[发明专利]弧边三角形移相变压器

说明书

一、技术领域

本发明涉及整流变压器设计领域，尤其涉及一种新原理整流变压器，具体是指一种弧边三角形分相移相整流变压器。

二、背景技术

随着电力电子技术的发展电源为整流型的负载越来越多，如变频器、调速电机、不间断电源等都是这类负载。整流型负载脉动性的从交流电源吸取电流，给电力系统留下了大量的高次谐波，而这些谐波会给电力系统造成极大的损害，使电力传输设备的效率降低，电能的质量变坏，使电力测量控制系统发生错误。谐波还容易引发系统的各种谐振，产生谐振过电压和过电流烧毁电气设备，因此对于大功率整流设备必须设法抑制谐波的产生。

电网中常用的一种谐波抑制方法就是多相整流技术，整流的相数越多产生谐波的幅值就越低。多相整流技术是先通过移相变压器把三相电源变成多个幅值相等相位不同的电压再进行整流。在多相整流电路中每一个整流电路的电流是尖峰脉动的，但他们的时间是错开的，经过移相变压器各二次绕组电流的叠加最终在移相变压器原边绕组的电流接近于正弦。为了取得好的叠加效果现有原理的移相变压器都是由一组原边绕组和多组副边绕组组成。副边绕组采用的接线方式有沿边三角形接线、六边形接线、双Z沿边形接线，也有采用星形和三角形接线方式的，这些接线方式使移相变压器各副边绕组可以获得相同的电压幅值和不同的电压相位，各副边绕组分担相等的负载功率。

现有移相变压器的接线方式决定了它与普通变压器相比存在两个问题：第一，移相变压器的制做成本高。移相变压器副边绕组匝数多接线复杂，每增加一组电压就要增加一套匝数相同的二次绕组。要将多相电流的叠加成三相电流，移相变压器必须有独立的一次绕组，因此很难应用自耦变压器原理。第二，移相变压器的损耗大。随着电压相数增多各相绕组分担的电流相对减小，考虑变压器结构的合理性各二次绕组的截面必然减小，造成而各二次绕组电阻的增大。而移相变压器各二次绕组的电流是冲击性的，传输效率较低，造成二次绕组总损比较大。因此多相整流的主要难题是移相变压器需求容量大，绕组线圈太多，制作成本高，电能损耗大。

本发明提出了一种弧边三角形移相变压器，该变压器不改变电压幅值，只把三相电源N倍分相，形成3N-3个等幅值等相位差的移相电压。本发明提出的移相变压器的需求功率仅需达到负载总功率的(N-1)/2N倍，极大地降低了整流型负载对变压器容量的要求。本发明提出的弧边三角形移相变压器采用绕组电压向量沿弧边阶梯连接方式，省去了一次绕组和二次绕组，使移相变压器的绕组总匝数大大减少，大约仅是一个三角形接线绕组的1.2倍，是同容量沿边三角接线移相变压器总绕组匝数的四分之一，大幅度降低移相变压器的制作成本，降低了移相变压器的传输损耗。

三、发明内容

本发明要解决的技术问题是，减少多相整流技术所需移相变压器的容量，降低移相变压器的传递损耗，简化移相变压器结构，降低移相变压器的制作运行成本。

本发明的技术解决方案是，一种弧边三角形分相移相整流变压器，将对称的3相电源线电压进行N倍分相，形成3N-3个幅值相等相位差均等的移相电压，在电压向量平面上，所产生的3N-3个移相电压的终点落在以三相电源电压为顶点的弧边三角形上。

采用以上方案后，本发明按照弧边三角形设计移相变压器输出电压轨迹，移相变压器对三相电源进行N倍分相形成3N-3个移相输出电压，移相输出电压以变压器三个电源电位为参考点，输出电压的幅值都等于电源线电压的幅值，输出电压的相位逐个差π/3N弧度，移相输出电压均匀落在以电源端为顶点的弧边三角形上。

作为优选，弧边三角形的3个弧边分别以一个电源输入端为圆弧的圆心，以另外两个电源输入端为弧边的端点。

作为优选，移相电压分三组，每一组电压以一个电源输入端的为向量起点，向量的终点均匀分布在起点所对的圆弧上。

作为优选，移相变压器有三相，其中，奇数倍分时每相有N个主绕组及N-1副绕组，偶数倍分相时每相有N个主绕组及N个副绕组，移相变压器采用主绕组与副绕组串联激磁方式，本相主绕组与它相副绕组按照电压向量阶梯连接方式内接于弧边三角形。

作为优选，每相有N个主绕组和N-1副绕组，（1）若将电源线电压额定值定为100%，那么从电源输入端起第k个副绕组的电压额定值为                                               ；（2）若将电源线电压额定值定为100%，那么从电源输入端起第k个主绕组的电压额定值为。