本發(fā)明涉及變壓器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種30脈波自耦移相整流變壓器。

背景技術(shù)：

當前，隨著電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，越來越多的整流裝置被應(yīng)用到各個領(lǐng)域。由于其非線性特性，網(wǎng)側(cè)輸入電流產(chǎn)生了嚴重畸變，降低了設(shè)備的電磁兼容性能，給電網(wǎng)及其它用電設(shè)備帶來了危害。因此，如何抑制電流諧波是一項重要任務(wù)。

諧波抑制是涉及電力電子技術(shù)、電力系統(tǒng)、電氣自動化技術(shù)、理論電工等領(lǐng)域的重大課題。由于電力電子裝置的應(yīng)用日益廣泛，使得諧波和無功問題引起人們越來越多的關(guān)注。同時，也由于電力電子技術(shù)的飛速進步，人們認識到，通過增加整流的脈沖數(shù)，可以提高整流器的輸入電流及輸出電壓特性。脈沖數(shù)越多，輸入電流及輸出電壓中的諧波階次越高。分析可知，多脈沖整流器中的變壓器就相當于一個無源濾波器，濾除了輸出電流中的特定次諧波。通過增加整流的脈沖數(shù)，可以有效減小輸入電流總畸變率及電壓脈動系數(shù)。

傳統(tǒng)的30脈波移相整流變壓器均采用延邊三角形移相，或采用多臺移相變壓器聯(lián)合移相并聯(lián)工作，完全通過變壓器磁耦合將輸入能量傳輸?shù)捷敵龆耍赃@種變壓器的等效容量比較大、繞組數(shù)多、接線復(fù)雜、成本高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)中的上述不足，提供了一種30脈波自耦移相整流變壓器。

本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：一種30脈波自耦移相整流變壓器，包括有框架和繞組；所述框架包括有相互平行的上橫軛、中橫軛以及下橫軛；

所述上橫軛與中橫軛之間設(shè)有相互平行的第一芯柱、第二芯柱以及第三芯柱；所述中橫軛與下橫軛之間設(shè)有相互平行的第四芯柱、第五芯柱以及第六芯柱；

所述繞組包括有u相繞組、v相繞組以及w相繞組；

所述u相繞組包括有設(shè)置在第一芯柱上的繞組u1以及設(shè)置在第四芯柱上的繞組u2、繞組u3、繞組u4、繞組u5、繞組u6、繞組u7；所述v相繞組包括有設(shè)置在第二芯柱上的繞組v1以及設(shè)置在第五芯柱上的繞組v2、繞組v3、繞組v4、繞組v5、繞組v6、繞組v7；所述w相繞組包括有設(shè)置在第三芯柱上的繞組w1以及設(shè)置在第六芯柱上的繞組w2、繞組w3、繞組w4、繞組w5、繞組w6、繞組w7；

所述繞組u1的末端與繞組u2的首端連接；所述繞組u2的末端分別與u3的首端、繞組v4的末端以及繞組v5的首端連接；所述繞組u3的末端分別與繞組v6的末端以及繞組v7的首端連接；

所述繞組v1的末端與繞組v2的首端連接；所述繞組v2的末端分別與v3的首端、繞組w4的末端以及繞組w5的首端連接；所述繞組v3的末端分別與繞組w6的末端以及繞組w7的首端連接；

所述繞組w1的末端與繞組w2的首端連接；所述繞組w2的末端分別與w3的首端、繞組u4的末端以及繞組u5的首端連接；所述繞組w3的末端分別與繞組u6的末端以及繞組u7的首端連接。

本發(fā)明進一步設(shè)置為，所述的第一芯柱、第二芯柱、第三芯柱、第四芯柱、第五芯柱以及第六芯柱均設(shè)有氣隙。

本發(fā)明進一步設(shè)置為，所述框架還包括有兩個分別設(shè)于中橫軛兩側(cè)的旁軛；所述旁軛設(shè)于中橫軛與下橫軛之間。

本發(fā)明進一步設(shè)置為，所述繞組u1的首端設(shè)有輸入口a；繞組u2的首端設(shè)有輸出口a3；繞組v4的首端設(shè)有輸出口a2；繞組v5的末端設(shè)有輸出口a4；繞組v6的首端設(shè)有輸出口a1；繞組v7的末端設(shè)有輸出口a5；

