滤波绕组的等值漏电感，9. 第1个滤波绕组对应的铁心电抗器电感，10.与第1个滤波绕组相对应的某一特定次滤波电容，11.第i个滤波绕组的等值漏电感，12. 第i个滤波绕组对应的铁心电抗器电感，13. 与第i个滤波绕组相对应的某一特定次滤波电容，14.第n个滤波绕组的等值漏电感，15. 第n个滤波绕组对应的铁心电抗器电感，16. 与第n个滤波绕组相对应的某一特定次滤波电容。

具体实施方式

　　下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。

如图1所示，磁集成式集成滤波电感变压器采用双铁芯结构的壳式变压器，铁芯由主铁芯1和副铁芯2共同构成，交流网侧绕组4和负载绕组3绕制在主铁芯1中，而滤波绕组5同时绕制在主铁芯1和副铁芯2上；其中滤波绕组5的套数可以根据实际工程的需求来设定；滤波绕组5通过直接外接滤波电容来实现对负载侧谐波电流进行滤除。

在忽略各侧绕组电阻的条件下，磁集成式集成滤波电感变压器单相等值电路如图2所示。当负载侧绕组给非线性负载供电时，必然有谐波电流通过负载侧等值漏电感2，该谐波电流会在交流网侧绕组等值漏电感1与滤波侧支路总阻抗(由3/4/5/6/7/8/9/10/11共同组成)间通过分流原理进行分流；滤波绕组的套数可根据实际工程的需求要确定，3、6、9分别对应某一套滤波绕组的等值漏电感，4、7、10分别对应某一套滤波绕组与副铁芯构成的磁集成滤波电抗器的电感，其值要远大于等值漏电抗；5、8、11分别对应某一套滤波绕组外接的滤波电容；由于磁集成滤波电抗器的电感4、7、10较大，因此可大大降低滤波电容5、8、11的电容大小，有利于满足实际工作需求；以某一套滤波绕组为例，等值漏电感3、磁集成滤波电抗器的电感4与滤波电容5共同形成针对某次谐波的滤波支路，则负载侧的该次谐波电流全部流入该条滤波支路中，从而将负载侧的谐波电流与交流网侧绕组相隔离，达到谐波就近治理的目的；且滤波支路无需再配置外接滤波电抗器。该专利将滤波电抗器与变压器有机的结合在一起，从而达到降低滤波场占地面积和空间。