專利名稱：一種提供零序通路的三相四柱中頻變壓器的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于電力電子變壓器設備，尤其是一種提供零序通路的三相四柱中頻變壓器，適用于pwrn脈沖調(diào)制接三相變壓器隔離輸出拓撲結構，特別是進行零序輸出諧波電壓控制的帶三相變壓器隔離輸出的拓撲結構。
背景技術：
三相PWM逆變器的一個重要性能是輸出電壓的對稱性，因三相電網(wǎng)不對稱的故障率非常高，不對稱造成的結果是電網(wǎng)連接的電力設備因其電磁元件極易出現(xiàn)過流和過壓現(xiàn)象而遭受損害。三相PWM逆變器死區(qū)時間差異，三相負載不平衡，三相變壓器及濾波器的參數(shù)不對稱，甚至單相負載運行都容易引起三相不平衡。根據(jù)中華人民共和國民用航空行業(yè)標準《MH/T 6018-1999地面靜態(tài)電源》4. 4. 1. 3規(guī)定靜態(tài)電源在額定電流的10%的不平衡負載下，各相電壓之間的最大差值不大于3V。PWM逆變器的輸出阻抗不可能為零，三相不平衡電流導致輸出電壓不對稱，根據(jù)對稱分量法進行分析，三相不對稱輸出電壓中有正序、負序和零序分量存在。其中正序采用常規(guī)PI控制器配合諧波控制可以得到有效減少，負序分量極少，可以不用抑制，而零序電壓由于受到硬件拓撲結構的限制很難控制?，F(xiàn)有的三種抑制零序的拓撲結構為(1)變壓器Δ -Y接法(如圖1、2所示)變壓器采用三相三柱式變壓器，原邊接成Δ形，副邊接成Y形。根據(jù)零序分量等效圖發(fā)現(xiàn)零序電流在原邊Δ內(nèi)形成環(huán)路，原邊和副邊即沒有零序的電氣連接也沒有零序的磁場耦合，由于死區(qū)不對稱造成的零序電壓無法傳遞到副邊，對輸出沒有影響。但是負載不平衡造成的零序電壓不可消除，只能通過在變壓器設計時盡量減小變壓器輸出阻抗的辦法略減小。(2)逆變器四橋臂結構(如圖3、4所示)變壓器采用三相三柱式變壓器，原邊接成Y形，副邊接成Y形。逆變器增加第四橋臂可以削弱零序畸變，但是開關頻率低，限制了調(diào)節(jié)帶寬。(3)組合式三相逆變器(如圖5、6所示)采用3個單相組合而成，每個單相逆變器單獨控制，變壓器制作成本和控制器件成本增加。
發(fā)明內(nèi)容針對上述背景技術存在的缺陷或不足，本實用新型的目的在于提出一種實現(xiàn)三相平衡構造了電路拓撲結構，可完全控制零序輸出電壓，實現(xiàn)三相輸出平衡。為了實現(xiàn)上述任務，本實用新型提供了一種提供零序通路的三相四柱中頻變壓器，包括繞組和磁芯，所述磁芯包括鐵軛及鐵軛之間的三相磁柱，即A磁柱(1 )、Β磁柱(2)、C 磁柱(3)，繞組繞于所述三相磁柱，其特征在于還包括位于鐵軛之間的第四磁柱(4)，用于為零序電壓提供零序通路。[0012]本實用新型適用于pwm脈沖調(diào)制接三相變壓器隔離輸出拓撲結構，和普通三相變壓器相比，多設計一個中心柱。三相變壓器原邊PWM脈沖中的零序電壓磁通沿第四磁柱形成閉合通路，零序電壓磁阻很小，原邊零序電壓傳遞到副邊不衰減，為進一步實現(xiàn)輸出零序電壓控制，保證輸出三相平衡及正弦化提供硬件基礎。另外由于零序電壓磁路閉合原因，減小了變壓器對外輻射干擾。本實用新型能為零序電壓提供磁通路，為實現(xiàn)三相平衡構造了電路拓撲結構。和現(xiàn)有的技術相比，本實用新型具有結構簡單，可完全控制零序輸出電壓， 實現(xiàn)三相輸出平衡的特點。

