專(zhuān)利名稱(chēng):一種三相48脈波整流變壓器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本實(shí)用新型涉及將交流電變換為直流電的變流技術(shù)領(lǐng)域,尤其是一種用于變流的整流變壓器。
背景技術(shù):
為了將交流電源變換為直流電源,通常采用一臺(tái)整流變壓器與一臺(tái)整流器組成整流電路,如
圖1,整流變壓器與整流器合稱(chēng)為整流機(jī)組。圖1為六脈波橋式整流電路,在一個(gè)交流電周期內(nèi),或在360°電角內(nèi),直流電壓Vdc含有六個(gè)脈動(dòng)紋波,每個(gè)紋波電角區(qū)間為 60°。整流過(guò)程中,整流器會(huì)向電網(wǎng)輸送大量諧波電流。為了減少向電網(wǎng)輸送的諧波電流,有效方法之一是多臺(tái)整流機(jī)組并聯(lián),其中每臺(tái)變壓器閥側(cè)電壓要移相,并聯(lián)整流器之間的諧波電流在電網(wǎng)側(cè)可相互抵消。兩臺(tái)機(jī)組組成十二脈波整流、四臺(tái)機(jī)組組成二十四脈波整流、及八臺(tái)機(jī)組組成四十八脈波整流等。圖2示兩臺(tái)整流機(jī)組并聯(lián)形成的十二脈波整流,閥側(cè)繞組Ll (0° )與閥側(cè)繞組 L2(30° )電壓之間的相角差為30° ;在一個(gè)交流電周期內(nèi),直流電壓Vdc含有十二個(gè)脈動(dòng)紋波,每個(gè)紋波電角區(qū)間為30°。當(dāng)整流機(jī)組并聯(lián)時(shí),閥側(cè)繞組相角電壓差(電壓相角不同造成),在并聯(lián)機(jī)組之間產(chǎn)生環(huán)流(六倍工頻)。這種相角電壓差造成的環(huán)流會(huì)影響或干擾整流器的正常工作,圖2中的平衡電抗器I-T,是減少相角電壓差造成環(huán)流的有效方法之
ο另一種十二脈波整流方式是由兩臺(tái)整流機(jī)組串聯(lián)形成。串聯(lián)整流方式相對(duì)并聯(lián)整流方式的優(yōu)點(diǎn)是不存在整流器之間的并聯(lián)環(huán)流,但串聯(lián)整流器的電阻損耗要增大一倍,故實(shí)際中較少采用。為了節(jié)約整流變壓器的成本和減少變壓器占地面積,將兩臺(tái)整流變壓器合為一臺(tái)整流變壓器,即一臺(tái)變壓器含有兩套閥側(cè)輸出繞組,如圖3。圖3中Ll和L2為兩套閥側(cè)輸出繞組,H為網(wǎng)側(cè)輸入繞組,圖示為一相并未顯示鐵心。對(duì)這種同一鐵心的兩套閥側(cè)輸出繞組,當(dāng)Ll和L2分別為星形和三角形聯(lián)結(jié),星角接匝數(shù)取整數(shù)造成的變比電壓差(星角聯(lián)結(jié)
繞組電壓偏離丨.)在并聯(lián)整流器之間產(chǎn)生另一種環(huán)流(直流)。圖3中Ll和L2為徑
向(半徑方向)分裂繞組,徑向分裂閥側(cè)繞組之間的漏磁阻抗(限制變比電壓差產(chǎn)生并聯(lián)環(huán)流的阻抗)較小,易導(dǎo)致較大的變比電壓差環(huán)流。變比電壓差環(huán)流將導(dǎo)致并聯(lián)整流器之間的電流不平衡(或不相等),電流不平衡一方面將降低并聯(lián)整流裝置的工作能力;另一方面,網(wǎng)側(cè)的五次和七次諧波電流不能相互完全抵消,仍向電網(wǎng)輸送未能抵銷(xiāo)的五次和七次諧波電流;故并聯(lián)整流機(jī)組設(shè)計(jì)制造中,必須減小和控制變比電壓差環(huán)流。另一種兩套閥側(cè)輸出繞組的結(jié)構(gòu),為軸向分裂繞組,如圖4,圖4為一相并未顯示鐵心。