變換器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及包含具有互相平行布置并且垂直于多邊形所跨基本區(qū)域的角點(diǎn)的至少三個(gè)芯柱的變換器芯的變換器，其芯柱的相應(yīng)的兩個(gè)軸向端區(qū)域在兩端轉(zhuǎn)變?yōu)椴贾贸上鄬τ谄錂M切的相應(yīng)的軛部分，以及各情況下布置成以空心筒的繞組區(qū)域來圍繞相應(yīng)的芯柱的主繞組，其中相應(yīng)的芯柱的磁截面大于相應(yīng)的軛部分的磁截面。
【背景技術(shù)】
[0002]公知的是，為了將具有不同電壓電平的電源單元互相耦合，變換器用于電能配電系統(tǒng)。諸如此類的變換器常常設(shè)計(jì)為干式(dry-type)變換器，電壓電平在消費(fèi)者或發(fā)電機(jī)電壓附近，并且具有額定電壓，例如，在低壓側(cè)在IkV到6kV的范圍內(nèi)以及在高壓側(cè)在1kV到30kV的范圍內(nèi)，其中相應(yīng)的額定功率在例如0.5MVA到10MVA的范圍內(nèi)。但是，諸如此類的變換器還用于風(fēng)力裝置的領(lǐng)域中，其中在這種情況下，變換器的額定功率針對風(fēng)力裝置關(guān)聯(lián)的功率。
[0003]因低電壓范圍內(nèi)的高額定電流(例如其能夠是約100A)的緣故，低電壓繞組常常設(shè)計(jì)以帶狀導(dǎo)線纏繞的方式，其中帶狀導(dǎo)線的寬度與相應(yīng)變換器繞組的至少完整的軸向長度對應(yīng)。取決于有關(guān)變換器的實(shí)施例和要求，特別是還應(yīng)用于風(fēng)力裝置，低電壓側(cè)線匝的數(shù)量例如是大約十圈，其中發(fā)電機(jī)側(cè)生成的電壓是相對低的并且將要由變換器設(shè)為較高的工作電平。
[0004]為了調(diào)整，已知的過程優(yōu)選提供具有多個(gè)抽頭的變換器的高電壓側(cè)繞組(或多個(gè)繞組)，其能夠通過相應(yīng)的帶載抽頭轉(zhuǎn)換器選擇，例如，結(jié)果是，變換器的變換系數(shù)能夠因此在調(diào)整范圍內(nèi)改變。為了確保變換器適應(yīng)由不同的風(fēng)力條件導(dǎo)致的邊界條件，增加的調(diào)整能力有必要應(yīng)用于風(fēng)力裝置。
[0005]變換器的有效部分具有閉合磁路以及具有纏繞在相應(yīng)的芯柱的整數(shù)個(gè)閉合線匝的至少一個(gè)高壓和低壓繞組。每個(gè)閉合導(dǎo)線環(huán)的感應(yīng)電壓取決于主頻率、磁通密度和芯橫截面。
[0006]另一方面，不利的是，因高壓要求的緣故制造布置在高電壓側(cè)的帶載抽頭轉(zhuǎn)換器是非常復(fù)雜的，并且電壓的該調(diào)整能夠在與完整線匝的感應(yīng)電壓對應(yīng)的該電壓調(diào)整中最低限度地發(fā)生。在電壓調(diào)整的情況中，最小調(diào)整級(jí)因此限于兩個(gè)線匝之間的壓差。特別是在上述低電壓側(cè)帶狀繞組的情形下，由于相對低的線匝總數(shù)(例如大約十圈)的緣故，不可能在額定變化附近作精細(xì)調(diào)整，所以這是不利的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]從這樣的現(xiàn)有技術(shù)出發(fā)，本發(fā)明解決的問題是要提供使低電壓側(cè)上的電壓以較小電壓步長被調(diào)整的變換器，其中由此較低的電壓要求的緣故，要制成較簡單的相應(yīng)的帶載抽頭轉(zhuǎn)換器。
[0008]通過開始提到的變換器的類型來解決這個(gè)問題。所述變換器特征在于:各情況下附加繞組電連接到相應(yīng)的主繞組，并且布置成圍繞在相應(yīng)分配的軛部分。
[0009]本發(fā)明的基本概念在于減少為了調(diào)整而提供的一個(gè)或多個(gè)完整線匝的感應(yīng)電壓，其中所述線匝沒有環(huán)繞完整的芯柱的磁截面，而是圍繞相應(yīng)的軛的橫截面。在具有多邊形圖案的變換器的情況中，軛的橫截面通常較小，特別是與完整的芯柱的橫截面相比。因此，與在芯柱上布置的情況相比，在軛上布置的情況中，由線匝圍繞的磁通量以及由此相應(yīng)的感應(yīng)電壓較低。
[0010]因主繞組與可優(yōu)選數(shù)量的附加繞組的相應(yīng)串聯(lián)連接的緣故，其中可優(yōu)選數(shù)量的附加繞組布置成圍繞在變換器芯的軛，有利的是，可能達(dá)成變換器的調(diào)整區(qū)域的較精細(xì)的分度。
[0011]根據(jù)依照本發(fā)明的變換器的具體優(yōu)選配置，變換器芯具有等邊三角形的基本區(qū)域。這樣的形狀是公知的，例如，名為“hexaformer形狀”或“三角形(delta)芯”。三角形芯具有例如以環(huán)形方式纏繞的三個(gè)框狀部分，并且當(dāng)根據(jù)三角形圖案互相結(jié)合時(shí)，其構(gòu)成三角形的變換器芯。例如，用于三相變換器的這種變換器芯的對稱形狀有利地促成對稱的工作行為。
