一种高频全控开关变匝比电流电压自控变压器制造技术

本发明专利技术公开一种高频全控开关变匝比电流电压自控变压器，包括三相变压器本体以及集成的全控开关器件和变换器。三相变压器包括原边侧一次绕组、副边侧串联变流器及二次绕组，一副铁芯。三相变压器全控开关可以根据控制策略调整变比，通过磁场耦合进而改变副边侧电压，以实现调控负载电压的目的；副边侧串联变流器为电流控制变流器，参与负载侧电流调节，可以高效抑制谐波电流。

【技术实现步骤摘要】
一种高频全控开关变匝比电流电压自控变压器
本专利技术属于变压器
，具体涉及一种高频全控开关变匝比电流电压自控变压器。
技术介绍
近年来，可再生能源发展迅速，多种集中式与分布式能源并存的新局面给传统变压器领域带来了挑战。配电变压器不仅需要完成电压等级变换和功率传递，还需要具备稳定保持供电电压、谐波电流抑制、无功补偿、优化传输功率控制、多线路电能协调分配以及多向流动的能力。在此研究背景下，智能变压器的设计成为当下研究热点。电力电子变压器(PET)和混合式配电变压器(HDT)被相继提出，两者都具备一定控制性能、隔离性、潮流控制能力，但结构复杂，效率一般。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种高频全控开关变匝比电流电压自控变压器，以解决现有技术中的变压器过于复杂，难以满足现有的电网负荷密集，分布式容量大的问题。为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：一种高频全控开关变匝比电流电压自控变压器，包括三相变压器本体，所述三项变压器本体包括一次侧绕组和二次侧绕组，所述一次侧绕组串联有一次侧补偿绕组；每一相中一次侧绕组连接有高频全控开关，高频全控开关的另一端和另一相的补偿绕组末端连接；所述二次侧绕组和负载连接，二次侧绕组并联有二次侧绕组高频变换器。本专利技术进一步的改进在于：优选的，每一相中的高频全控开关包括两个子开关，一个子开关首端连接在该相一次侧绕组的首端，另一个子开关的首端连接在该相一次侧绕组的末端；两个开关的尾端连接，两个开关的尾端连接至另一相补偿绕组的末端。优选的，每一个子开关包括两个反向串联的IGBT功率器件。优选的，两个子开关通过PWM调节调节占空比。优选的，所述二次侧绕组高频变换器包括串联变流器、低通滤波器和直流母线电容；所述低通滤波器的一端和二次侧绕组连接，另一端和串联变流器连接，串联变流器和直流母线电容并联。优选的，所述低通滤波器包括三个滤波电感和三个滤波电容，每一个滤波电感连接有一个滤波电容，三个滤波电容以星形接法和变压器二次侧绕组连接，三个滤波电容的末端连接至串联变流器的中性点；每一个滤波电容串联有一个滤波电感，三个滤波电感均连接至串联变流器。优选的，所述串联变流器包括四个并联的半桥结构，每一个半桥结构包括有两个IGBT串联组成。优选的，三个半桥结构的桥臂处分别和三个滤波电感连接，一个半桥结构的桥臂为中性点。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术公开一种高频全控开关变匝比电流电压自控变压器，包括三相变压器本体以及集成的全控开关器件和变换器。三相变压器包括原边侧一次绕组、副边侧串联变流器及二次绕组，一副铁芯。三相变压器全控开关可以根据控制策略调整变比，通过磁场耦合进而改变副边侧电压，以实现调控负载电压的目的；副边侧串联变流器为电流控制变流器，参与负载侧电流调节，可以高效抑制谐波电流。本专利技术高频全控开关变匝比电压电流自控配电变压器可以通过高频开关以及负载侧串联变流器实现负载侧电压的精准控制和谐波电流的高效抑制。一次侧加入补偿绕组，可以协助稳定电网电压；每一相一次侧绕组加入了补偿绕组环节，补偿绕组并联了双向高频开关，当电网侧电压发生波动，可用PWM信号控制双向开关导通时间来抑制谐波。相比起混合式变压器，该专利技术不仅具有电压等级变换功能，同时可以根据不同的控制策略同步实现负载侧电压电流的精准调控，以更小的体积和更简单的结构提高了电网电能质量与可靠性。为了匹配未来电网负荷密集、分布式容量增大的状况，变压器需要向大容量承载、集成化设计、轻体积高效率、高可靠性运行方面发展。进一步的，本专利技术采用变压器集成高频全控双向开关器件，利用高频控制技术显著提升变压器对电压的控制能力，优化了控制结构，减小了装置体积，以简单的结构，更轻小的体积实现了更高的铁磁材料利用率和负载电压平衡需求。变压器本身具备隔离功能，集成到低压侧的变流器具备谐波治理的功能，以轻体积高效的方式实现了和分布式电源接入的技术要求。进一步地，二次侧绕组并联了一个由电力电子装置组成的串联变流器，该变流器由普通的IGBT串联形成整流桥，从终点接线引出接入滤波电感。该变流器以电流源控制模式运行，可以有效地减小高次谐波，净化网侧电流，在提升了控制能力的同时使得网侧电能质量得以提升。【附图说明】图1为一种高频全控开关变匝比电压电流自控配电变压器基本结构示意图。图2为高频全控开关模块示意图。图3为三相变压器集成全控开关模块示意图。图4为集成电流变换器结构示意图。附图标记说明：1-三相变压器主体；2-高频全控开关，3-二次侧绕组高频变换器；4-低通滤波器；5-串流变流器，6-直流母线电容。【具体实施方式】下面结合附图对本专利技术做进一步详细描述：在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。参见图1，本专利技术公开了一种高频全控开关变匝比电流电压自控变压器，该配电变压器包括三相变压器本体1、高频全控开关2和集成到二次侧绕组高频变换器3。参见图3，其中，三相变压器本体包括：A、B、C三相一次侧绕组、一次侧补偿绕组、二次侧绕组和三相铁芯。A、B、C三相相中绕组数目相等，结构相同，每一相都包括一个一次侧绕组、一个一次侧补偿绕组和一个二次侧绕组，一次侧绕组中的A、B、C绕组连接高压侧，因此一次侧绕组为高压侧绕组，通高压交流电网信号；二次侧绕组a、b、c绕组位于低压侧，因此为低压侧绕组，为低压侧提供通路。一次侧绕组的首/末端口依次为：A/X，B/Y，C/Z；二次绕组的首/末端口依次为：a/x，b/y，c/z；一次侧补偿绕组分别与变压器一次侧绕组串联。集成到二次侧的二次侧绕组高频变换器3和二次侧绕组相连；高频全控开关2是一个全控双开关，一个接到一次侧绕组和补偿绕组之间，另一个接到一次侧绕组的尾部，会自动根据控制需要改变占空比从而改变匝数比，用以调控负载电压。一次侧绕组和一次侧补偿绕组采用三角形法连接，三相铁芯分别放置于每一相绕组旁边，再对应到二次侧绕组的a/x，b/y，c/z中；二次侧绕组的首端接一个低通滤波器4后接入串联电流变流器5，末端接入大地，通过对串联电流变流器3的调控通向负载，进而实现功率的传递和负载电压稳定控制。所述变压器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高频全控开关变匝比电流电压自控变压器，其特征在于，包括三相变压器本体(1)，所述三项变压器本体(1)包括一次侧绕组和二次侧绕组，所述一次侧绕组串联有一次侧补偿绕组；/n每一相中一次侧绕组连接有高频全控开关(2)，高频全控开关(2)的另一端和另一相的补偿绕组末端连接；所述二次侧绕组和负载连接，二次侧绕组并联有二次侧绕组高频变换器(3)。/n

