三角延边24脉自耦变压器

摘要

本发明提供一种三角延边24脉自耦变压器，其包括三相，所述三相包括A相、B相和C相，所述六个线包的结构均相同，所述A相、B相和C相的结构均相同；每相原边和每相副边分别包括两个绕组并共同组装形成六个线包；每相原边的两个绕组和一个该相副边的绕组顺序相连，每相原边的两个绕组的中间引出端延伸另一个该相副边的绕组，所述六个线包结构产生为四组三相交流电压，所述四组三相交流电压的相位相差15°电角度。与相关技术相比，本发明的三角延边24脉自耦变压器的绕组结构简单，体积小且变压器等效容量低。

说明书

技术领域

本发明涉及电能变换技术领域，尤其涉及一种三角延边24脉自耦变压器。

背景技术

随着工业快速发展，电解、电化学、冶炼、电镀、氧化、着色、电泳、航空、动力牵引使用到整流器变压器的应用越来越广泛。整流器变压器按脉冲数可分为12脉冲整流器变压器、18脉冲整流器变压器、24脉冲整流器变压器等。

相关技术中，整流器变压器常用到是12脉冲隔离型变压器和18脉冲隔离变压器及24脉冲隔离变压器，其中，脉冲数越高，输入电流谐波含量越小，输出电压脉动越低。隔离型变压器由于能量全部通过变压器耦合，变压器等效容量大，增大了系统的体积和重量；脉冲数越高THD失真率越低，18脉冲自耦变压器总谐波含量为约10％，24脉冲自耦变压器总谐波含量为约7.5％。另外，相关技术中的整流器变压器的绕组一般为3个绕组，绕制的工艺复杂，使得变压器的制作工艺和操作复杂，同时变压器的体积较大且散热效果不好。目前的24脉冲隔离变压器等效容量为：P＝IU，自耦变压器等效容量为：P＝0.5IU，从而增加材料成本及工艺制作时效增加。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中的不足之处，提供一种绕组结构简单，体积小且变压器等效容量低，等效容量约为0.1IU的三角延边24脉自耦变压器。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供一种三角延边24脉自耦变压器，包括三相，所述三相包括A相、B相和C相，每相原边和每相副边分别包括两个绕组并共同组装形成六个线包；所述六个线包的结构均相同，所述A相、B相和C相的结构均相同；

其中，A相原边的第一个绕组Np1、A相原边的第二个绕组Np2以及A相副边的第一个绕组Ns1顺序相连，A相原边的第一个绕组Np1与A相原边的第二个绕组Np2的中间引出端连接至A相副边的第二个绕组Ns2；其中，两个A相线包的A相原边的第一个绕组Np1的接线端均为公共端n，两个A相线包的A相原边的第二个绕组Np2的接线端均为所述三角延边24脉自耦变压器的输入端A1，两个A相线包的A相副边的第一个绕组Ns1的接线端分别为所述三角延边24脉自耦变压器的电压输出端c2和b4，两个A相线包的A相副边的第二个绕组Ns2的接线端分别为所述三角延边24脉自耦变压器的电压输出端c1和b3；

其中，两个B相线包的B相原边的第一个绕组Np1的接线端均为所述公共端n，两个B相线包的B相原边的第二个绕组Np2的接线端均为所述三角延边24脉自耦变压器的输入端B1；两个C相线包的C相原边的第一个绕组Np1的接线端均为所述公共端n，两个C相线包的C相原边的第二个绕组Np2的接线端均为所述三角延边24脉自耦变压器的输入端C1；A相原边的所述公共端n、B相原边的所述公共端n以及C相原边的所述公共端n均连接，A相原边的所述输入端A1所对应的绕组、B相原边的所述输入端B1所对应的绕组以及C相原边的输入端C1所对应的绕组组成三角形结构；

所述三角延边24脉自耦变压器通过六个线包结构产生为四组三相交流电压，其中，第一组超前电压输出端a1、b1和c1的电压分别为Ua1、Ub1和Uc1，第二组超前电压输出端a2、b2和c2的电压为Ua2、Ub2和Uc2，第一组滞后电压输出端a3、b3和c3的电压为Ua3、Ub3和Uc3，第二组滞后电压输出端a4、b4和c42的电压为Ua4、Ub4和Uc4，所述四组三相交流电压的相位相差15°电角度。