所述繞組v1的首端設(shè)有輸入口b；繞組v2的首端設(shè)有輸出口b3；繞組w4的首端設(shè)有輸出口b2；繞組w5的末端設(shè)有輸出口b4；繞組w6的首端設(shè)有輸出口b1；繞組w7的末端設(shè)有輸出口b5；

所述繞組w1的首端設(shè)有輸入口c；繞組w2的首端設(shè)有輸出口c3；繞組u4的首端設(shè)有輸出口c2；繞組u5的末端設(shè)有輸出口c4。繞組u6的首端設(shè)有輸出口c1；繞組u7的末端設(shè)有輸出口c5。

本發(fā)明進一步設(shè)置為，

所述輸出口a1輸出電壓超前輸出口a2輸出電壓的相位12度，所述輸出口a2輸出電壓超前輸出口a3輸出電壓的相位12度，所述輸出口a3輸出電壓超前輸出口a4輸出電壓的相位12度，所述輸出口a4輸出電壓超前輸出口a5輸出電壓的相位12度；

所述輸出口b1輸出電壓超前輸出口b2輸出電壓的相位12度，所述輸出口b2輸出電壓超前輸出口b3輸出電壓的相位12度，所述輸出口b3輸出電壓超前輸出口b4輸出電壓的相位12度，所述輸出口b4輸出電壓超前輸出口b5輸出電壓的相位12度；

所述輸出口c1輸出電壓超前輸出口c2輸出電壓的相位12度，所述輸出口c2輸出電壓超前輸出口c3輸出電壓的相位12度，所述輸出口c3輸出電壓超前輸出口c4輸出電壓的相位12度，所述輸出口c4輸出電壓超前輸出口c5輸出電壓的相位12度。

本發(fā)明進一步設(shè)置為，所述輸出口a3輸出電壓超前輸出口b3輸出電壓的相位120度；所述輸出口b3輸出電壓超前輸出口c3輸出電壓的相位120度；所述輸出口c3輸出電壓超前輸出口a3輸出電壓的相位120度。

本發(fā)明進一步設(shè)置為，繞組u2的矢量電壓、繞組v2的矢量電壓以及繞組w2的矢量電壓相等；繞組u3的矢量電壓、繞組v3的矢量電壓以及繞組w3的矢量電壓相等；繞組u4的矢量電壓、繞組v4的矢量電壓以及繞組w4的矢量電壓相等；繞組u5的矢量電壓、繞組v5的矢量電壓以及繞組w5的矢量電壓相等；繞組u6的矢量電壓、繞組v6的矢量電壓以及繞組w6的矢量電壓相等；繞組u7的矢量電壓、繞組v7的矢量電壓以及繞組w7的矢量電壓相等。

本發(fā)明進一步設(shè)置為，各繞組矢量電壓，u2=v2=w2=0.014568u，u3=v3=w3=0.043068u，u4=v4=w4=0.12732u；u5=v5=w5=0.11275u；u6=v6=w6=0.26365u；u7=v7=w7=0.20601u；其中u為網(wǎng)側(cè)輸入線電壓；所述u1=v1=w1=ku，其中k取0.04-0.06，即u1=v1=w1=0.04-0.06u。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明通過上述結(jié)構(gòu)實現(xiàn)在一臺變壓器上進行30脈波自耦移相，減少了繞組、簡化了接線，極大的降低了體積和成本。

附圖說明

利用附圖對發(fā)明作進一步說明，但附圖中的實施例不構(gòu)成對本發(fā)明的任何限制，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)以下附圖獲得其它的附圖。

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的三相繞組失量圖；

圖3是本發(fā)明a相繞組的失量圖；

圖4是本發(fā)明各矢量的計算步驟；

圖1至圖4中的附圖標記說明：

101-上橫軛；102-中橫軛；103-下橫軛；201-第一芯柱；202-第二芯柱；203-第三芯柱；300-旁軛；301-第四芯柱；302-第五芯柱；303-第六芯柱；400-氣隙。

具體實施方式

結(jié)合以下實施例對本發(fā)明作進一步描述。

由圖1至圖3可知；本實施例所述的一種30脈波自耦移相整流變壓器，包括有框架和繞組；所述框架包括有相互平行的上橫軛101、中橫軛102以及下橫軛103；

所述上橫軛101與中橫軛102之間設(shè)有相互平行的第一芯柱201、第二芯柱202以及第三芯柱203；所述中橫軛102與下橫軛103之間設(shè)有相互平行的第四芯柱301、第五芯柱302以及第六芯柱303；

