配電變壓器的制造方法
【專利說明】配電變壓器
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的引用
[0002]本申請(qǐng)請(qǐng)求于2012年8月24日提交申請(qǐng)的名稱為“DISTRIBUT1NTRANSFORMER(配電變壓器)”的U.S.臨時(shí)申請(qǐng)N0.60/692, 759的優(yōu)先權(quán)，其中的至少一部分可以并入本文。
【背景技術(shù)】
[0003]本申請(qǐng)涉及配電領(lǐng)域，更具體地涉及被配置為調(diào)節(jié)負(fù)載電壓的混合配電變壓器。
[0004]現(xiàn)代社會(huì)進(jìn)入數(shù)字時(shí)代需要開發(fā)一種更可靠的高質(zhì)量的電力供應(yīng)。向終端用戶供電的不可缺少的部件是配電變壓器。傳統(tǒng)的配電變壓器將一個(gè)電壓的電轉(zhuǎn)換為另一個(gè)電壓的電，其可以是更高或更低的值。變壓器使用初級(jí)繞組和次級(jí)繞組來實(shí)現(xiàn)這種電壓轉(zhuǎn)換，每一個(gè)繞組被纏繞在鐵磁芯上，并包括一定匝數(shù)的電導(dǎo)體(例如金屬導(dǎo)線或其它導(dǎo)體)。當(dāng)前的配電系統(tǒng)中采用的傳統(tǒng)配電變壓器無法保護(hù)數(shù)字負(fù)載免受功率質(zhì)量不佳的影響，例如陷落、增大、和/或畸變。據(jù)估計(jì)，世界各地的工業(yè)在電壓擾動(dòng)上每年花費(fèi)了數(shù)百萬美元。
[0005]有時(shí)，系統(tǒng)連接到配電線路以改善功率質(zhì)量。這種系統(tǒng)的例子包括動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)(DVR)和靜態(tài)VAR補(bǔ)償器(SVC)。在供電的陷落和/或尖峰期間，DVR維持和/或恢復(fù)運(yùn)行的電力負(fù)載，而SVC在電力網(wǎng)絡(luò)中提供快速動(dòng)作的功率補(bǔ)償。通常將DVR和SVC “添加”在系統(tǒng)中，它們連接到傳統(tǒng)配電變壓器并與其一同使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本申請(qǐng)的各方面解決了上述和/或其它問題。根據(jù)一個(gè)方面，提供了一種配電變壓器，其具有從電源接收輸入電壓和輸入電流的初級(jí)側(cè)以及向負(fù)載提供輸出電壓和輸出電流的次級(jí)側(cè)。配電變壓器包括至少第一鐵磁芯和第二鐵磁芯。第一繞組和第二繞組纏繞在第一鐵磁芯上?？刂评@組和第二繞組纏繞在第二鐵磁芯上。所述第一或第二繞組中的至少一個(gè)被配置為連接到電源，并且所述第一或第二繞組中的至少一個(gè)配置為連接到所述負(fù)載。
[0007]根據(jù)另一方面，提供了一種配電系統(tǒng)，其包括鏈接在一起的兩個(gè)或更多個(gè)變壓器。配電變壓器的各個(gè)變壓器具有從電源接收輸入電壓和輸入電流的初級(jí)側(cè)以及向負(fù)載提供輸出電壓和輸出電流的次級(jí)側(cè)。各個(gè)變壓器還包括至少第一鐵磁芯和第二鐵磁芯。第一繞組和第二繞組纏繞在第一鐵磁芯上?？刂评@組和第二繞組纏繞在第二鐵磁芯上。所述第一或第二繞組中的至少一個(gè)被配置為連接到電源，并且所述第一或第二繞組中的至少一個(gè)配置為連接到所述負(fù)載。各個(gè)變壓器還包括AC-AC轉(zhuǎn)換器。