[0012]但是，還能夠看出在三角形芯上為什么軛的橫截面小于芯柱的橫截面?？驙罾p繞芯部分的環(huán)繞橫截面沿著其周長一致。芯柱的橫截面由相鄰芯部分的相接的兩邊的橫截面的總和形成，而軛具有單個(gè)框部分的環(huán)繞橫截面，其中形成總共三個(gè)芯柱以及各情況下具有一半的磁截面面積的六個(gè)軛。
[0013]根據(jù)依照本發(fā)明的變換器的優(yōu)選配置，相應(yīng)的軛部分的磁截面面積因此為相應(yīng)的芯柱的磁截面面積的一半。
[0014]根據(jù)依照本發(fā)明的變換器的優(yōu)選變形例，主繞組和/或附加繞組由相應(yīng)扁平的帶狀導(dǎo)線形成。扁平的帶狀導(dǎo)線特別適合適應(yīng)高電流，其在相應(yīng)的低電壓側(cè)繞組的情況中是特別有利的。另外，扁平的帶狀導(dǎo)線具有相對高的填充因數(shù)。
[0015]根據(jù)依照本發(fā)明的變換器的另外的不同的配置，在軛部分中相應(yīng)的附加繞組的至少一個(gè)繞組由間隙引導(dǎo)。其結(jié)果是，附加繞組的相應(yīng)的線匝中的感應(yīng)電壓能夠進(jìn)一步降低，這是由于線匝僅環(huán)繞在軛的磁截面面積的一部分并且由此感應(yīng)電壓變得相對較低。因此，以簡單的方式實(shí)現(xiàn)關(guān)于額定變換的分度部分的進(jìn)一步精細(xì)，例如，以各情況下1.5%的步長的+/-15%的調(diào)整區(qū)域。
[0016]軛特別適合由至少沿著所述軛的軸向延伸的部分的間隙被分為兩個(gè)橫截面面積，這是因?yàn)橛纱艘鸬?在磁截面保持相同的情形下的)幾何橫截面的增加不導(dǎo)致變換器安裝尺寸的增加。如果間隙布置在變換器的柱區(qū)域中，則在保持相同的幾何橫截面的情況中，因環(huán)繞在相應(yīng)的柱的線匝內(nèi)有限的空間供給的緣故，至少在間隙區(qū)域中將導(dǎo)致磁截面中的有效減少。
[0017]不言而喻的是，還可能提供相應(yīng)較高數(shù)量的間隙以及還由此的橫截面面積的間隙。原則上，為了滿足調(diào)整能力的要求，任意細(xì)分能夠發(fā)生，例如1/3或1/4。但是，還能夠由置于圍繞軛的一部分的多個(gè)線匝，例如圍繞在軛橫截面的1/4的3個(gè)線匝或者圍繞在軛的橫截面的1/5的4個(gè)線匝，來實(shí)現(xiàn)具體電壓級(jí)。如果繞組分開置于圍繞軛橫截面的一部分，則為了使所述線匝以或正或負(fù)的方式工作，能夠通過繞組方向或(附加)線匝的極性的選擇使用配線。因此，可能減少用于電壓調(diào)整能力的(附加)線匝的必要的數(shù)量。
[0018]根據(jù)依照本發(fā)明的變換器的優(yōu)選配置，相應(yīng)的附加繞組配備有多個(gè)接入相應(yīng)的附加繞組的不同線匝的抽頭。有利的是，由抽頭的適當(dāng)選擇可能實(shí)現(xiàn)所需調(diào)整區(qū)域。附加繞組可選地具有由抽頭從附加繞組的線匝來辨別的精細(xì)分度區(qū)域，在軛中該附加繞組的線匝通過相應(yīng)的間隙引導(dǎo)。所述線匝在各情況下具有低于完整圍繞相應(yīng)的軛的線匝的感應(yīng)電壓。另外，能夠提供粗略分度區(qū)域，其通過來自各情況下完整圍繞軛的線匝的抽頭來辨別。通過粗糙和精細(xì)分度區(qū)域的適當(dāng)串聯(lián)連接，可能在寬范圍上達(dá)成精細(xì)分度。
[0019]根據(jù)依照本發(fā)明的變換器的另外的變形例，為了將主繞組選擇地連接到附加繞組的抽頭之一，提供切換部件，結(jié)果是，能夠因此匹配電連接主繞組和附加繞組的有效線匝的數(shù)量。如果合適，提供分開的切換部件用于附加繞組的粗糙和精細(xì)分度區(qū)域。
[0020]根據(jù)變換器的另外的配置，切換部件包含帶載抽頭轉(zhuǎn)換器和/或電力電子組件。帶載抽頭轉(zhuǎn)換器已被證實(shí)作為標(biāo)準(zhǔn)組件是成功的，該標(biāo)準(zhǔn)組件用于變換器繞組的抽頭的配線和可選的選擇。根據(jù)要求，還提供諸如晶閘管或IGBT之類的電力電子組件。
[0021]另外的有利配置的可能性能夠從進(jìn)一步的從屬權(quán)利要求得出。
【附圖說明】
[0022]本發(fā)明，基于附圖中所示的示范性實(shí)施例更詳細(xì)地描述另外的實(shí)施例和另外的優(yōu)點(diǎn)，其中:
圖1示出示范性第一變換器，
圖2示出示范性第二變換器，
圖3示出示范性第三變換器，
圖4示出示范性主繞組和附加繞組的配線，并且圖5示出通過示范性軛部分的橫截面。
【具體實(shí)施方式】