[发明专利]中频变压器

说明书

本公开提供了一种变压器(100)，包括：变压器铁芯(110)，该铁芯具有拥有第一纵向轴线(11)的第一芯柱(111)和拥有第二纵向轴线(12)的第二芯柱(112)；布置在第一芯柱(111)周围的第一低压(LV)绕组(121)；布置在第一LV绕组(121)周围的第一高压(HV)绕组(131)；布置在第二芯柱(112)周围的第二低压(LV)绕组；布置在第二LV绕组(122)周围的第二高压(HV)绕组(132)，其中第一HV绕组(131)设置有分别基本垂直于远离第一纵向轴线(11)延伸的第一HV连接器(133)和第二HV连接器(134)，其中第二HV绕组(132)设置有分别基本垂直于远离第二纵向轴线(12)延伸的第三HV连接器(135)和第四HV连接器(136)。

技术领域

本公开的实施例涉及变压器，特别是中频变压器(MFT)，更具体地涉及干式铸造MFT。

背景技术

中频变压器(MFT)是各种电力电子系统中的关键部件。铁路车辆中的示例是辅助转换器和固态变压器(SST)，它们取代了笨重的低频牵引变压器。正在考虑使用SST的其他应用，例如用于可再生能源、EV充电基础设施、数据中心或船上电网的电网集成。预计SST在未来将扮演越来越重要的角色。

电绝缘在MFT中构成了重大挑战，这是因为一方面工作电压可能很高(在10kV至100kV的范围内，尤其是50kV至100kV的范围内)，另一方面与传统低频配电和电力变压器相比，单个MFT的功率相当低(在数百kVA范围内)。

对于所提及的MFT的功率和电压范围，设计紧凑且简单的低成本中频变压器(MFT)所面临的主要挑战是有效冷却，减少由于接近效应而引起的绕组损耗以及高压绕组套管的位置。

因此，对变压器，特别是干式铸造中频变压器的需求不断增长，这些干式铸造中频变压器克服了至少一些现有技术的问题，或者至少可以减轻传统变压器的负面影响。

发明内容

鉴于上述情况，提供了根据独立权利要求的变压器。根据从属权利要求，说明书和附图，其他方面，优点和特征是显而易见的。

特别地，根据本公开，提供了一种变压器，该变压器包括拥有第一纵向轴线的第一芯柱和拥有第二纵向轴线的第二芯柱的变压器铁芯。另外，变压器包括布置在第一芯柱周围的第一低压(LV)绕组。第一LV绕组沿第一长度L1在第一纵向轴线的方向上延伸。此外，变压器包括布置在第一LV绕组周围的第一高压(HV)绕组。第一HV绕组沿第二长度L2在第一纵向轴线的方向上延伸。第二长度L2短于第一长度L1。此外，变压器包括围绕第二芯柱布置的第二LV绕组。第二LV绕组沿第三长度L3在第二纵向轴线的方向延伸。另外，变压器包括围绕第二LV绕组布置的第二HV绕组。第二HV绕组沿着第四长度L4在第二纵向轴线的方向上延伸。第四长度L4短于第三长度L3。此外，第一HV绕组设置有第一HV连接器和第二HV连接器，第一HV连接器和第二HV连接器中的每一个均基本上垂直于远离第一纵向轴线延伸。第二HV绕组设置有第三HV连接器和第四HV连接器，第三HV连接器和第四HV连接器中的每一个均基本上垂直于远离第二纵向轴线延伸。

因此，有利地，相对于现有技术，特别是在紧凑性，减少由于邻近效应引起的绕组损耗，变压器设计的简单性，坚固性，高压绕组连接器的位置和成本方面改进了本公开的变压器。为了更好地理解，关于“接近效应”，要注意以下几点。在承载交流电的导体中，如果电流流过一个或多个其他附近的导体，例如在紧密缠绕的电线线圈中，则第一导体内的电流分布将被限制在更小的区域。由此产生的电流拥塞被称为邻近效应。这种拥塞导致电路的有效电阻增加，该有效电阻随频率增加。

更具体地说，本文所述的变压器解决了设计紧凑且简单的低成本变压器，特别是中频变压器所面临的以下主要挑战。

第一个挑战是提供绕组的有效冷却，由于绝缘要求和机械稳定性，该绕组通常必须浇铸。

第二个挑战是难以交叉绕组，由于绝缘要求，交叉绕组通常需要较大的距离。在这方面，应当指出的是非交叉绕组通常导致高频绕组损耗增加。