[0008]根據(jù)另一方面，提供了一種方法，用于調(diào)節(jié)配電變壓器的輸出電壓或控制接收輸入電壓的配電變壓器的初級(jí)側(cè)上的功率因數(shù)中的至少一個(gè)。該方法包括在AC-AC轉(zhuǎn)換器處接收由電源、第二繞組或輔助繞組中的至少一個(gè)輸出的第一電信號(hào)，所述電源被配置為提供輸入電壓，所述第二繞組電耦合至負(fù)載，所述輔助繞組感性耦合到第一繞組，所述第一繞組電耦合到電源。所述方法還包括在AC-AC轉(zhuǎn)換器處基于第一電信號(hào)產(chǎn)生控制電壓。該方法還包括經(jīng)由電耦合到所述AC-AC轉(zhuǎn)換器的控制繞組，將所述控制電壓施加至第二電信號(hào)，以用于調(diào)節(jié)配電變壓器的輸出電壓或控制配電變壓器初級(jí)側(cè)上的功率因數(shù)中的至少一個(gè)。
【附圖說明】
[0009]該申請(qǐng)是以示例的方式來示出，并不局限于附圖，其中相同的附圖標(biāo)記通常表示相同的元件。
[0010]圖1示出了示例的配電變壓器的電磁變壓器部分。
[0011]圖2示出了示例的配電變壓器的示意圖。
[0012]圖3示出了示例的配電變壓器的示意圖。
[0013]圖4示出了示例的配電變壓器的AC-AC轉(zhuǎn)換器的示意圖。
[0014]圖5示出了示例的配電變壓器的AC-AC轉(zhuǎn)換器的示意圖。
[0015]圖6示出了示例的配電變壓器的濾波器的示意圖。
[0016]圖7示出了示例的配電變壓器的示意圖。
[0017]圖8示出了示例的配電變壓器的示意圖。
[0018]圖9示出了如本文所述的示例方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]現(xiàn)在參考附圖描述所要求保護(hù)的主題，其中相同的附圖標(biāo)記通常被用于指代相同的元件。在以下描述中，出于解釋的目的，闡述了很多具體的細(xì)節(jié)，以提供對(duì)所要求保護(hù)的主題的全面理解。然而，很明顯，所要求保護(hù)的主題可以在沒有這些具體細(xì)節(jié)的情況下實(shí)施。在其他情形中，結(jié)構(gòu)和裝置以框圖形式示出以便于描述所要求保護(hù)的主題。
[0020]本發(fā)明的目的在于提供一種混合變壓器，有時(shí)僅被稱為變壓器、配電變壓器或作為通用配電變壓器，其可被用于功率的分配。配電系統(tǒng)可以包括一個(gè)或多個(gè)所公開的配電變壓器，以便于降低系統(tǒng)中的配電損耗(例如，通過調(diào)節(jié)由一個(gè)或多個(gè)配電變壓器輸出的電壓和/或通過控制輸入到配電變壓器的功率因數(shù))和/或以其他方式改善(例如，優(yōu)化)配電系統(tǒng)(例如，也稱為配電網(wǎng))的操作。
[0021]該變壓器通常包括電磁變壓器，并且可包括功率電子AC-AC轉(zhuǎn)換器。該電磁變壓器包括至少兩個(gè)鐵磁芯和至少三個(gè)繞組。第一繞組和第二繞組纏繞在第一鐵磁芯上?？刂评@組和第二繞組纏繞在第二鐵磁芯上。也可以將輔助繞組纏繞在第一鐵磁芯和/或第二鐵磁芯上。
[0022]該電磁變壓器(例如，因此包括電磁變壓器的配電變壓器)可分為初級(jí)側(cè)和次級(jí)偵U。初級(jí)側(cè)可配置為從電源接收輸入電壓和/或輸入電流，并且次級(jí)側(cè)可配置為向負(fù)載提供輸出電壓和/或輸出電流。通常，第二繞組和控制繞組在電磁變壓器的一側(cè)上，而第一繞組在電磁變壓器的另一側(cè)上。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，第一繞組可以在電磁變壓器的初級(jí)側(cè)上，而第二繞組和控制繞組可以在次級(jí)側(cè)上。在另一個(gè)實(shí)施例中，第二繞組和控制繞組可以在電磁變壓器的初級(jí)側(cè)上，第一繞組可以在電磁變壓器的次級(jí)側(cè)上。
