一种高阻抗中频三相整流变压器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种电除尘用整流变压器，包括低压绕组和高压绕组及整流器组，三相交流电经过频率控制器接入低压绕组，高压绕组连接整流器组，整流器组输出经采样电路测试后的直流高压电。本实用新型专利技术通过频率控制器，在选择２００Ｈｚ～６００Ｈｚ范围内的一个频率作为三相变压器的工作频率，达到使用三相工频整流变压器的电网输电平衡效果。该设计没有使用电抗器，由整流变压器承受整个３５％以上阻抗电压，虽然铜材料占成本比重增大，但是较有阻抗器整流变压器生产成本要低、接线要简单。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电除尘用变压设备，具体的说是一种高阻抗中频三相 整流变压器。
技术介绍
电除尘行业中要求除尘设备整流变压器输出高压恒流的直流电源， 主要是把市网电压经过升压变压器升至高压，然后通过硅整流器整流来实 现的，典型的案例如单相工频整流变压器、单相高频整流变及三相工频整 流变压器。大功率的工频/高频单相电源往往会使电网输电不平衡，导致市网电压幅值不平衡、谐波增多等不利因素；三相工频整流变解决了大功率的电 源对市网造成上述影响，但未能在成本上占很多的优势。近年来随着电力 电子器件及磁性材料等技术的发展和国家节能方面的号召，很多行业工作 者为了减小变压器成本和生产资源，在变压器传统设计的基础上应用电力 电子技术，尝试提高变压器的工作频率来缩小变压器的体积，试图来达到 减小成本的目的，例如单相高频整流变；但是很大程度地提高频率，例如 1000Hz以上，往往也加大对磁性材料及各种电子器件的设计要求，导致 生产工艺复杂化，设计难度加大，成本也没有想象中那样地降低。中频三相整流变压器作为一个折中的办法， 一方面能够像三相工频 整流变那样实现电网输电平衡，另一方面也能够希望提高变压器的工作频 率来减小生产成本。这里所谓的"中频"是根据行业而言的，相对工频50Hz 要高，相对于1000Hz及以上频率的高频要低，大致范围为200Hz 600Hz， 在这个频率段工作的变压器易于实现电除尘电源对整流变的要求。另外，我国电除尘行业中的变压器设计上可以参照电力变压器传统 的设计理论，有一个^f艮大的区别是电除尘行业中的变压器为了在除尘闪 络时抗冲击能力，阻抗电压一般很高，而提高阻抗电压也有利于较大的二次电流输出。中阻抗值一般设计为25%~30%左右，且一4殳带有限流电抗 器约为10%~25°/。可调，常规的整流变短路阻抗8%~ 17%;高阻抗值一 般为35%及以上。虽然曾经有对高阻抗整流变有用铜量过多的缺点评价， 但随着设计者对二次优化技术的掌握及提高变压器工作频率后，可以解决 这个缺点。通过限流电抗器降低整流变在阻抗电压上的设计要求，但同时 也增加了一个器件，增大了变压器的体积。无限流电抗器意味着整流变将 承受整个35%以上阻抗电压，虽然耗铜量多，但是较有限流电抗器生产成 本要低、接线要简单。 一般有电抗器的整流变压器较为修长，没有电抗器 的整流变较为矮胖。专利号为ZL 200520012921.6的中国技术专利公开了 一种用于电 除尘器的三相高压直流电源，包括输入辅助电路、可控硅移相电路、II取 样电路、三相硅整流变压器、阻尼电阻、接口电路和电源控制电路，输入 辅助电路、可控硅移相电路、Il取样电路、三相硅整流变压器和阻尼电阻 依次相连，接口电路一端与II取样电路、三相硅整流变压器中的二次电 流取样电路、二次电压取样电路连接， 一端与电源控制电路相连,该专利输 入辅助电路中使用了限流电抗器，接线复杂，成本高。
技术实现思路