更进一步地，所述第一组超前电压输出端a1、b1和c1的电压超前相位差7.5°电角度，所述第二组超前电压输出端a2、b2和c2的电压超前相位差22.5°电角度，所述第一组滞后电压输出端a3、b3和c3的电压滞后相位差7.5°电角度，所述第二组滞后电压输出端a4、b4和c42的电压滞后相位差22.5°电角度。

更进一步地，B相原边的第一个绕组Np1、B相原边的第二个绕组Np2以及B相副边的第一个绕组Ns1顺序相连，B相原边的第一个绕组Np1与B相原边的第二个绕组Np2的中间引出端连接至B相副边的第二个绕组Ns2；

其中，两个B相线包的B相副边的第一个绕组Ns1的接线端分别为所述三角延边24脉自耦变压器的电压输出端a2和c4，两个B相线包的B相副边的第二个绕组Ns2的接线端分别为所述三角延边24脉自耦变压器的电压输出端a1和c3。

更进一步地，C相原边的第一个绕组Np1、C相原边的第二个绕组Np2以及C相副边的第一个绕组Ns1顺序相连，C相原边的第一个绕组Np1与C相原边的第二个绕组Np2的中间引出端连接至C相副边的第二个绕组Ns2；

其中，两个C相线包的C相副边的第一个绕组Ns1的接线端分别为所述三角延边24脉自耦变压器的电压输出端a4和b2，两个C相线包的C相副边的第二个绕组Ns2的接线端分别为所述三角延边24脉自耦变压器的电压输出端a3和b1。

更进一步地，所述A相、B相和C相的原边的第一个绕组Np1的匝数均为SNp1，所述A相、B相和C相的原边的第二个绕组Np2的匝数均为SNp2，所述A相、B相和C相的副边的第一个绕组Ns1的匝数均为SNs1，所述A相、B相和C相的副边的第二个绕组Ns2的匝数均为SNs2，绕组之间匝比满足：

SNp1：SNp2＝1：0.0176；

SNp1∶SNs1＝1∶0.246；

SNp1∶SNs2＝1∶0.088；

SNp1∶SNp2∶SNs1∶SNs2＝11.4∶0.2∶2.8∶1。

更进一步地，所述三角延边24脉自耦变压器通过不对称式矢量合成方法得到所述四组三相交流电压。

更进一步地，所述第一组超前电压输出端a1、b1和c1的电压和所述第二组超前电压输出端a2、b2和c2的电压构成一组12相输出电压矢量，其中，电压Ua1、电压Ub1、电压Uc1、电压Ua2、电压Ub2以及电压Uc2的矢量长度相等。

更进一步地，所述第一组滞后电压输出端a3、b3和c3的电压和所述第二组滞后电压输出端a4、b4和c42的电压构成另一组所述12相输出电压矢量，其中，电压Ua3、电压Ub3、电压Uc3、电压Ua4、电压Ub4以及电压Uc4的矢量长度相等。

更进一步地，两组所述12相输出电压矢量的电压幅值相等且相位相差15°电角度。

本发明的有益效果：本发明中，三角延边24脉自耦变压器的三相包括A相、B相和C相,并通过将每相原边和每相副边分别包括两个绕组并共同组装形成六个线包；并使得所述六个线包的结构均相同，使得所述A相、B相和C相的结构均相同；设置所述三角延边24脉自耦变压器的连接方式为：每相原边的两个绕组和一个该相副边的绕组顺序相连，每相原边的两个绕组的中间引出端延伸另一个该相副边的绕组；该结构的每一相仅需要4个绕组，并且绕组为三角延边结构，绕制工艺简单，同体六个线包组成，体积小，便于变压器散热，制作工艺简易操作，使得本发明的三角延边24脉自耦变压器绕组结构简单且体积小。另外，本发明的三角延边24脉自耦变压器通过六个线包结构产生为四组三相交流电压，所述四组三相交流电压的相位相差15°电角度，使得本发明的三角延边24脉自耦变压器等效容量低，同时节省材料成本和制作时间。