[0023]電磁變壓器可以是液體填充的變壓器，其中至少一些鐵芯和/或至少一些繞組浸在介電流體中，或者可以是干式變壓器，其中至少一些鐵芯和/或至少一些繞組不被浸在介電流體中。取而代之，這種部件可被封裝到介電樹脂中，例如由惰性氣體和/或由環(huán)境空氣圍繞。
[0024]配電變壓器可以是單相變壓器或多相(>1相)變壓器，例如三相變壓器。此外，配電變壓器可以由鏈接在一起的多個(gè)電磁變壓器構(gòu)成。作為示例，三相配電變壓器可包括電鏈接在一起的多個(gè)(例如3個(gè))單相電磁變壓器。此外，配電變壓器可以是桿上安裝的、平板安裝的，或使用其它技術(shù)安裝的。配電變壓器還可以被配置為只從一個(gè)電源接收輸入電壓和/或輸入電流，和/或可以被配置為從多個(gè)電源接收輸入電壓和/或輸入電流。
[0025]AC-AC轉(zhuǎn)換器，在存在的情況下，可連接到電磁變壓器的初級(jí)側(cè)或者可以連接到電磁變壓器的次級(jí)側(cè)。通常，AC-AC轉(zhuǎn)換器連接至電磁變壓器的包括第二繞組和控制繞組的一側(cè)。因此，當(dāng)初級(jí)側(cè)包括第二繞組和控制繞組，AC-AC轉(zhuǎn)換器可以連接到電磁變壓器的初級(jí)側(cè)。例如，當(dāng)電磁變壓器的次級(jí)側(cè)包括第二繞組和控制繞組，AC-AC轉(zhuǎn)換器可以連接到電磁變壓器的次級(jí)側(cè)。
[0026]圖1示出了示例的配電變壓器100(例如，或配電變壓器的電磁部分)的三維視圖?？梢岳斫獾氖?，示例的配電變壓器100可以指的是三相變壓器，因?yàn)橄鄳?yīng)的鐵磁芯102、104包括三個(gè)支柱。然而，如上所述，配電變壓器可以是單相變壓器、兩相變壓器、和/或其它多相變壓器。
[0027]配電變壓器100包括至少兩個(gè)鐵磁芯102和104、一組一個(gè)或多個(gè)第一繞組106a_c (例如，由交叉的平行線畫出的陰影圖案表示)、一組第二繞組1Sa-C (例如，由點(diǎn)圖案表示)，和一組控制繞組IlOa-C (例如，由對(duì)角線圖案表示)。通常，第一繞組106a_c的數(shù)量、第二繞組1Sa-C的數(shù)量以及控制繞組IlOa-C的數(shù)量，等于鐵磁芯102、104中的支柱數(shù)量。例如，當(dāng)鐵磁芯102、104分別包括三個(gè)支柱時(shí)，配電變壓器100可包括三個(gè)第一繞組106a_c、三個(gè)第二繞組108a_c，和三個(gè)控制繞組110a_c。然而，在一些實(shí)施例中，第一、第二、和/或控制繞組的數(shù)量可大于支柱的數(shù)量。例如，三支柱變壓器可包括三個(gè)第一繞組和六個(gè)第二繞組(例如，每個(gè)支柱兩個(gè)第二繞組)，其中僅一些第二繞組被感性耦合到控制繞組(例如，因此被耦合到AC-AC轉(zhuǎn)換器)并且/或者其中所有的第二繞組被感性耦合到控制繞組(例如，因此所有的第二繞組被感性耦合到AC-AC轉(zhuǎn)換器)。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，額外的第二繞組可以用于為一個(gè)或多個(gè)控制電路提供輔助功率。包括第一鐵磁芯102的支柱的數(shù)量通常等于包括第二鐵磁芯104的支柱的數(shù)量。
[0028]如圖所示，第一繞組106a_c分別纏繞在第一鐵磁芯102的支柱上，第二繞組108a-c分別纏繞在第一鐵磁芯102的支柱