[实用新型]一种用于24脉波整流的圆形移相变压器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于24脉波整流的圆形移相变压器，属电力行业变压器设备技术领域。 

背景技术

移相变压器广泛用于电能变换技术。在多相脉波整流中，移相变压器将一组对称三相正弦电压分解为多组移相的三相电压再进一步整流。采用多相整流器能提高脉动频率，能使输出直流电压纹波系数降低，提高功率因数，并使逆变器输入电流波更接近正弦，减轻高次谐波对电网的影响，因此可同时提高输入输出性能。整流电路的多相输入电压通常是通过移相整流变压器获得的，常见的移相整流变压器能把三相电压变为6、9、12等相数。移相变压器多为三心柱结构，1991三菱公司提出了一种6相铁心的移相变压器用于三相电压的30°相移（U.S.Patent,№.5003277），但多相铁心移相变压器结构复杂，加工难度大，绕组、铁心利用率低，目前较少应用。 

三心柱结构移相变压器较为常见的绕组为Y/YD结构，一次侧为Y连接，二次侧两套三相绕组分别采用Y、D连接，能实现30°相移，可用于12脉波的整流和消除5、7次等谐波的逆变。为保证二次侧具有相同的额定电压，两套绕组匝比为1： ，但实现准确匝比是不可能的，可采用11：19、15：26等近似匝比，但会造成电流不均衡问题。要实现更好的电能变换，则需提高二次侧三相绕组的组数，并使相移角更小。例如利用延边三角形移相原理，使二次4套三相绕组分别采用三角形和星形混合连接，绕组间可获得15°相移；4套三相绕组再满足一定的匝比关系时，可获得相同的额定电压。除了选择Y、D连接方式，通过设计曲折连接也可以达到移相目的。目前，ABB、Siemens等国外公司和国内数家电气公司提供该类变压器产品。1989年，D. A. Paice利用自耦变压器的电路传导和电磁传导的特点，针对12脉波整流提出了自耦拓扑结构的移相变压器（U.S.Patent,№.4876634），使设计容量明显减小并降低制造成本。这种变压器铁心仍采用三心柱结构，有3个主绕组和若干辅助绕组。1996年，有人进一步提出了用于18脉波整流的自耦移相变压器（U.S.Patent,№.5543771）。2001年，D.Zhou. 提出了用于12相24脉波整流的自耦移相变压器（U.S.Patent,№.6198647,6335872。对于这种变压器的性能分析和改进的研究在国内外一直没有中断，如美国专利U.S.Patent,№.6982884，0186749A1,0251935等。但随相数增加，此类变压器设计难度变大，性能改善不明显等问题。因此，通过改进移相变压器的电磁结构，从而减少体积重量、降低设计和制造成本、提高相数改善整流和逆变的输入输出波形、提高运行效率，对广泛应用于大容量电能变换的多脉波整流技术的改进具有重要意义。 

发明内容

本实用新型的目的是针对背景技术所述不足，设计一种用于24脉波整流的圆形移相变压器，利用该变压器可把一次侧三相正弦交流转换为二次侧4组分别移相15°的三相电压，铁心内的磁场接近圆形旋转磁场，消除了5、7、11、13次谐波磁动势，输入交流三相电流中也不含5、7、11、13次谐波，电网侧电流的波形得以改善。 

本实用新型的技术方案是：一种用于24脉波整流的圆形移相变压器，包括内部铁芯、外部铁芯、输入绕组和输出绕组；其特征在于：所述内部铁芯呈圆柱状、外部铁芯呈圆环状，内、外铁芯同心，所述呈圆柱状内部铁芯位于呈圆环状外部铁芯中间，内、外铁芯之间有设定间距的气隙，气隙内填充有固定内、外部铁芯相对位置的树脂胶；所述内部铁芯外表面开有12个槽、槽内嵌放有双层在空间上对称的三相输入绕组，槽口与输入绕组之间插入槽楔；所述外部铁芯的内表面也开有12个槽、槽内嵌放有双层在空间上对称的四套三相输出绕组，槽口与输出绕组之间插入槽楔，四套三相输出绕组的空间位置依次相移15°；所述内部铁芯槽口与外部铁芯槽口对齐；所述三相输入绕组采用短距绕组，设定节距/极距=5/6，所述四套三相输出绕组也采用短距绕组，设定节距/极距=11/12。 

如上所述的的用于24脉波整流的圆形移相变压器，其特征在于：所述内、外部铁芯之间气隙间距为0.2mm。 

本实用新型24脉波整流的圆形移相变压器的工作原理是： 

1、生成4Y移15°电压原理。采用圆形铁心结构，合成磁动势内的5、7、11、13次谐波磁动势消除，使铁心内的磁场接近圆形旋转磁场，当圆形磁场旋转切割4套三相绕组时，根据电机理论，产生的电动势分别为：

因而输出电压波形如附图5所示。