圖4中Ll和L2為兩套閥側(cè)輸出軸向(圓中心軸)分裂繞組,H為并聯(lián)的網(wǎng)側(cè)輸入軸向分裂繞組。軸向分裂閥側(cè)繞組之間的漏磁阻抗較大,可有效限制變比電壓差產(chǎn)生的環(huán)流和相角電壓差產(chǎn)生的環(huán)流。[0008]地鐵牽引1500伏直流電源整流變壓器采用軸向雙分裂繞組,每臺(tái)整流變壓器與兩臺(tái)整流器組成十二脈波整流;共兩套十二脈波整流機(jī)組,整流變壓器網(wǎng)側(cè)繞組包括移相線(xiàn)圈,使兩套十二脈波整流裝置閥側(cè)電壓移相15度相位角,兩套十二脈波整流裝置并聯(lián)形成二十四脈波整流,如圖5;在一個(gè)交流電周期內(nèi),直流電壓Vdc含有二十四個(gè)脈動(dòng)紋波,每個(gè)波紋電角區(qū)間為15°。由于整流變壓器軸向分裂閥側(cè)繞組之間漏磁阻抗較大,并選擇合適的星形和三角形繞組匝數(shù),并聯(lián)整流器之間可不采用平衡電抗器;但是,閥側(cè)的星形和三角形繞組變比電壓差產(chǎn)生的整流器之間的環(huán)流(或電流不相等),導(dǎo)致二十四脈波整流系統(tǒng)仍向電網(wǎng)輸送未能抵銷(xiāo)的五次和七次諧波電流。目前,要實(shí)現(xiàn)一臺(tái)整流變壓器帶有四套閥側(cè)繞組的并聯(lián)二十四脈波整流,并有效控制(或消除)環(huán)流及向電網(wǎng)輸送的諧波電流,至今尚無(wú)可行的技術(shù)方案;其主要制約因素為四套閥側(cè)繞組之中的徑向分裂繞組漏磁阻抗小,星形和三角形繞組匝數(shù)取整產(chǎn)生的變比電壓差在整流器之間產(chǎn)生較大并聯(lián)環(huán)流,可導(dǎo)致整流機(jī)組不能正常工作及向電網(wǎng)輸出較大諧波電流。對(duì)四十八脈波整流,目前已有的方法為四套十二脈波整流裝置移相、并聯(lián)形成四十八脈波整流的方法。四套十二脈波整流裝置,含有四臺(tái)兩閥側(cè)輸出繞組的整流變壓器; 如能減少整流變壓器的臺(tái)數(shù),即增加單臺(tái)整流變壓器閥側(cè)輸出繞組的套數(shù),并保證相同的整流效果,可減少整流變壓器的占地面積和降低工程整體造價(jià)。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是提出一種整流變壓器帶有四套閥側(cè)輸出繞組的布置、移相,聯(lián)結(jié)和匝數(shù)選取方法,實(shí)現(xiàn)一臺(tái)整流變壓器的四套閥側(cè)繞組對(duì)稱(chēng)移相的并聯(lián)二十四脈波整流,兩臺(tái)整流變壓器并聯(lián)的均勻移相角的四十八脈波整流。本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案為一種三相48脈波整流變壓器,由兩臺(tái)閥側(cè)輸出繞組移相的M脈波整流變壓器組成,所述的單臺(tái)M脈波整流變壓器具有兩套網(wǎng)側(cè)輸入繞組和四套閥側(cè)輸出繞組,單臺(tái)M脈波整流變壓器的閥側(cè)輸出繞組對(duì)稱(chēng)移相,單臺(tái)M脈波整流變壓器的四套閥側(cè)輸出繞組之間的相角是非均勻的,或均勻的,所述的兩臺(tái)M脈波整流變壓器的網(wǎng)側(cè)輸入繞組相互之間移相,使得兩臺(tái)M脈波整流變壓器的8套閥側(cè)輸出繞組的電壓之間均勻相差7. 5°,兩臺(tái)M脈波整流變壓器的8套閥側(cè)輸出繞組與整流器對(duì)應(yīng)連接形成均勻48脈波整流。