非隔离取能型有载调压变压器制造技术

本发明专利技术涉及变压器技术领域，具体提供一种非隔离取能型有载调压变压器，旨在解决如何使有载调压变压器实现无级调压并提高有载调压的速度与可靠性的问题。本发明专利技术的有载调压变压器的一次侧包括至少一相与电网的供电线路连接的有载调压装置，有载调压装置包括一次侧绕组、绕组投切模块和电能变换模块，一次侧绕组包括共磁芯的主绕组、无级取能绕组和有级绕组。绕组投切模块可以对有级绕组进行投切控制，电能变换模块可以对无级取能绕组的绕组电压进行电能变换并将电能变换后的绕组电压通过供电线路施加到一次侧绕组上，从而实现对一次侧绕组的绕组电压进行无级调节。同时，基于柔性开关中的电力电子器件能够快速且可靠地对有级绕组进行投切控制。对有级绕组进行投切控制。对有级绕组进行投切控制。

【技术实现步骤摘要】
非隔离取能型有载调压变压器


[0001]本专利技术涉及变压器
，具体提供一种非隔离取能型有载调压变压器。

技术介绍

[0002]目前常规的有载调压变压器(On
‑
Load Tap Changer，OLTC)主要是通过机械开关并根据变压器一次侧绕组组合确定好的有载调压范围，按照预设的固定步长进行调压(有级调压)。由于只能按照预设的固定步长进行调压，导致调压过程中电压波形过渡地不够平滑，无法实现无级调压。同时，调压过程中变压器分压接头受限于机械开关的机械特性，在动作时会存在一定的时间延迟，调压响应时间较长，无法快速地完成有载调压。此外，分压接头的动作次数有限，超出一定次数后，分压接头的机械寿命会极大地降低，无法保证变压器继续可靠地进行有载调压。
[0003]相应地，本领域需要一种新的有载调压变压器方案来解决上述问题。

