一种电压无级补偿型可控配电变压器制造技术

本发明专利技术公开了一种电压无级补偿型可控配电变压器，通过增设调压绕组、采用多组电力电子功率开关组成开关阵列，使配电变压器各相的一次绕组与各相的调压绕组能在多种连接方式之间切换，包括正接、反接、移相正接、移相反接、旁路，从而给出一种新型负载电压有级调节方法。在二次绕组并联一电压型变流器，利用变流器发出连续变化的无功电流，在变压器漏感上形成连续变化的补偿电压，以此来实现级间电压的细微补偿，有级补偿与无级细微补偿协调配合以实现配电变压器负载电压的大范围连续补偿。

【技术实现步骤摘要】
一种电压无级补偿型可控配电变压器
本专利技术涉及一种电压无级补偿型可控配电变压器，属于变压器

技术介绍
近年来，配电网智能化进程不断加快，用户对配电变压器供电电压质量的要求越来越高，传统的基于多个分接头切换的有载调压技术不仅调压精度差、响应速度慢，而且会降低系统无功裕量、导致系统失去稳定性。为此，基于全控型电力电子器件的静止无功发生器受到了人们的普遍关注，该装置直接并联在负荷供电母线上，通过补偿无功电流来实现供电电压的连续平滑调节。但单纯利用静止无功发生器往往需要补偿很大的无功电流才能实现负载母线电压的大范围平滑调节，因此其装置整体制造成本较高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种电压无级补偿型可控配电变压器，将有级调压与无功调压有机结合，实现输出电压大范围连续平滑调节。为实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：该电压无级补偿型可控配电变压器由一台三相三绕组变压器、三组开关阵列、一个三相电压型变流器构成。所述三相三绕组变压器每相包括网侧绕组、负载绕组、调压绕组。所述开关阵列包括移相开关组及反接开关组，所述移相开关组由两个功率开关构成，反接开关组由四个功率开关构成桥型结构，每相的调压绕组与本相内正反接开关组的各桥臂中点相连，每相的移相开关组的两个功率开关同时连接于本相内正反接开关组的非接地顶点，每相的网侧绕组末端与两个功率开关相连，其中一个为本相移相开关组的其中一个功率开关，另一个为相邻相移相开关组的其中一个功率开关；两个开关组功能独立，分别完成正、反接切换与移相切换。所述三相电压型变流器并联于负载绕组首端，其直流侧电容中点与负载绕组的中性点连接。所述开关阵列中的每个功率开关由一对反并联晶闸管、限流电阻及固态继电器构成，各功率开关之间的一次切换需经过限流电阻接入、晶闸管关断、晶闸管导通、限流电阻关断这4个步骤来完成，以实现供电不中断切换，并抑制绕组环流。所述调压绕组与网侧绕组的连接方式可在正接、反接、120°移相正接、120°移相反接、旁路五种连接方式之间切换，五种连接方式对应5个电压档位。所述功率开关切换完成后，变流器的调制度可在0至1之间变化以发出容性或感性无功电流、从而在变压器漏感上产生正向或反向电压微调量，以补偿负载电压的细微偏差。所述功率开关调压与变流器无功调压协调配合可围绕5个电压档位形成五个连续的电压调节区间。与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益效果：本专利技术所述配电变压器每相只需增加一个小容量调压绕组，通过反接开关组与移相开关组的开断操作便可得到多种绕组连接方式，实现有级调压，相比传统有载调压方式，大大减少了抽头个数，变压器结构简单，绕组容量利用更为充分。本专利技术将有级调压与基于全控型电力电子装置的无功电流连续调压相结合，充分发挥二者各自的优势，不仅提高了配电变压器电压调节的控制精度，实现了大范围连续平滑调节，而且能大大降低单纯采用静止无功发生器时所使用的全控型器件的开断容量。附图说明图1为电压无级补偿型可控配电变压器电路示意图。图2为功率开关结构示意图。图3为调压绕组正/反接切换过程示意图，其中(a)～(e)为依箭头中数字所示顺序进行切换时对应阶段状态；图4a、图4b、图4c、图4d、图4e为调压绕组的移相切换过程阶段状态图。图5为不同电压档位下一次绕组与调压绕组连接方式示意图，其中(a)为旁路，(b)为正/反接，(c)为120°移相正/反接。图6为电压连续平滑调节仿真波形。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步详细描述。本领域的技术人员容易理解，以下所述仅为本专利技术的较佳实施例而已，并不用以限制本专利技术。如图1所示，本专利技术所述电压无级补偿型可控配电变压器包括a相一次绕组1a、b相一次绕组1b、c相一次绕组1c、a相二次绕组2a、b相二次绕组2b、c相二次绕组2c，a相调压绕组3a、b相调压绕组3b、c相调压绕组3c。各相一次绕组首/末端子依次为A/X、B/Y、C/Z，各相二次绕组首/末端子依次为a2/x2、b2/y2、c2/z2，各相调压绕组首/末端子依次为a3/x3、b3/y3、c3/z3，规定三个绕组的首端为同名端，各相一次绕组首端连接电网。其特点是还包括a相正/反接开关组4a、b相正/反接开关组4b、c相正/反接开关组4c，以及a相移相开关组5a、b相移相开关组5b、c相移相开关组5c和三相电压型变流器12。所述a相正/反接开关组4a由功率开关6a、功率开关7a、功率开关8a和功率开关9a构成，a相移相开关组5a由功率开关10a和功率开关11a构成。它们的具体连接方式为：功率开关6a的一端、功率开关8a的一端及a相调压绕组3a的首端a3共同连接于节点J1a，功率开关6a的另一端、功率开关9a的一端、功率开关10a的一端及功率开关11a的一端共同连接于节点J2a，功率开关7a的一端、功率开关9a的另一端及a相调压绕组3a的末端x3在节点J3a相连，功率开关7a的另一端及功率开关8a的另一端在节点J4a相连。b相正/反接开关组4b由功率开关6b、功率开关7b、功率开关8b和功率开关9b构成，b相移相开关组5b由功率开关10b和功率开关11b构成。功率开关6b的一端、功率开关8b的一端及b相调压绕组3b的首端b3共同连接于节点J1b，功率开关6b的另一端、功率开关9b的一端、功率开关10b的一端及功率开关11b的一端在节点J2b相连，功率开关7b的一端、功率开关9b的另一端及b相调压绕组3b的末端y3在节点J3b相连，功率开关7b的另一端及功率开关8b的另一端在节点J4b相连。c相正/反接开关组4c由功率开关6c、功率开关7c、功率开关8c和功率开关9c构成，c相移相开关组5c由功率开关10c和功率开关11c构成。功率开关6c的一端、功率开关8c的一端及c相调压绕组3c的首端c3在节点J1c相连，功率开关6c的另一端、功率开关9c的一端、功率开关10c的一端及功率开关11c的一端在节点J2c相连，功率开关7c的一端、功率开关9c的另一端及c相调压绕组3c的末端z3在节点J3c相连，功率开关7c的另一端及功率开关8c的另一端在节点J4c相连。节点J4a、节点J4b、节点J4c连接于节点J7之后接入大地。功率开关10a的另一端、功率开关11c的另一端与a相一次绕组1a的末端X相连，功率开关10b的另一端、功率开关11a的另一端与b相一次绕组1b的末端Y相连，功率开关10c、功率开关11b与c相一次绕组1c的末端Z相连。a、b、c相二次绕组的末端x2、y2、z2接在一起并将中性点J6引出以实现三相四线制供电。三相电压型变流器12的三相输出端并联于a、b、c相二次绕组的首端a2、b2、c2，三相电压型变流器12的直流侧母线电容13由两个容值相等的电容串联而成，电容中点J5引出之后与中点J6相连。如图2所示，本专利技术中功率开关的具体拓扑以功率开关6a为例进行说明。功率开关6a由反并联晶闸管61a、限流电阻62a和固态继电器63a构成，其中限流电阻62a与固态继电器63a串联之后与反并联晶闸管61a并联，本专利技术中各功率开关的元件组成一致，标记方法统一，比如功率开关10a由反并联晶闸管101a、限流电阻102a和固态继电器103a构成，功率开关10b由反并联晶闸管101b、限本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电压无级补偿型可控配电变压器，其特征在于：该配电变压器包括三相三绕组变压器以及三相电压型变流器(12)；所述三相三绕组变压器每相包括网侧绕组、负载绕组、调压绕组以及开关阵列；开关阵列包括移相开关组以及正反接开关组，移相开关组包括两个功率开关，正反接开关组为由四个功率开关构成的桥型结构；每相的调压绕组与本相内正反接开关组的各桥臂中点相连，每相的移相开关组的两个功率开关同时连接于本相内正反接开关组的非接地顶点；每相的网侧绕组末端与两个功率开关相连，该两个功率开关中一个为本相内移相开关组的其中一个功率开关，另一个为相邻相内移相开关组的其中一个功率开关，且功率开关不同时与两相以上网侧绕组相连；三相电压型变流器(12)的交流输出端并联于负载绕组首端，三相电压型变流器(12)直流侧电容中点与三相负载绕组的中性点连接。