圖1 變壓器Δ -Y接法拓撲結構；圖2 變壓器Δ -Y接法拓撲結構變壓器使用形式；圖3 逆變器四橋臂拓撲結構；圖4 逆變器四橋臂拓撲結構變壓器使用形式；圖5 組合式三相逆變器拓撲結構；圖6 組合式三相逆變器拓撲結構變壓器使用形式；圖7 三相四柱變壓器磁芯和線圈結構形式；圖8 三相四柱變壓器零序磁通磁回路；圖9 三相四柱變壓器零序等效模型。圖中1、A磁柱，2、B磁柱，3、C磁柱，4、第四磁柱。
以下結合附圖對本實用新型做進一步的詳細說明。
具體實施方式
本實用新型提出的一種提供零序通路的三相四柱中頻變壓器，如圖7所示。本實用新型包括繞組和磁芯，所述磁芯包括鐵軛及鐵軛之間的三相磁柱，即A磁柱1、Β磁柱2、C 磁柱3，繞組繞于所述三相磁柱，其特征在于還包括位于鐵軛之間的第四磁柱4，用于為零序電壓提供零序通路，這種實現(xiàn)方式對零序電流來講是高阻抗。具體分析如下零序磁通的磁回路，如圖8所示，ABC相的零序磁通通過第四磁柱4形成磁回路， 將ABC三相等效為一相，可得到三相四柱變壓器的零序等效模型，如圖9所示。從等效電路中可以看到零序模型和正序、負序模型完全一致，所以零序也就可以同正序、負序一樣得到控制。本實用新型的三相四柱一體中頻變壓器和普通三相變壓器相比，增加第四磁柱 4。其工作原理如下三相電壓可分解為正序，負序和零序電壓，其中正序和負序由于相差 120°，在第四磁柱上的磁通矢量疊加為0，而三相零序是同相位的，如果不存在第四磁柱 4，零序磁通將沿外鐵軛或空氣形成閉合磁路，磁阻很大，變壓器副邊得到的零序電壓成分可能失真。本實用新型的效果驗證為驗證本實用新型三相四柱變壓器對零序信號的傳遞效果，在180KVA航空地面靜變電源上進行驗證，未加零序電壓控制器，輸出115V/400HZ帶三相平衡純阻性負載情況下3次諧波為2%，3次諧波的原因是ABC三相死區(qū)造成的。增加零序電壓控制器后3次諧波控制在0. 3%以內(nèi)，30%三相輸出不平衡下3次諧波在0. 5%以內(nèi)，試驗效果明顯。 雖然本實用新型以較佳實施例揭露如上，然其并非用以限定本實用新型，在不背離本實用新型精神及其實質(zhì)的情況下，熟悉本領域的技術人員當可根據(jù)本實用新型作出各種相應的改變和變形，但這些相應的改變和變形都應屬于本實用新型所附的權利要求的保護范圍。
權利要求1. 一種提供零序通路的三相四柱中頻變壓器，包括繞組和磁芯，所述磁芯包括鐵軛及鐵軛之間的三相磁柱，即A磁柱(1)、B磁柱(2)、C磁柱(3)，繞組繞于所述三相磁柱，其特征在于還包括位于鐵軛之間的第四磁柱(4)，用于為零序電壓提供零序通路。
專利摘要本實用新型公開了一種提供零序通路的三相四柱中頻變壓器，包括繞組和磁芯，所述磁芯包括鐵軛及鐵軛之間的三相磁柱，即A磁柱(1)、B磁柱(2)、C磁柱(3)，繞組繞于所述三相磁柱，還包括位于鐵軛之間的第四磁柱(4)，用于為零序電壓提供零序通路。本實用新型能為零序電壓提供磁通路，為實現(xiàn)三相平衡構造了電路拓撲結構，和現(xiàn)有的技術相比，本實用新型具有結構簡單，可完全控制零序輸出電壓，實現(xiàn)三相輸出平衡的特點，另外由于零序電壓磁路閉合原因，減小了變壓器對外輻射干擾。
文檔編號H01F27/24GK202258681SQ20112030980
公開日2012年5月30日 申請日期2011年8月24日 優(yōu)先權日2011年8月24日
發(fā)明者龐清奎, 李傳靜, 白洪超 申請人:山東艾諾儀器有限公司