本技术提供一种电网输电平衡、体积小、成本低的高阻抗中频三 相整流变压器。传统变压器的短路阻抗设计一般参照洛果夫斯基计算公式<formula>formula see original document page 4</formula>(i)<formula>formula see original document page 4</formula>( 2 )(1)式中4;r、。是常数，IN和UN变压器一次侧额定电流、额定电压 电气参数，这几个参数同一规格下是固定值；频率f、 一次绕组压数N、 洛式系数p,、等效漏磁面积ZD和高低压绕组平均高度Hu是变压器的结构 参数。(2)中OJ失芯磁通量。由式(l),变压器的铁芯磁通量d^、频率f、匝数N固定的前提下，要求变压器的性能由中阻抗达到高阻抗，必须实现ux oc ASD/Hxl ，因此 高阻抗Hw较小SD较大。所以， 一般说来有限流电抗器的整流变压器较为 修长，没有限流电抗器的整流变压器较为矮胖。由式(2),提高频率f,在铁芯磁通量气一定的前提下，可以减小一 次绕组和二次绕组匝数，即可减小绕组所需铜的重量。当然铁芯磁通量Om是铁芯有效截面积和所选变压器的工作磁密的乘 积。在铁芯磁通量0^固定的前提下，两者是成反比的，从设计成本上讲， 设计者希望铁芯的有效截面积越小越好，但是这样会导致工作磁密的上 升，导致噪声和温升^f艮难下降。通过二次优化方法，调节变压器结构，主要是调整铁芯有效截面积及 工作磁密、高低压绕组的轴向厚度、径向厚度及平均高度，来达到足够的 漏感实现阻抗电压的要求。总之，提高变压器的频率，在噪声和温升许可的范围下，可以减小铜、 硅钢片、变压器油等生产成本，相应国家节能生产的号召。一种高阻抗中频三相整流变压器，包括低压绕组和高压绕组及整流器组，三相交流电经过频率控制器接入低压绕组，高压绕组连接整流器组，整流器组输出经采样电路测试后的直流高压电。所述的频率控制器包括由辅助控制及其保护电路、三相桥式整流电 路、直流紋波无源滤波回路、三相桥式逆变电i 各及三相无源滤波回路组成 的主回路系统和数字信号控制芯片、辅助控制回路、高速采样测量电路、 IGBT器件驱动及其保护模块电路及数据图形显示、报警模块电路构成的 测控系统。数字信号控制器基于先进的高速DSP芯片进行高速测量和PWM脉宽 调制控制，这里可选用TMS320F28以上系列的芯片，也可选用Motorola 系列单片机或CPLD、 FPGA等更高级的可编程逻辑门芯片；采用闭环PID 控制理论结合空间矢量控制算法，将市电电源交流-直流-交流方式转变为 频率为200Hz~ 600Hz三相交流电源，达到电源的变频调幅的作用。本技术可通过通用1/0接口模块自适应控制和调节控制器获得所需直流高压和电流，因此高压绕组和整流器组可不必接无励磁分接开关。频率控制器输出频率为中频200Hz~ 600Hz。 200Hz~ 600Hz是介于 工频与高频之间的一个中频频率，可以减低高频率的因素对》兹性材料及各 种电子器件的设计要求和成本困难。整流器组选用三相星形桥式整流；整流器组包括整流硅堆和反向击穿 的保护器件。整流器组输出电路上可串连连接有阻尼电阻。本技术通过频率控制器，在选择200Hz ~ 600Hz范围内的一个频 率作为三相变压器的工作频率，达到使用三相工频整流变压器的电网输电 平衡效果。该设计没有使用限流电抗器，由整流变压器承受整个35%以上 阻抗电压，虽然耗铜量多，但是较有阻抗器的整流变压器生产成本要低、 接线要简单，变压器采用三相供电，使电力供电更为平衡。附图说明图l是本技术电除尘用整流变压器电路原理图。 图2为本技术频率控制器电路组成原理方框图。具体实施方式如图l所示， 一种高阻抗中频整流变压器，包括三相变压器和整流器 组5,三相变压器和整流器组5均置于整流变压器箱体内，三相变压器包 括低压绕组2和高压绕组3。三相交流电经过频率控制器1接入三相变压 器输入端即低压绕组2,三相变压器输出端即高压绕组3连接整流器组5 连接，整流器组4输出经采样电路5测试后的直流高压电用于除尘电场7。三相变压器绕组接线方式为铁芯结构，选用三柱式铁本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高阻抗中频三相整流变压器，包括低压绕组（２）和高压绕组（３）及整流器组（５），其特征在于：三相交流电经过频率控制器（１）接入低压绕组（２），高压绕组（３）连接整流器组（４），整流器组（４）输出经采样电路（５）测试后的直流高压电。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周承鸣，宋荣群，
申请(专利权)人：浙江佳环电子有限公司，
类型：实用新型
国别省市：33[中国|浙江]