【技术特征摘要】
1.一种高频全控开关变匝比电流电压自控变压器，其特征在于，包括三相变压器本体(1)，所述三项变压器本体(1)包括一次侧绕组和二次侧绕组，所述一次侧绕组串联有一次侧补偿绕组；
每一相中一次侧绕组连接有高频全控开关(2)，高频全控开关(2)的另一端和另一相的补偿绕组末端连接；所述二次侧绕组和负载连接，二次侧绕组并联有二次侧绕组高频变换器(3)。


2.根据权利要求1所述的一种高频全控开关变匝比电流电压自控变压器，其特征在于，每一相中的高频全控开关(2)包括两个子开关，一个子开关首端连接在该相一次侧绕组的首端，另一个子开关的首端连接在该相一次侧绕组的末端；两个开关的尾端连接，两个开关的尾端连接至另一相补偿绕组的末端。


3.根据权利要求1所述的一种高频全控开关变匝比电流电压自控变压器，其特征在于，每一个子开关包括两个反向串联的IGBT功率器件。


4.根据权利要求1所述的一种高频全控开关变匝比电流电压自控变压器，其特征在于，两个子开关通过PWM调节调节占空比。


5.根据权利要求1-4任意一项...

【专利技术属性】
技术研发人员：李文波，高亚晨，徐宏，孙换春，梁得亮，柳轶彬，李大伟，周堃，蔡生亮，张立石，王宇珩，
申请(专利权)人：陕西省地方电力集团有限公司延安供电分公司，西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61