变压器制造技术

本发明专利技术涉及变压器。一种分布常数型变压器，其被设置在具有频率f的AC电源和具有电阻值R的负载之间，并且包括：第一转换器，其连接到AC电源，并且具有长度λ/4；以及，第二转换器，其被设置在第一转换器的终端和负载之间，并且具有长度λ/4，其中，在频率f处的波长是λ。这样的变压器具有小尺寸和轻重量，并且不需要在传统变压器中使用的线圈和铁芯等。

【技术实现步骤摘要】
变压器
本专利技术涉及变压器。
技术介绍
在商用AC输电和配电系统中，使用变压器。就在消费者的房子附近，使用柱式变压器，其将例如6600V (50Hz或60Hz)变换为200V (参见非专利文献I)。这样的柱式变压器具有围绕铁芯缠绕的作为导线的厚线圈，并且因此具有相当大的重量。例如，具有直径40cm和高度80cm的柱式变压器具有大约200kg的重量，包括绝缘油和外壳。 另一方面，为了实现作为下一代电力系统的智能电网，正在进行SST(固态变压器)的研究。对于SST，使用高频变压器(例如，参见非专利文献2)。 引用列表 [非专利文献] 非专利文献1:Chubu Electric Power C0., Inc.的主页，[Pole Transformer (柱式变压器)]，[在线]，[2013年7月19日搜索]，因特网 <URL:http://www.chuden.c0.jp/e-museum/guide/3floor/exhibit_c23.html> 非专利文献2:Falcones, S.:等人.，Power and Energy Society General Meeting, 2010IEEE, pp.1-8, Minneapolis, 2010 年 7 月
技术实现思路
[技术问题] 传统的柱式变压器沉重，并且因此不容易处理。另外，在柱上需要大得足以包含变压器的外部尺寸的附加空间。 另一方面，高频变压器不能避免寄生电容的影响，并且在设计上具有困难。 考虑到这样的传统问题，本专利技术的目的是提供一种具有小尺寸和轻重量的创新的下一代变压器，其不需要在传统变压器中使用的、用于磁耦合、电磁感应或互感的线圈和铁芯等。 [对于问题的解决方案] 本专利技术是在具有频率f的AC电源和具有电阻值R的负载之间设置的分布常数型变压器，该变压器包括:第一转换器，该第一转换器连接到AC电源，并且具有长度λ /4 ；以及，第二转换器，该第二转换器被设置在第一转换器的终端和负载之间，并且具有长度入/4，其中，在频率f处的波长是入。 [本专利技术的有益效果] 使用本专利技术的变压器作为电力变压器使得不必使用包括线圈和铁芯等的传统变压器。因此，变得有可能实现变压器的显著的尺寸减小和重量减小，并且由此实现成本减小。 【附图说明】 图1是示出使用分布常数电路的变压器的连接图。 图2是示出具有另一种配置的变压器的电路图。 图3是电路图，其中，(a)示出当在图2中的四个开关中的、在上侧上的两个开关接通并且在下侧上的两个开关断开时的大体连接状态，以及，(b)以阶梯状形状示出与(a)中相同的电路图。 图4是电路图，其中，(a)示出当在图2中的四个开关中的、在下侧上的两个开关接通并且在上侧上的两个开关断开时的大体连接状态，以及，(b)以阶梯状形状示出与(a)中相同的电路图。 图5是分别示出向图2中的变压器的输入电压和输入电流的波形图。 图6是分别示出图2中的变压器中的变换的中间级处的电压和电流的波形图。 图7是分别示出从在图2中的变压器的输出电压和输出电流的波形图。 图8是示出了在图1中所示的变压器和在图2中所示的变压器的组合的电路图。 【具体实施方式】 [实施例的总结] 本专利技术的实施例的总结至少包括下面的内容。 (I)分布常数型变压器被设置在具有频率f的AC电源和具有电阻值R的负载之间，并且包括:第一转换器，其连接到AC电源，并且具有长度λ/4 ;以及，第二转换器，其被设置在第一转换器的终端和负载之间，并且具有长度λ/4，其中，在频率f处的波长是入。 在上面的变压器中，在第一转换器的阻抗是Zcl并且第二转换器的阻抗是Ze2的情况下，输入阻抗Zin被示出如下。 Zin = (Zc12/Zc22).R = k.R 在此，k是常数。输入阻抗Zin与负载的电阻值R成比例。