[发明专利]一种磁集成混合式配电变压器

说明书

本发明公开一种磁集成混合式配电变压器。其主电路包括主变压器、串联隔离变压器、变流器单元，铁芯结构由铁心柱、铁轭、漏磁铁芯构成。主变压器由二次绕组、一次绕组、控制绕组采用层式绕组绕制在主变铁芯柱上而成；串联隔离变压器由阀侧绕组、网侧绕组采用饼式绕组叠绕在隔离变铁芯柱上而成。阀侧绕组及控制绕组均采用星型中性点引出接法，分别接入变流器单元电压输出端及电流输出端。一次绕组与控制绕组之间及阀侧绕组与网侧绕组之间布置漏磁铁芯，实现了变压器与变流器输出连接电感的磁集成设计。主变压器与串联隔离变压器共用中部铁轭，实现主变压器与串联隔离变压器的弱耦合集成，各绕组采用移相布置方式，有效提高铁磁材料的利用率。

技术领域

本发明涉及一种磁集成混合式配电变压器，属于变压器技术领域。

背景技术

近年来，配电网的智能化升级改造进程不断加快，传统配电变压器虽然结构简单、运行可靠、经济性好，但其可控性差，已无法适应配电网未来的发展趋势，为此，新型可控配电变压器的研究逐渐成为当下的研究热点。在这种背景下，ABB研究所、University ofZielona Góra、Instituto Superior Técnico的科技工作者提出了混合式配电变压器的概念。所谓混合式配电变压器是通过对传统配电变压器进行改进设计，然后将全控型电力电子装置接入其中而实现的一类新型可控配电变压器。与传统配电变压器相比，混合式配电变压器不仅具备传统配电变压器高效可靠的优点，而且能大大提升传统配电变压器的可控性，因此十分适合未来配电网智能化的发展需求。

但目前关于混合式配电变压器的研究尚不完善，系统中包含大量的分立磁件，诸如主变压器、串联隔离变压器、变流器输出连接电感等。分立磁件过多必将增大系统整体的铁芯体积，使得装置整体的结构十分复杂，从而不仅会造成较大的损耗，而且会导致铁磁材料的大量浪费。

为简化系统中分立磁件的数目，提高铁磁材料利用率，相关报道提出将隔离变压器拆分布置、绕组等匝排布以实现混合式配电变压器主变压器与隔离变压器的解耦磁集成设计。以及将变流器输出连接电感等匝拆分反向串联绕制在变压器铁心柱上以实现变压器与变流器输出连接电感的磁集成设计。虽然相关报道称能实现系统中各分立磁件的磁集成一体化设计，并且不改变混合式配电变压器的控制性能，但铁芯结构及绕组布置方式十分复杂，而且通过反向串联实现漏电感替代输出连接电感时，绕组匝数过多，线圈体积较大，从而对其实用性造成影响。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种结构简单的磁集成混合式配电变压器，在不改变原有分立磁件系统基本控制功能的前提下，实现系统中各分立磁件的集成一体化设计。从而有效减小系统中分立磁件的数目与装置的总体积，提高铁磁材料的利用率。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

该配电变压器的主电路包括主变压器、串联隔离变压器、变流器单元，主变压器及串联隔离变压器包括铁芯结构及绕组；所述铁芯结构包括铁心柱、铁轭及漏磁铁芯；铁心柱包括3个平行排列的纵向主变铁心柱以及3个依次衔接的横向隔离变铁心柱，铁轭包括一个横向放置的下部铁轭、一个横向放置的中部铁轭以及4个平行排列的纵向衔接铁轭，漏磁铁芯包括4个平行排列的纵向控制绕组漏磁铁芯以及3个平行排列的纵向阀侧绕组漏磁铁芯；绕组包括主变压器绕组和串联隔离变压器绕组，其中，主变压器绕组每相包括设置于对应相主变铁心柱上的控制绕组、一次绕组以及二次绕组，串联隔离变压器绕组每相包括设置于对应相隔离变铁心柱上的网侧绕组以及阀侧绕组；各主变铁心柱分别与下部铁轭以及中部铁轭相连，各衔接铁轭分别与中部铁轭以及隔离变铁心柱对应端部相连，配电变压器的主变铁心柱以及隔离变铁心柱通过共用中部铁轭形成2个主变压器窗口以及3个串联隔离变压器窗口；控制绕组漏磁铁芯设置在2个主变压器窗口内的每相一次绕组与控制绕组之间，等效于使用漏电感替代了原变流器的输出连接电感，实现电流输出连接电感与主变压器的磁集成设计，阀侧绕组漏磁铁芯设置在3个串联隔离变压器窗口内的每相阀侧绕组与网侧绕组之间，实现电压输出连接电感与串联隔离变压器的磁集成设计；变流器单元与每相控制绕组以及阀侧绕组相连。