[发明专利]变压器、电力转换器单元和电力转换器

说明书

本发明提供一种变压器、电力转换器单元和电力转换器，其中变压器包括安装有一次绕组(3a)的一次侧芯体(2a)、安装有二次绕组(3b)的二次侧芯体(2b)、配置在所述一次侧芯体(2a)与所述二次侧芯体(2b)的相对面的绝缘间隔件(5)、以及将所述一次侧芯体(2a)与所述二次侧芯体(2b)固定于不同电位的两个电位固定部(7a、7b)。

技术领域

本发明涉及变压器、使用它的电力转换器单元和电力转换器。

背景技术

近年来，作为面向铁路和工业设备等数kV～数十kV的系统并网等中使用的变压器，对固态变压器(以下称为SST)的应用进行了研究。该SST由以数kHz～100kHz的高频驱动的高频变压器、驱动高频变压器的转换器、和将转换器的输出电压作为电源并转换为与系统的频率相同的数十Hz的交流电压的逆变器构成，代替现有的以工频驱动的变压器。

根据SST的结构，对变压器追加转换器和逆变器等电力转换器，通过以数kHz～100kHz的高频驱动变压器，与现有的变压器相比能够实现大幅的小型、轻量化。

另外，系统并网中使用的变压器中在与系统连接的绕组(以下称为二次绕组)中对于接地叠加数kV的高电压，所以需要在连接至低压侧的绕组(以下称为一次绕组)与高压侧的二次绕组之间确保绝缘耐压。

另外，一般而言，从冷却和结构的观点看来，变压器的磁性体芯体(以下称为芯体)以与接地或低压侧成为相同电位的方式安装。所以，需要确保叠加高电压的二次绕组、与成为接地或低压侧的电位的芯体之间的绝缘耐压。

作为确保该绝缘耐压的方法，有在安装绕组的绕线架与芯体之间设置气隙，通过调整由绕线架的材料特性、绕线架的厚度、气隙的距离决定的静电电容的比而缓和局部的电场集中的方法。

但是，绕线架与芯体之间的气隙产生不均的情况、即绕线架与芯体之间的气隙局部地变小的情况下，存在在绕组与芯体之间的一部分发生电场集中、绝缘性能降低的问题。所以，为了变压器的高耐压化，需要考虑气隙的不均而使绕线架与芯体之间的气隙较大，存在变压器大型化的课题。

对于该课题，在专利文献1中，公开了具有安装了一次绕组的一次侧芯体、安装了二次绕组的二次侧芯体、以及绝缘体，一次侧芯体与二次侧芯体以夹着绝缘体地相对的方式固定、配置在绝缘体上的结构。

根据专利文献1的公开技术，能够在确保一次绕组与二次绕组之间的绝缘的同时减少一次、二次之间的寄生电容。由此，在高耐压的绝缘变压器中，减少一次、二次之间的寄生电容，并且实现了绝缘变压器的小型化。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2011/154993号

发明内容

发明要解决的课题

但是，专利文献1中公开的技术中，二次侧芯体的电位是浮动电位，所以二次侧芯体的电位因安装变压器的壳体的结构而变动。因此，考虑绝缘的可靠性的情况下，设想二次侧芯体成为低压侧的电位，叠加高电压的二次绕组与芯体之间需要确保与一次、二次之间相同程度的绝缘距离，所以存在变压器难以小型化的课题。

本发明是鉴于上述课题发明的，其课题在于提供一种确保变压器的一次、二次之间和绕组与芯体之间的绝缘(绝缘耐压)、同时实现变压器的小型化、并且具有该变压器的电力转换器单元以及电力转换器。

用于解决课题的技术方案

为了解决上述课题，使本发明如下所述地构成。

即，本发明的变压器的特征在于，包括：安装有一次绕组的一次侧芯体；安装有二次绕组的二次侧芯体；配置于所述一次侧芯体与所述二次侧芯体的相对面的绝缘间隔件；和将所述一次侧芯体和所述二次侧芯体固定于不同电位的两个电位固定部。