【技术特征摘要】
1.一种电压无级补偿型可控配电变压器，其特征在于：该配电变压器包括三相三绕组变压器以及三相电压型变流器(12)；所述三相三绕组变压器每相包括网侧绕组、负载绕组、调压绕组以及开关阵列；开关阵列包括移相开关组以及正反接开关组，移相开关组包括两个功率开关，正反接开关组为由四个功率开关构成的桥型结构；每相的调压绕组与本相内正反接开关组的各桥臂中点相连，每相的移相开关组的两个功率开关同时连接于本相内正反接开关组的非接地顶点；每相的网侧绕组末端与两个功率开关相连，该两个功率开关中一个为本相内移相开关组的其中一个功率开关，另一个为相邻相内移相开关组的其中一个功率开关，且功率开关不同时与两相以上网侧绕组相连；三相电压型变流器(12)的交流输出端并联于负载绕组首端，三相电压型变流器(12)直流侧电容中点与三相负载绕组的中性点连接。2.根据权利要求1所述一种电压无级补偿型可控配电变压器，其特征在于，所述开关阵列中的每个功率开关包括一对反并联晶闸管、限流电阻及固态继电器，其中限流电阻与固态继电器串联之后与反并联晶闸管并联。3.根据权利要求1所述一种电压无级补偿型可控配电变压器，其特征在于，所述开关阵列中...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙振权，柳轶彬，刘炜，梁得亮，胡长金，张明康，任正某，
申请(专利权)人：陕西省地方电力设计有限公司，西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61