具體的說(shuō),本實(shí)用新型所述的單臺(tái)M脈波整流變壓器的兩套網(wǎng)側(cè)輸入繞組并聯(lián)且軸向分裂布置,4套閥側(cè)輸出繞組中的兩套閥側(cè)輸出繞組與一套網(wǎng)側(cè)輸入繞組對(duì)應(yīng)徑向分裂布置,另兩套閥側(cè)輸出繞組與另一套網(wǎng)側(cè)輸入繞組也對(duì)應(yīng)徑向分裂布置;所述的對(duì)應(yīng)徑向分裂布置的兩套閥側(cè)輸出繞組的電壓相等,相互之間對(duì)稱(chēng)移相,另兩套對(duì)應(yīng)徑向分裂布置的閥側(cè)繞組的電壓也相等,相互之間對(duì)稱(chēng)移相。所述的4套閥側(cè)輸出繞組的兩兩對(duì)應(yīng)徑向分裂布置的同時(shí)也呈軸向分裂布置狀態(tài),軸向分裂布置的閥側(cè)輸出繞組的電壓數(shù)值相差小于1%。雖然理想狀態(tài)下是希望軸向分裂布置的閥側(cè)輸出繞組的電壓數(shù)值相等,但在實(shí)際的操作過(guò)程中,所述的電壓數(shù)值并不能完全相同,只能夠近似相等。本實(shí)用新型所述的單臺(tái)M脈波整流變壓器的每套閥側(cè)輸出繞組均包括主繞組和移相繞組,對(duì)應(yīng)徑向布置的閥側(cè)輸出繞組之間的主繞組匝數(shù)相等,移相繞組匝數(shù)相等,采用
5對(duì)稱(chēng)的移相聯(lián)結(jié)方法,移相角度相等但方向相反;在對(duì)應(yīng)徑向布置的閥側(cè)輸出繞組之間的主繞組匝數(shù)相等及移相繞組匝數(shù)相等的條件下,使軸向分裂布置的閥側(cè)輸出繞組的匝數(shù)變比(等效匝數(shù))相差小于1%。雖然理想狀態(tài)下是希望軸向分裂布置的閥側(cè)輸出繞組的匝數(shù)變比數(shù)值也相等,但由于存在<3的轉(zhuǎn)換關(guān)系,所述的匝數(shù)變比數(shù)值并不能完全相同,只能夠近似相等。所述的對(duì)應(yīng)徑向布置的閥側(cè)輸出繞組的對(duì)稱(chēng)移相聯(lián)結(jié)方法為Z形移相聯(lián)結(jié)、延邊三角形移相聯(lián)結(jié)或六邊形移相聯(lián)結(jié)中的任意一種或兩種聯(lián)結(jié)方法。所述的兩臺(tái)M脈波整流變壓器的網(wǎng)側(cè)輸入繞組分別采用延邊三角聯(lián)結(jié)移相或Z 形聯(lián)結(jié)移相或六邊形聯(lián)結(jié)移相或星角聯(lián)結(jié)移相,兩臺(tái)M脈波整流變壓器網(wǎng)側(cè)輸入繞組之間采用合適的移相角使得兩臺(tái)M脈波整流變壓器的8套閥側(cè)輸出繞組的電壓之間均勻相差 7. 5°。本實(shí)用新型所述單臺(tái)M脈波整流變壓器的閥側(cè)輸出繞組相互之間的四種移相角如下表所示,兩臺(tái)M脈波整流變壓器的網(wǎng)側(cè)輸入繞組相互之間移相角也如下表所示
權(quán)利要求1.一種三相48脈波整流變壓器,由兩臺(tái)閥側(cè)輸出繞組移相的對(duì)脈波整流變壓器組成, 其特征在于所述的單臺(tái)M脈波整流變壓器具有兩套網(wǎng)側(cè)輸入繞組和四套閥側(cè)輸出繞組, 單臺(tái)M脈波整流變壓器的四套閥側(cè)輸出繞組對(duì)稱(chēng)移相,所述的兩臺(tái)M脈波整流變壓器的網(wǎng)側(cè)輸入繞組相互之間移相,使得兩臺(tái)M脈波整流變壓器的8套閥側(cè)輸出繞組的電壓之間均勻相差7. 5°,兩臺(tái)M脈波整流變壓器的8套閥側(cè)輸出繞組與整流器對(duì)應(yīng)連接形成均勻 48脈波整流。
