一种适用于光伏直流升压变换器的中压高频变压器制造技术

本发明专利技术公开了一种适用于光伏直流升压变换器的中压高频变压器，涉及变压器设计技术领域，包括：变压器本体和设备柜体；所述变压器本体包括低压线圈、高压线圈、绝缘骨架、绝缘外壳，所述高压线圈嵌入所述绝缘骨架中，与所述低压线圈完全空气隔离，所述绝缘外壳设有变压器进风口和变压器出风口，所述风机驱动所述设备柜体内的空气由所述变压器进风口进入，从变压器出风口排出，再进入所述背板进风口，实现空气的循环流动。本发明专利技术使高、低压线圈间的绝缘介质均匀分布，保证了变压器在无局部放电下的可靠运行；并且循环流动的空气改善变压器的散热效果，降低热点温升，在不增加额外散热装置的情况下，实现了变压器的低温升、稳定运行，降低能耗。降低能耗。降低能耗。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于光伏直流升压变换器的中压高频变压器


[0001]本专利技术属于变压器
，尤其涉及一种适用于光伏直流升压变换器的中压高频变压器。

技术介绍

[0002]我国是光伏电站装机规模最大的国家，大型光伏发电基地发展迅速，已建成了多个百万千瓦以上光伏发电基地。然而，这些大型光伏基地大多位于电网薄弱的荒漠、山区，采用传统交流并网技术路线面临着并网接入成本高、电能质量差、谐波谐振等难题，严重制约了我国可再生能源发电技术的进一步规模化发展。在此背景下，中科院电工所原创性地提出光伏全直流并网技术，研制基于模块级联式拓扑结构(IPOS)的光伏直流升压变换器，直接将光伏板输出的低压直流电一级式升压成
±
30kV，具有变换环节少，无谐波谐振等优势，更有利于降低发电成本。作为光伏直流升压变换器的核心组件，中压高频变压器因为其容量较大、工作频率较高、绝缘电压高等特点，在电、磁、热、结构协同设计方面存在极大挑战，直接影响着设备的整体性能，因此需要在中压高频变压器设计方面重点开展研究。
[0003]目前，变压器按照绝缘散热方式划分，通常可分为油冷式变压器、干式变压器等。油冷式变压器的冷却介质为变压器油，其优点是技术成熟，电气强度高，但中压高频变压器的应用场景多为柜体或集装箱，后期维护较为困难，因此应用较少。干式变压器由于其体积更小、维护更加方便而得到了广泛的应用，其主流的绝缘散热处理方式是采用环氧树脂材料整体真空灌封，但环氧树脂一方面导热系数较低，变压器磁芯产生的热量很难快速传导出来，造成磁芯温升过高；另一方面，真空灌封工艺很难保证变压器内部的空气完全排出，而空气气隙往往造成变压器局部放电指标过大，难以采取有效手段对其进行抑制，变压器在长期运行工况下，存在着绝缘被击穿的风险。

