[发明专利]一种适用于高压大功率高频变压器的绕组结构

说明书

本发明涉及一种适用于高压大功率高频变压器的绕组结构,包括箔绕式箔形导体绕组以及设置于箔形导体绕组端部的导磁材料。本发明绕组结构可显著减少箔形绕组端部高频涡流损耗。

技术领域

本发明涉及一种适用于高压大功率高频变压器的绕组结构。

背景技术

随着大功率电力电子元器件及其控制技术的发展，电力电子变压器（PowerElectronic Transformer, PET）或固态变压器（Solid State Transformer，SST）作为一种高度可控的变电装备，与传统工频变压器相比，可降低体积和改善电能质量，近年来在智能配电网等领域中受到了广泛关注。高压大功率高频变压器是PET的核心器件，在隔离一次电压与传输功率方面扮演着至关重要的角色。目前，用于逆变器、开关电源等电力电子设备的传统低压小功率高频变压器磁芯选型丰富（E型，U型，PQ型，PM型，RM型等）、绕组排布方案多变（叠层，三明治，交叉换位等），导线结构多样（铜箔、多股绞线，铜包铝线，PCB绕组等），设计流程比较成熟。但是对于PET等高压、大容量应用场合，高频变压器的损耗、绝缘和散热是关键问题。对大电流应用，箔形（如铜箔、铝箔、铜包铝箔）导体绕组工艺简单，载流能力大，容易绕制且散热方便。为了高压绝缘，原、副边绕组之间，以及绕组与磁芯之间都需要留有足够的较大的绝缘距离。目前高压大功率高频变压器多采用U型或E型磁芯以及箔绕式箔形绕组方案，出于绝缘考虑，绕组端部与主磁路磁芯需要留有较大的绝缘距离，从而箔形导体绕组靠近磁芯部分的区域存在较大的垂直进入箔形导体表面的磁场，导致绕组端部涡流损耗严重，使得绕组损耗大和发热严重。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种适用于高压大功率高频变压器的绕组结构，可显著减少箔形绕组端部高频涡流损耗。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种适用于高压大功率高频变压器的绕组结构,包括：箔绕式箔形导体绕组以及设置于箔形导体绕组端部的导磁材料。

进一步的，所述述导磁材料为片状，且导磁材料宽度m满足m≥W，其中W为箔形绕组端部厚度。

进一步的，所述导磁材料为槽状，且导磁材料宽度m满足m-2n＞W，槽的两侧边高度h₁满足h₁-h＞D，其中h为导磁材料厚度值，n为槽的宽度，D为箔形导体绕组端部与导磁槽之间的绝缘距离。

进一步的，所述导磁材料厚度h值满足导磁材料不饱和。

进一步的，所述箔形导体绕组以及导磁材料与主磁芯间距离A和C满足绝缘要求，且箔形导体绕组与导磁材料之间的距离D满足绝缘要求。

进一步的，所述导磁材料包括硅钢片、铁氧体、磁粉芯、纳米晶、非晶。

进一步的，所述导磁材料的相对磁导率大于50。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

本发明采用箔形导体有助于降低沿箔形导体平面的磁场分量引起的涡流损耗，并设置导磁材料，使得箔形绕组端部的涡流损耗大大减少。

附图说明

图1是本发明一实施例中导磁材料为片状的结构示意图

图2是本发明一实施例中导磁材料为槽状的结构示意图

图3是本发明一实施例中箔绕式箔形绕组端部没有导磁材料的绕组窗口磁力线分布图；

图4是本发明一实施例中箔绕式箔形绕组端部有导磁材料的绕组窗口磁力线分布图；

图5是本发明一实施例中绕组结构简易形式的俯视图；

图6是本发明一实施例中导磁材料结构示意图；