2.如權(quán)利要求1所述的三相48脈波整流變壓器,其特征在于所述的單臺(tái)M脈波整流變壓器的兩套網(wǎng)側(cè)輸入繞組并聯(lián)且軸向分裂布置,4套閥側(cè)輸出繞組中的兩套閥側(cè)輸出繞組與一套網(wǎng)側(cè)輸入繞組對(duì)應(yīng)徑向分裂布置,另兩套閥側(cè)輸出繞組與另一套網(wǎng)側(cè)輸入繞組也對(duì)應(yīng)徑向分裂布置;所述的對(duì)應(yīng)徑向分裂布置的兩套閥側(cè)輸出繞組的電壓相等,相互之間移相角為7. 5°,另兩套對(duì)應(yīng)徑向分裂布置的閥側(cè)繞組的電壓也相等,相互之間移相角為 22.5° ;所述的單臺(tái)M脈波整流變壓器的4套閥側(cè)輸出繞組相互之間移相角分別為7. 5°, 15°,22. 5°和15° ;所述的4套閥側(cè)輸出繞組的兩兩對(duì)應(yīng)徑向分裂布置的同時(shí)也呈軸向分裂布置狀態(tài),軸向分裂布置的閥側(cè)輸出繞組的電壓數(shù)值相差小于;所述的兩臺(tái)對(duì)脈波整流變壓器的網(wǎng)側(cè)輸入繞組相互之間移相30°。
3.如權(quán)利要求2所述的三相48脈波整流變壓器,其特征在于所述的單臺(tái)對(duì)脈波整流變壓器的每套閥側(cè)輸出繞組均包括主繞組和移相繞組,對(duì)應(yīng)徑向布置的閥側(cè)輸出繞組之間的主繞組匝數(shù)相等,移相繞組匝數(shù)相等,采用對(duì)稱(chēng)的移相聯(lián)結(jié)方法,移相角度相等但方向相反;其中對(duì)應(yīng)徑向布置的兩套閥側(cè)輸出繞組對(duì)稱(chēng)的移相聯(lián)結(jié)分別移相+3. 75°與-3. 75° 或分別移相等效的+26. 25°與-26. 25°,相互之間形成7. 5°移相角;另兩套對(duì)應(yīng)徑向布置的閥側(cè)繞組對(duì)稱(chēng)的移相聯(lián)結(jié)分別移相+11. 25°與-11. 25°或分別移相等效的+18. 75° 與-18. 75°,相互之間形成22. 5°移相角;所述的軸向布置的閥側(cè)輸出繞組之間的移相角為15°,或等效的45° ;在對(duì)應(yīng)徑向布置的閥側(cè)輸出繞組之間的主繞組匝數(shù)相等、移相繞組匝數(shù)相等條件下,軸向分裂布置的閥側(cè)輸出繞組的匝數(shù)變比相差小于1%。
4.如權(quán)利要求1所述的三相48脈波整流變壓器,其特征在于所述的單臺(tái)M脈波整流變壓器的兩套網(wǎng)側(cè)輸入繞組并聯(lián)且軸向分裂布置,4套閥側(cè)輸出繞組中的兩套閥側(cè)輸出繞組與一套網(wǎng)側(cè)輸入繞組對(duì)應(yīng)徑向分裂布置,另兩套閥側(cè)輸出繞組與另一套網(wǎng)側(cè)輸入繞組也對(duì)應(yīng)徑向分裂布置;所述的對(duì)應(yīng)徑向分裂布置的兩套閥側(cè)輸出繞組的電壓相等,相互之間移相角為15°,另兩套對(duì)應(yīng)徑向分裂布置的閥側(cè)繞組的電壓也相等,相互之間移相角為 15° ;所述的單臺(tái)M脈波整流變壓器的4套閥側(cè)輸出繞組相互之間移相角分別為15°, 15°,15°和15° ;所述的4套閥側(cè)輸出繞組的兩兩對(duì)應(yīng)徑向分裂布置的同時(shí)也呈軸向分裂布置狀態(tài),軸向分裂布置的閥側(cè)輸出繞組的電壓數(shù)值相差小于;所述的兩臺(tái)M脈波整流變壓器的網(wǎng)側(cè)輸入繞組相互之間移相7. 5°或22. 5°。