技术实现思路

[0004]为了克服上述缺陷，提出了本专利技术，以提供解决或至少部分地解决如何使有载调压变压器实现无级调压并提高有载调压的速度与可靠性的技术问题的非隔离取能型有载调压变压器，所述有载调压变压器的一次侧包括至少一相与电网的供电线路连接的有载调压装置；所述有载调压装置包括一次侧绕组、绕组投切模块和电能变换模块，所述一次侧绕组包括共磁芯的主绕组、无级取能绕组和至少一个有级绕组；
[0005]所述绕组投切模块包括与所述有级绕组连接的柔性开关，所述绕组投切模块被配置成通过所述柔性开关控制至少一个有级绕组接入所述一次侧绕组或从所述一次侧绕组中切除至少一个有级绕组；
[0006]所述电能变换模块的第一端与所述无级取能绕组连接，所述电能变换模块的第二端与所述供电线路连接，所述电能变换模块被配置成对所述无级取能绕组的绕组电压进行电能变换并将电能变换后的绕组电压通过所述供电线路施加到所述一次侧绕组上，以实现对所述一次侧绕组的绕组电压进行无级调节；
[0007]其中，所述柔性开关是由电力电子器件组成的开关。
[0008]在上述非隔离取能型有载调压变压器的一个技术方案中，所述电力电子器件至少包括晶闸管，所述柔性开关包括至少N个晶闸管组件且N≥2，每个晶闸管组件分别包括两个反向并联的晶闸管；
[0009]所述至少一个有级绕组依次串联并且首个有级绕组的第一端与所述主绕组连接，最后一个有级绕组的第二端与无级取能绕组连接；
[0010]第1至N
‑
1个晶闸管组件的第一端分别与每个有级绕组的第一端连接，第1至N个晶闸管组件的第二端相互连接，第N个晶闸管组件的第一端与所述最后一个有级绕组的第二端连接。
[0011]在上述非隔离取能型有载调压变压器的一个技术方案中，所述电能变换模块包括
整流子模块、逆变子模块和隔离变压器；
[0012]所述整流子模块的交流侧与所述电能变换模块的第一端连接，所述整流子模块的直流侧与所述逆变子模块的直流侧连接；
[0013]所述逆变子模块的交流侧与所述隔离变压器的第一端连接，所述隔离变压器的第二端与所述电能变换模块的第二端连接。
[0014]在上述非隔离取能型有载调压变压器的一个技术方案中，所述整流子模块是由电力电子器件组成的H桥整流子模块，所述逆变子模块是由电力电子器件组成的H桥逆变子模块。
[0015]在上述非隔离取能型有载调压变压器的一个技术方案中，所述整流子模块的电力电子器件是可控型电力电子器件或不可控型电力电子器件。
[0016]在上述非隔离取能型有载调压变压器的一个技术方案中，所述电能变换模块被进一步配置成执行下列操作对所述无级取能绕组的绕组电压进行电能变换：
[0017]以所述整流子模块的直流侧电压为外环控制量并以电流为内环控制量对所述整流子模块进行双闭环控制，同时以所述逆变子模块的交流侧电压为外环控制量并以电流为内环控制量对所述逆变子模块进行双闭环控制，实现对所述无级取能绕组的绕组电压的电能变换。
[0018]在上述非隔离取能型有载调压变压器的一个技术方案中，所述有载调压变压器的一次侧包括三相有载调压装置并且三相有载调压装置通过三角形连接方式或星形连接方式连接后与电网的供电线路连接。
[0019]本专利技术上述一个或多个技术方案，至少具有如下一种或多种有益效果：
[0020]在实施本专利技术的技术方案中，非隔离取能型有载调压变压器的一次侧包括至少一相与电网的供电线路连接的有载调压装置；有载调压装置可以包括一次侧绕组、绕组投切模块和电能变换模块，一次侧绕组可以包括共磁芯的主绕组、无级取能绕组和至少一个有级绕组。绕组投切模块可以包括与有级绕组连接的柔性开关，绕组投切模块可以被配置成通过柔性开关控制至少一个有级绕组接入有载调压装置的一次侧绕组或从有载调压装置的一次侧绕组中切除至少一个有级绕组。电能变换模块的第一端与无级取能绕组连接，电能变换模块的第二端与供电线路连接，电能变换模块可以被配置成对无级取能绕组的绕组电压进行电能变换并将电能变换后的绕组电压通过供电线路施加到有载调压装置的一次侧绕组上，以实现对一次侧绕组的绕组电压进行无级调节。
[0021]柔性开关是由电力电子器件(Power Electronic Device)组成的开关，基于电力电子器件能够快速且可靠地对有级绕组进行投切控制(控制有级绕组接入一次侧绕组或从一次侧绕组中切除有级绕组)，从而克服了现有技术中采用机械开关对绕组进行投切控制时由于响应时间长而无法快速地完成有载调压，以及当机械开关的机械寿命降低后无法保证变压器继续可靠地进行有载调压的缺陷。
[0022]通过对一个或多个有级绕组进行投切控制，可以实现对一次侧绕组的绕组电压的有级调节，在有载调压变压器的一次侧接入不同数量的有级绕组，改变一次侧绕组的绕组数量就可以实现不同级别的电压调节。例如，将一个有级绕组接入到有载调压变压器的一次侧可以实现第一级别的电压调节，将两个有级绕组接入到有载调压变压器的一次侧可以实现第二级别的电压调节。而通过电能变换模块对无级取能绕组的绕组电压进行电能变
换，可以将无级取能绕组的绕组电压变换成预设变换范围内任意电压幅值和/或任意电压相位的电压，也就是说，电能变换模块的输出电压是一个电压幅值和相位连续可调的电压。在供电线路中电网的电压是固定不变的情况下，通过改变电能变换模块的输出电压就可以改变有载变压器的一次侧绕组的绕组电压，同时由于电能变换模块的输出电压是连续可调的电压，因此这个一次侧绕组的绕组电压也是连续可调的，也就实现了对一次侧绕组的绕组电压的无级调节。
[0023]参阅附图1，在一个应用场景的例子中，U
AB
表示相电网和相电网之间的线电压，U1表示有载调压装置中所有接入一次侧绕组的有级绕组形成的绕组电压，U2表示有载调压装置中无级取能绕组的绕组电压，U3表示电能变换模块的第二端输入至供电线路的电压，U
3max
表示这个电压U3的最大值，电压U3的电压幅值的调节范围是0至最大值之间，电压U3的电压相位的调节范围是0至360...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种非隔离取能型有载调压变压器，其特征在于，所述有载调压变压器的一次侧包括至少一相与电网的供电线路连接的有载调压装置；所述有载调压装置包括一次侧绕组、绕组投切模块和电能变换模块，所述一次侧绕组包括共磁芯的主绕组、无级取能绕组和至少一个有级绕组；所述绕组投切模块包括与所述有级绕组连接的柔性开关，所述绕组投切模块被配置成通过所述柔性开关控制至少一个有级绕组接入所述一次侧绕组或从所述一次侧绕组中切除至少一个有级绕组；所述电能变换模块的第一端与所述无级取能绕组连接，所述电能变换模块的第二端与所述供电线路连接，所述电能变换模块被配置成对所述无级取能绕组的绕组电压进行电能变换并将电能变换后的绕组电压通过所述供电线路施加到所述一次侧绕组上，以实现对所述一次侧绕组的绕组电压进行无级调节；其中，所述柔性开关是由电力电子器件组成的开关。2.根据权利要求1所述的非隔离取能型有载调压变压器，其特征在于，所述电力电子器件至少包括晶闸管，所述柔性开关包括至少N个晶闸管组件且N≥2，每个晶闸管组件分别包括两个反向并联的晶闸管；所述至少一个有级绕组依次串联并且首个有级绕组的第一端与所述主绕组连接，最后一个有级绕组的第二端与无级取能绕组连接；第1至N
‑
1个晶闸管组件的第一端分别与每个有级绕组的第一端连接，第1至N个晶闸管组件的第二端相互连接，第N个晶闸管组件的第一端与所述最后一个有级绕组的第二端连接。3.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹靖元，韩立博，孙龙飞，韦统振，霍群海，吴理心，彭祥华，张桐硕，
申请(专利权)人：中国科学院电工研究所，
类型：发明
国别省市：