[发明专利]变压器电路和包含该电路的设备

说明书

本发明涉及电气变压器电路(1)，用于将譬如基于可再生能源的发电机或者能源存储系统的电气装备(2)连接至电网(3)。该电路包括连接至该装备的第一电压变换器(10)，连接至第一变换器的变压器(20)和连接至变压器(2)和电网(3)的第二电压变换器(20)。变压器(20)是弱耦合变压器，第一线圈(L1)与第二线圈(L2)之间的磁耦合小于0.7。变压器(20)包括分别连接至第一和第二线圈(L1，L2)的第一和第二电容(C1，C2)，用来与相应的线圈(L1，L2)一起构成谐振频率为f0的电路。本发明还涉及电气设备。

技术领域

本发明涉及将电气装备连接至电网的领域，不拘泥于电气装备的类型。电气装备的该类型可以是充电类型，譬如电池，或者电源类型，譬如可再生能源发电机，或者是以交替作为充电和电源运行的类型，譬如某些电池或者超级电容。

背景技术

将电气装备，不拘泥于其类型，连接至具有不同于电气装备电压的运行电压的电网一般需要合适的电气变压器电路。

实际上，无论是否为电气装备提供电能，或者用于将电力传输至电网的电气装备，电压调节和/或电绝缘均是必须的。当装备是以DC电压运行的装备并且电网以AC电压运行的时候，更是如此。因此，在可再生能源装备开发的领域中，譬如与可再生能源发电机连接的风力涡轮机、光伏传感器、或者能源存储站，这种类型的变压器电路尤其是必须的。

在后面的这种情况下，即将以DC电压工作的电气装备连接至以频率为f2的AC电压运行的电网，如图1所示，电气变压器电路包括：

-第一电压变换器10，其适用于将电气装备2连接至以频率为f0的AC电压运行的电路20的一部分，在电气装备2是充电装置的情况下，第一变换器10是逆变器，并且在电气装备2是电源的情况下，第一变换器10是AC/DC电压变换器，

-变压器20，其连接至第一电压变换器，并且被配置用来相对电网3的电压幅值调节第一变换器10的频率为f0的AC电压的幅值，所述变压器20包括连接至第一变换器10的初级线圈以及次级线圈，所述初级线圈和次级线圈以运动固定的方式布置，所述变压器可能通过布置在初级侧或者次级侧的谐振电路21来完成，

-第二变换器30，其连接至次级线圈，适用于将次级线圈连接至电网3。

第二变换器30，用来隔离频率f0与电网3的电路频率，包括逆变器和AC/DC电压变换器，在图1示出的实例中，其以开关模式原理运行。因此，在电气装备2是充电装置的情况下，第二变换器30包含连接至变压器20的次级线圈的逆变器31和将逆变器连接至电网3的AC/DC电压变换器35。在电气装备2是发电机的情况下，第二变换器30包含连接至变压器次级线圈的AC/DC电压变换器和将AC/DC电压变换器连接至电网3的逆变器。

值得注意的是，该电路还可以适用于通过使用双向第一和第二变换器轮流作为充电装置和电源的电气装备，譬如电池。

在本文的此处和其余部分，电气装备既指电压电源型装备，譬如一个或者多个光伏板或者装备有整流级的风力涡轮机，还可指充电装备，譬如用于一个或者多个光伏板的加热系统，或者轮流充当电源或者充电装置的装备，譬如能源存储系统(例如，彼此连接的电池)。

为了优化变压器的性能，并且限制在电气装备和电网端由信号变换引起的干扰，最好是，变压器的频率f0比电网频率f2高很多。尽管如此，由现有技术的该类变压器实现的频率f0遭遇到某些技术和基于成本的限制。

实际上，变压器必须提供良好的变换性能，同时还能够以合理的变压器尺寸保证电气装备与电网之间良好的电绝缘。出于这些原因，该电路限制接近千赫的频率，并且因此限制了紧致性和变换性能。

发明内容

本发明的目的在于解决这些缺陷，并且因此更具体地，目的在于提供将电气装备连接至电网的电气变压器电路，而且维持合理的尺寸，其能够以高运行频率提供良好的变换性能和良好的电绝缘。