5.如權(quán)利要求4所述的三相48脈波整流變壓器,其特征在于所述的單臺(tái)對(duì)脈波整流變壓器的每套閥側(cè)輸出繞組均包括主繞組和移相繞組,對(duì)應(yīng)徑向布置的閥側(cè)輸出繞組之間的主繞組匝數(shù)相等,移相繞組匝數(shù)相等,采用對(duì)稱(chēng)的移相聯(lián)結(jié)方法,移相角度相等但方向相反;其中對(duì)應(yīng)徑向布置的兩套閥側(cè)輸出繞組對(duì)稱(chēng)的移相聯(lián)結(jié)分別移相+7. 5°與-7. 5°或分別移相等效的+22. 5°與-22. 5°,相互之間形成15°移相角;另兩套對(duì)應(yīng)徑向布置的閥側(cè)繞組對(duì)稱(chēng)的移相聯(lián)結(jié)分別移相+7. 5°與-7. 5°或分別移相等效的+22. 5°與-22. 5°,相互之間形成15°移相角;所述的軸向布置的閥側(cè)輸出繞組之間的移相角為15°,或等效的45° ;在對(duì)應(yīng)徑向布置的閥側(cè)輸出繞組之間的主繞組匝數(shù)相等、移相繞組匝數(shù)相等條件下,軸向分裂布置的閥側(cè)輸出繞組的匝數(shù)變比相差小于1%。
6.如權(quán)利要求1所述的三相48脈波整流變壓器,其特征在于所述的單臺(tái)M脈波整流變壓器的兩套網(wǎng)側(cè)輸入繞組并聯(lián)且軸向分裂布置,4套閥側(cè)輸出繞組中的兩套閥側(cè)輸出繞組與一套網(wǎng)側(cè)輸入繞組對(duì)應(yīng)徑向分裂布置,另兩套閥側(cè)輸出繞組與另一套網(wǎng)側(cè)輸入繞組也對(duì)應(yīng)徑向分裂布置;所述的對(duì)應(yīng)徑向分裂布置的兩套閥側(cè)輸出繞組的電壓相等,相互之間移相角為22. 5°,另兩套對(duì)應(yīng)徑向分裂布置的閥側(cè)繞組的電壓也相等,相互之間移相角為22. 5° ;所述的單臺(tái)M脈波整流變壓器的4套閥側(cè)輸出繞組相互之間移相角分別為 22.5°,7. 5°,22. 5°和7. 5° ;所述的4套閥側(cè)輸出繞組的兩兩對(duì)應(yīng)徑向分裂布置的同時(shí)也呈軸向分裂布置狀態(tài),軸向分裂布置的閥側(cè)輸出繞組的電壓數(shù)值相差小于;所述的兩臺(tái)M脈波整流變壓器的網(wǎng)側(cè)輸入繞組相互之間移相15°或45°。
7.如權(quán)利要求6所述的三相48脈波整流變壓器,其特征在于所述的單臺(tái)M脈波整流變壓器的每套閥側(cè)輸出繞組均包括主繞組和移相繞組,對(duì)應(yīng)徑向布置的閥側(cè)輸出繞組之間的主繞組匝數(shù)相等,移相繞組匝數(shù)相等,采用對(duì)稱(chēng)的移相聯(lián)結(jié)方法,移相角度相等但方向相反;其中對(duì)應(yīng)徑向布置的兩套閥側(cè)輸出繞組對(duì)稱(chēng)的移相聯(lián)結(jié)分別移相+11. 25° 與-11.25°或分別移相等效的+18. 75°與-18. 75°,相互之間形成22.5°移相角;另兩套對(duì)應(yīng)徑向布置的閥側(cè)繞組對(duì)稱(chēng)的移相聯(lián)結(jié)分別移相+11. 25°與-11. 25°或分別移相等效的+18. 75°與-18. 75°,相互之間形成22.5°移相角;所述的軸向布置的閥側(cè)輸出繞組之間的移相角為7. 5° ;在對(duì)應(yīng)徑向布置的閥側(cè)輸出繞組之間的主繞組匝數(shù)相等、移相繞組匝數(shù)相等條件下,軸向分裂布置的閥側(cè)輸出繞組的匝數(shù)變比相差小于1%。