技术实现思路

[0004]为了改善中压高频变压器温升过高、绝缘可靠性低的问题，本专利技术提供一种适用于光伏直流升压变换器的中压高频变压器。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：
[0006]一种适用于光伏直流升压变换器的中压高频变压器，包括变压器本体和设备柜体，所述变压器本体包括顶座、变压器底座、低压线圈、高压线圈、绝缘骨架、绝缘外壳和密封胶条；所述绝缘骨架开有凹槽，所述高压线圈嵌入所述绝缘骨架的凹槽，所述高压线圈采用绝缘介质密封在所述绝缘骨架的凹槽中，所述绝缘骨架分别由所述顶座和所述变压器底座固定，与所述低压线圈无直接接触，所述绝缘外壳开设有变压器进风口和变压器出风口，所述设备柜体包括风机、柜体背板和台架，所述变压器本体固定于所述台架上，所述背板开设有进风口，所述背板进风口设有密封胶条，所述绝缘外壳的出风口与所述背板进风口通过所述密封胶条紧密连通。
[0007]优选地，所述绝缘介质采用介电性能较高的环氧树脂材料将高压线圈单独真空灌
封，此设计的好处在于，对高压线圈采用独立绝缘方式在保证变压器达到要求的绝缘电压等级的同时，还缩减了主绝缘距离。此外，作为退而求其次的方案，绝缘介质还可使用聚酰亚胺薄膜材料，分层紧密包裹缠绕高压线圈以满足绝缘要求，此设计会使绝缘距离相对较大，但工艺较为简单。
[0008]优选地，所述绝缘骨架的上部和下部在保证结构支撑的条件下，所使用的绝缘材料应尽可能少，并开设有通风孔，此设计的好处在于，循环冷却的空气能够尽可能多地与磁芯接触，更有利于变压器快速散热。
[0009]优选地，所述变压器进风口位于变压器下部，所述变压器出风口位于变压器上部，所述变压器进风口和所述变压器出风口设置有防护罩，所述防护罩通过绝缘螺钉固定在所述绝缘外壳上，此设计的好处在于，通过在变压器内部设计最大风循环路径，同时基于热空气会上升的原理，“下进上出”方式能够更好地带走变压器产生的热量；防护罩设计可有效避免吸入变压器杂质，降低了变压器出现故障的风险。
[0010]优选地，所述变压器进风口的风速不超过5m/s，此设计的好处在于，设备风机不会因为增加了对变压器的散热而使其他元器件的散热效果显著降低，而变压器在此风速下也完全可以满足散热要求。
[0011]优选地，所述变压器出风口与所述背板进风口的尺寸大小一致，确保风能够顺利地从变压器进入风道，减小风阻。
[0012]优选地，所述底座、变压器顶座、绝缘骨架和绝缘外壳全部使用高绝缘强度的环氧板EPGC材料拼接而成。
[0013]优选地，所述光伏直流升压变换器是指采用强迫风循环冷却散热、模块化串并联技术的级联型DC
‑
DC变换设备，类似设备如电力电子变压器、MMC并网换流器等同样在本专利技术的保护范围之内。
[0014]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：在此背景下，(1)采用空气作为高、低压线圈的主绝缘，使高、低压线圈间形成一道明显的隔离带，从而避免了绝缘介质分布不均而引起的局部放电产生；(2)将中压高频变压器设计与光伏直流升压变换器设计相结合，利用设备柜体的风机，在不增加额外散热装置的情况下，将风力由设备柜体背板引入变压器内部，实现了对变压器磁芯和线圈的强迫风循环冷却，显著降低了变压器温升；(3)将高压线圈采用环氧树脂单独灌封，在不明显增加变压器体积的情况下，保证了变压器的可靠绝缘，实现了变压器绝缘设计与散热设计的有机统一。
附图说明
[0015]图1为本专利技术整体结构示意图；
[0016]图2为本专利技术变压器本体内部三维示意图；
[0017]图3为本专利技术变压器本体内部二维示意图；
[0018]图4为本专利技术变压器出风口处示意图；
[0019]图5为本专利技术变压器进风口处示意图。
[0020]其中：1
‑
变压器本体；2
‑
风机；3
‑
设备柜体；4
‑
柜体背板；5
‑
背板进风口；6
‑
变压器出风口；7
‑
防护罩；8
‑
变压器进风口；9
‑
台架；10
‑
密封胶条；11
‑
变压器底座；12
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螺栓；13
‑
顶座；14
‑
磁芯；15
‑
绝缘骨架；16
‑
通风孔；17
‑
安装孔；18
‑
低压线圈；19
‑
高压线圈；20
‑
环氧树
脂；21
‑
绝缘外壳。
具体实施方式
[0021]下面结合图1
‑
图5对本专利技术的较佳实施例进行详细阐述，以使本专利技术的优点和特征能更易于被本领域的技术人员理解，从而对本专利技术的保护范围作出更为清楚明确的界定。
[0022]如图1所示，本专利技术的适用于光伏直流升压变换器的中压高频变压器包括变压器本体1和设备柜体3，变压器底座11通过安装孔和螺栓12固定在台架9上，台架9紧靠柜体背板4，使变压器本体1到柜体背板4的距离尽可能近，背板本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于光伏直流升压变换器的中压高频变压器，其特征在于：包括变压器本体和设备柜体，所述变压器本体包括顶座、变压器底座、低压线圈、高压线圈、绝缘骨架、绝缘外壳和密封胶条；所述绝缘骨架开有凹槽，所述高压线圈嵌入所述绝缘骨架的凹槽，所述高压线圈采用绝缘介质密封在所述绝缘骨架的凹槽中，所述绝缘骨架分别由所述顶座和所述变压器底座固定，与所述低压线圈无直接接触，所述绝缘外壳开设有变压器进风口和变压器出风口，所述设备柜体包括风机、柜体背板和台架，所述变压器本体固定于所述台架上，所述背板开设有进风口，所述背板进风口设有密封胶条，所述绝缘外壳的出风口与所述背板进风口通过所述密封胶条紧密连通。2.根据权利要求1所述的一种适用于光伏直流升压变换器的中压高频变压器，其特征在于：所述绝缘介质采用介电性能高的环氧树脂材料真空灌封或者聚酰亚胺薄膜类材料将高压线圈紧密包覆。3.根据权利要求1所述的一种适用于光伏直流升压变换器的中压高频变压器，其特征在于：所述绝缘骨架开设有通风孔。4.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：张玉波，卢俊龙，由弘扬，张颖，王环，王一波，
申请(专利权)人：中国科学院电工研究所，
类型：发明
国别省市：