因此，与负载的电阻值无关，可以获得与输入电压成比例的输出电压。即，可以获得以恒定的电压变换比率(l/k)1/2将输入电压变换为输出电压的变压器。通过连接分布常数电路的两级来形成该变压器。因此，可以获得不需要在传统变压器中使用的绕组和铁芯等的创新配置，由此，可以实现变压器的重量减小，并且结果，可以实现成本减小。而且，也解决了在高频变压器中产生的寄生电容和出现磁场泄漏的问题，并且因此，可以实现具有低损耗的变压器。 (2)变压器可以包括被配置来执行切换的电路和在该电路中插入的(I)的变压器。 在该情况下，有可能使用其中以高频来执行切换的环境来利用分布常数型变压器。 (3)在(I)的变压器中，第一转换器和第二转换器可以每一个由电缆形成。 在该情况下，有可能使得该电缆的特征阻抗是第一转换器和第二转换器的各自的阻抗。 (4)在(3)的变压器中，可以将该电缆与配电线路的电力电缆一体化。 在该情况下，可以将电力电缆用作变压器。 (5)在(3)或(4)的变压器中，期望AC电源的频率至少是1MHz。 在该情况下，例如，如果频率是10MHz，则λ/4是几米，并且因此，实际上容易通过电缆来实现变压器。另外，如果频率是1MHz，则λ/4是几十米，并且该变压器可以通过与输电线的电力电缆一体化地来实现。 [实施例的细节] <使用分布常数电路的变压器> 接下来，将描述根据本专利技术的一个实施例的使用分布常数电路的变压器。 〈〈基本配置y> 图1是示出使用分布常数电路的变压器100的连接图。在图1中，变压器100由第一转换器101和连接到第一转换器101的终端的第二转换器102构成。作为第一转换器101和第二转换器102，例如，可以使用护套单芯电缆(CV)。在前级的第一转换器101相对于来自电源的输入频率f具有λ/4的长度(λ是波长)。而且，连接到第一转换器101的终端的、在后级的第二转换器102相对于来自电源的输入频率f具有λ /4的长度。 在此，在第一转换器101和第二转换器102的特征阻抗分别是Zel和Ze2，从第一转换器101的输入端看到的输入阻抗是Zin，并且，从第二转换器102的输入端看到的输入阻抗是Zin’的情况下，获得下面的内容。 Zin = Zcl2/Zin，, Zin，= Zc22/R 因此，Zin被示出如下。 Zin = Zcl2/(Zc22/R) = (Zc12/Zc22) R 因为，(Icl2ZlJ)是常数，所以这被定义为常数k。 因此,获得Zin = k.R0 另外，在其中关于整个变压器100，输入电压是Vin，输入功率是Pin，输出功率是Pout^并且输出电压是Vwt的情况下，Pin和Pwt被示出为Pin = VinVzin, Pout = VoutVR0在此，因为满足Pin = Ptjut，所以获得下面的关系。 Vin2/Zin = VoutVR 这被变形为 (Vout2/Vin2) = R/Zin = k 因此，获得(Y0JYin)=k1/2。 因此，获得恒定的电压变换比率k1/2。 因此，输入阻抗Zin与负载的电阻值R成比例，并且，电压变换比率是恒定的，而与负载变化无关。换句话说，与负载的电阻值无关，可以获得与输入电压成比本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种变压器，所述变压器是设置于频率f的交流电源和电阻值R的负载之间的分布常数型变压器，频率f中的波长设为λ，所述变压器具备：长度为λ/4的第1转换器，所述第1转换器与所述交流电源相连接；以及长度为λ/4的第2转换器，所述第2转换器设置于所述第1转换器的终端与所述负载之间。

【技术特征摘要】
2013.08.29 JP 2013-1785221.一种变压器，所述变压器是设置于频率f的交流电源和电阻值R的负载之间的分布常数型变压器，频率f中的波长设为λ，所述变压器具备: 长度为λ /4的第I转换器，所述第I转换器与所述交流电源相连接；以及长度为λ /4的第2转换器，所述第2转换器设置于所述第I转换器的终端...

【专利技术属性】
技术研发人员：中幡英章，志贺信夫，弘津研一，大平孝，山田恭平，
申请(专利权)人：住友电气工业株式会社，国立大学法人丰桥技术科学大学，
类型：发明
国别省市：日本;JP