8.如權(quán)利要求1所述的三相48脈波整流變壓器,其特征在于所述的單臺(tái)M脈波整流變壓器的兩套網(wǎng)側(cè)輸入繞組并聯(lián)且軸向分裂布置,4套閥側(cè)輸出繞組中的兩套閥側(cè)輸出繞組與一套網(wǎng)側(cè)輸入繞組對(duì)應(yīng)徑向分裂布置,另兩套閥側(cè)輸出繞組與另一套網(wǎng)側(cè)輸入繞組也對(duì)應(yīng)徑向分裂布置;所述的對(duì)應(yīng)徑向分裂布置的兩套閥側(cè)輸出繞組的電壓相等,相互之間移相角為7. 5°,另兩套對(duì)應(yīng)徑向分裂布置的閥側(cè)繞組的電壓也相等,相互之間移相角為 7.5° ;所述的單臺(tái)M脈波整流變壓器的4套閥側(cè)輸出繞組相互之間移相角分別為7. 5°, 22.5°,7. 5°和22. 5° ;所述的4套閥側(cè)輸出繞組的兩兩對(duì)應(yīng)徑向分裂布置的同時(shí)也呈軸向分裂布置狀態(tài),軸向分裂布置的閥側(cè)輸出繞組的電壓數(shù)值相差小于;所述的兩臺(tái)M 脈波整流變壓器的網(wǎng)側(cè)輸入繞組相互之間移相15°或45°。
9.如權(quán)利要求8所述的三相48脈波整流變壓器,其特征在于所述的單臺(tái)對(duì)脈波整流變壓器的每套閥側(cè)輸出繞組均包括主繞組和移相繞組,對(duì)應(yīng)徑向布置的閥側(cè)輸出繞組之間的主繞組匝數(shù)相等,移相繞組匝數(shù)相等,采用對(duì)稱(chēng)的移相聯(lián)結(jié)方法,移相角度相等但方向相反;其中對(duì)應(yīng)徑向布置的兩套閥側(cè)輸出繞組對(duì)稱(chēng)的移相聯(lián)結(jié)分別移相+3. 75°與-3. 75° 或分別移相等效的+26. 25°與-26. 25°,相互之間形成7. 5°移相角;另兩套對(duì)應(yīng)徑向布置的閥側(cè)繞組對(duì)稱(chēng)的移相聯(lián)結(jié)分別移相+3. 75°與-3. 75°或分別移相等效的+26. 25° 與-26. 25°,相互之間形成7. 5°移相角;所述的軸向布置的閥側(cè)輸出繞組之間的移相角為22. 5° ;在對(duì)應(yīng)徑向布置的閥側(cè)輸出繞組之間的主繞組匝數(shù)相等、移相繞組匝數(shù)相等條件下,軸向分裂布置的閥側(cè)輸出繞組的匝數(shù)變比相差小于1%。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及整流變壓器領(lǐng)域,是提出一臺(tái)整流變壓器由兩臺(tái)閥側(cè)輸出繞組移相的24脈波整流變壓器組成,單臺(tái)24脈波整流變壓器具有兩套網(wǎng)側(cè)輸入繞組和四套閥側(cè)輸出繞組,單臺(tái)24脈波整流變壓器的四套閥側(cè)輸出繞組對(duì)稱(chēng)移相,網(wǎng)側(cè)輸入繞組相互之間移相。本實(shí)用新型解決整流變壓器徑向分裂閥側(cè)繞組之間的漏磁阻抗小,星形和三角形繞組匝數(shù)取整的變比電壓差產(chǎn)生較大并聯(lián)環(huán)流及向電網(wǎng)輸送較大諧波電流的技術(shù)難題;在網(wǎng)側(cè),兩臺(tái)整流變壓器組成的并聯(lián)四十八脈波整流系統(tǒng)的5次,7次,11次,13次,17次,19次,23次和25次諧波電流可相互抵消。
文檔編號(hào)H02M7/06GK202034912SQ20112008565
公開(kāi)日2011年11月9日 申請(qǐng)日期2011年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月30日
發(fā)明者曾慶贛 申請(qǐng)人:江蘇華鵬變壓器有限公司