所述繞組包括有u相繞組、v相繞組以及w相繞組；

所述u相繞組包括有設(shè)置在第一芯柱201上的繞組u1以及設(shè)置在第四芯柱301上的繞組u2、繞組u3、繞組u4、繞組u5、繞組u6、繞組u7；所述v相繞組包括有設(shè)置在第二芯柱202上的繞組v1以及設(shè)置在第五芯柱302上的繞組v2、繞組v3、繞組v4、繞組v5、繞組v6、繞組v7；所述w相繞組包括有設(shè)置在第三芯柱203上的繞組w1以及設(shè)置在第六芯柱303上的繞組w2、繞組w3、繞組w4、繞組w5、繞組w6、繞組w7；

所述繞組u1的末端與繞組u2的首端連接；所述繞組u2的末端分別與u3的首端、繞組v4的末端以及繞組v5的首端連接；所述繞組u3的末端分別與繞組v6的末端以及繞組v7的首端連接；

所述繞組v1的末端與繞組v2的首端連接；所述繞組v2的末端分別與v3的首端、繞組w4的末端以及繞組w5的首端連接；所述繞組v3的末端分別與繞組w6的末端以及繞組w7的首端連接；

所述繞組w1的末端與繞組w2的首端連接；所述繞組w2的末端分別與w3的首端、繞組u4的末端以及繞組u5的首端連接；所述繞組w3的末端分別與繞組u6的末端以及繞組u7的首端連接。

相比與傳統(tǒng)的延邊三角形移相或采用多臺移相變壓器聯(lián)合移相并聯(lián)工作，本實施例的變壓器通過上述結(jié)構(gòu)實現(xiàn)在一臺變壓器上進行30脈波自耦移相，減少了繞組、簡化了接線以及極大的降低了成本。

本實施例所述的一種30脈波自耦移相整流變壓器，所述的第一芯柱201、第二芯柱202、第三芯柱203、第四芯柱301、第五芯柱302以及第六芯柱303均設(shè)有氣隙400。通過調(diào)整線圈匝數(shù)及氣隙400大小可方便的調(diào)整每個芯柱上的電壓失量壓降。

本實施例所述的一種30脈波自耦移相整流變壓器，所述框架還包括有兩個分別設(shè)于中橫軛102兩側(cè)的旁軛300；所述旁軛300設(shè)于中橫軛102與下橫軛103之間。通過設(shè)置旁軛300能夠使變壓器的三相磁路相對獨立和對稱，確保了三相移相各不相干涉。同樣的，通過設(shè)置中橫軛能夠使第一芯柱201、第二芯柱202以及第三芯柱203的繞組與第四芯柱301、第五芯柱302以及第六芯柱303上繞組磁路相對獨立，確保了輸入端與輸出端之間的移相，同時，進一步的降低了整機諧波泄放。

本實施例所述的一種30脈波自耦移相整流變壓器，所述繞組u1的首端設(shè)有輸入口a；繞組u2的首端設(shè)有輸出口a3；繞組v4的首端設(shè)有輸出口a2；繞組v5的末端設(shè)有輸出口a4；繞組v6的首端設(shè)有輸出口a1；繞組v7的末端設(shè)有輸出口a5；所述繞組v1的首端設(shè)有輸入口b；繞組v2的首端設(shè)有輸出口b3；繞組w4的首端設(shè)有輸出口b2；繞組w5的末端設(shè)有輸出口b4；繞組w6的首端設(shè)有輸出口b1；繞組w7的末端設(shè)有輸出口b5；所述繞組w1的首端設(shè)有輸入口c；繞組w2的首端設(shè)有輸出口c3；繞組u4的首端設(shè)有輸出口c2；繞組u5的末端設(shè)有輸出口c4。繞組u6的首端設(shè)有輸出口c1；繞組u7的末端設(shè)有輸出口c5。

本實施例所述的一種30脈波自耦移相整流變壓器，所述輸出口a1輸出電壓超前輸出口a2輸出電壓的相位12度，所述輸出口a2輸出電壓超前輸出口a3輸出電壓的相位12度，所述輸出口a3輸出電壓超前輸出口a4輸出電壓的相位12度，所述輸出口a4輸出電壓超前輸出口a5輸出電壓的相位12度；所述輸出口b1輸出電壓超前輸出口b2輸出電壓的相位12度，所述輸出口b2輸出電壓超前輸出口b3輸出電壓的相位12度，所述輸出口b3輸出電壓超前輸出口b4輸出電壓的相位12度，所述輸出口b4輸出電壓超前輸出口b5輸出電壓的相位12度；所述輸出口c1輸出電壓超前輸出口c2輸出電壓的相位12度，所述輸出口c2輸出電壓超前輸出口c3輸出電壓的相位12度，所述輸出口c3輸出電壓超前輸出口c4輸出電壓的相位12度，所述輸出口c4輸出電壓超前輸出口c5輸出電壓的相位12度。本實施例所述的一種30脈波自耦移相整流變壓器，繞組u2的矢量電壓、繞組v2的矢量電壓以及繞組w2的矢量電壓相等；繞組u3的矢量電壓、繞組v3的矢量電壓以及繞組w3的矢量電壓相等；繞組u4的矢量電壓、繞組v4的矢量電壓以及繞組w4的矢量電壓相等；繞組u5的矢量電壓、繞組v5的矢量電壓以及繞組w5的矢量電壓相等；繞組u6的矢量電壓、繞組v6的矢量電壓以及繞組w6的矢量電壓相等；繞組u7的矢量電壓、繞組v7的矢量電壓以及繞組w7的矢量電壓相等。

進一步的，各繞組的矢量電壓關(guān)系為，u2=v2=w2=0.014568u，u3=v3=w3=0.043068u，u4=v4=w4=0.12732u；u5=v5=w5=0.11275u；u6=v6=w6=0.26365u；u7=v7=w7=0.20601u；其中u為網(wǎng)側(cè)輸入線電壓；所述u1=v1=w1=ku，其中k取0.04-0.06，即u1=v1=w1=0.04-0.06u。

在進行變壓的時候，輸入口a、輸入口b以及輸入口c與網(wǎng)側(cè)進行連接；如圖2所示，同時使得繞組的各矢量電壓u1=v1=w1，u2=v2=w2，u3=v3=w3，u4=v4=w4，u5=v5=w5，u6=v6=w6，u7=v7=w7。輸出端口a1、a2、a3、a4、a5相對于網(wǎng)側(cè)相位中心點o依次分別移相12度；輸出端口b1、b2、b3、b4、b5相對于網(wǎng)側(cè)相位中心點o依次分別移相12度；輸出端口c1、c2、c3、c4、c5相對于網(wǎng)側(cè)相位名義中心點o依次分別移相12度，實現(xiàn)了30脈波自耦移相的功能。能夠抑制變壓器輸出電壓的畸變，可以消除3倍次及5、7、9、11、13、15、17、19次等諧波，極大的改善二次側(cè)諧波對其一次側(cè)電網(wǎng)造成的影響；同時，各繞組為感性連接，除自身損耗外，并不侵占變壓器實際容量。

進一步的，如圖3、4所示，上述結(jié)構(gòu)便于得出各個繞組的各自失量電壓，具體算法步驟如下：

步驟1,求失量、；

在等腰矢量三角形中，底邊長，在等腰矢量三角形中，底邊長，其中u為網(wǎng)側(cè)輸入線電壓；

步驟2，求失量、；

設(shè)失量與失量交叉于m點，在直角矢量三角形中，直角邊；設(shè)失量與失量交叉于e點，在直角矢量三角形中，直角邊；

步驟3，求失量、；

在直角矢量三角形中,直角邊；在直角矢量三角形中,直角邊；

步驟4，求失量、及、；

設(shè)失量與失量交叉于點，在直角矢量三角形中,∠a3-n-m=60°，斜邊a3-n；；設(shè)失量與失量交叉于點，在直角矢量三角形中,∠a3-e-f=60°，斜邊a3-f；；

步驟5，求失量a1-n即v6、n-a5即v7；求失量a2-f即v4、f-a4即v5；

在失量a1-a5的直線上，a1-n即，n-a5即；在失量a2-a4的直線上，a2-e即，f-a4即；

步驟6，求失量u2、u3；

在失量a3-n的直線上，u2=；u3=()-u2；

通過以上步驟1~6可以得出，各繞組矢量電壓，u2=v2=w2=0.014568u，u3=v3=w3=0.043068u，u4=v4=w4=0.12732u；u5=v5=w5=0.11275u；u6=v6=w6=0.26365u；u7=v7=w7=0.20601u；其中u為網(wǎng)側(cè)輸入線電壓；所述u1=v1=w1=ku，其中k取0.04-0.06，即u1=v1=w1=0.04-0.06u。

最后應(yīng)當說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對本發(fā)明保護范圍的限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明作了詳細地說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的實質(zhì)和范圍。