附图说明

图1是本发明三角延边24脉自耦变压器的线包结构示意图；

图2是本发明三角延边24脉自耦变压器的电路原理图；

图3是本发明三角延边24脉自耦变压器的输出电压矢量图；

图4是本发明三角延边24脉自耦变压器的等效容量计算中的电压关系示意图。

具体实施方式

下面将结合具体实施例对本发明进行详细说明。

本发明的一种三角延边24脉自耦变压器。

请参阅图1，图1是本发明三角延边24脉自耦变压器的线包结构示意图。

所述三角延边24脉自耦变压器包括三相，所述三相包括A相、B相和C相。每相原边和每相副边分别包括两个绕组并共同组装形成六个线包。所述三角延边24脉自耦变压器分上下两组线包，上组线包为3个，下组线包为3个；共六个线包组成所述三角延边24脉自耦变压器。

所述六个线包的结构均相同，所述A相、B相和C相的结构均相同。

请参阅图2，图2是本发明三角延边24脉自耦变压器的电路原理图。

所述每相原边的两个绕组为：A相：Np1，Np2；B相：Np1，Np2；C相：Np1，Np2。

所述每相副边的两个绕组为：A相：Ns1，Ns2；B相：Ns1，Ns2；C相：Ns1，Ns2。

所述三角延边24脉自耦变压器的六个线包结构及绕组具体连接方式为：

A相原边的第一个绕组Np1、A相原边的第二个绕组Np2以及A相副边的第一个绕组Ns1顺序相连，A相原边的第一个绕组Np1与A相原边的第二个绕组Np2的中间引出端连接至A相副边的第二个绕组Ns2。

其中，两个A相线包的A相原边的第一个绕组Np1的接线端为均公共端n，两个A相线包的A相原边的第二个绕组Np2的接线端均为所述三角延边24脉自耦变压器的输入端A1，两个A相线包的A相副边的第一个绕组Ns1的接线端分别为所述三角延边24脉自耦变压器的电压输出端c2和b4，两个A相线包的A相副边的第二个绕组Ns2的接线端分别为所述三角延边24脉自耦变压器的电压输出端c1和b3。

B相原边的第一个绕组Np1、B相原边的第二个绕组Np2以及B相副边的第一个绕组Ns1顺序相连，B相原边的第一个绕组Np1与B相原边的第二个绕组Np2的中间引出端连接至B相副边的第二个绕组Ns2。

其中，两个B相线包的B相原边的第一个绕组Np1的接线端均为所述公共端n，两个B相线包的B相原边的第二个绕组Np2的接线端均为所述三角延边24脉自耦变压器的输入端B1。两个B相线包的B相副边的第一个绕组Ns1的接线端分别为所述三角延边24脉自耦变压器的电压输出端a2和c4，两个B相线包的B相副边的第二个绕组Ns2的接线端分别为所述三角延边24脉自耦变压器的电压输出端a1和c3。

C相原边的第一个绕组Np1、C相原边的第二个绕组Np2以及C相副边的第一个绕组Ns1顺序相连，C相原边的第一个绕组Np1与C相原边的第二个绕组Np2的中间引出端连接至C相副边的第二个绕组Ns2。

其中，两个C相线包的C相原边的第一个绕组Np1的接线端均为所述公共端n，两个C相线包的C相原边的第二个绕组Np2的接线端均为所述三角延边24脉自耦变压器的输入端C1。两个C相线包的C相副边的第一个绕组Ns1的接线端分别为所述三角延边24脉自耦变压器的电压输出端a4和b2，两个C相线包的C相副边的第二个绕组Ns2的接线端分别为所述三角延边24脉自耦变压器的电压输出端a3和b1。

A相原边的所述公共端n、B相原边的所述公共端n以及C相原边的所述公共端n均连接，A相原边的所述输入端A1所对应的绕组、B相原边的所述输入端B1所对应的绕组以及C相原边的输入端C1所对应的绕组组成三角形结构。即A1-n、B1-n、C1-n原边绕组组成三角形。每相原边的两个绕组和该相一个副边的绕组顺序相连，即每相原边的两个绕组延伸一个副边的绕组，每相原边的两个绕组的中间引出端延伸另一个该相副边的绕组。该结构的每一相仅需要4个绕组，并且绕组为三角延边结构，绕制工艺简单，同体六个线包组成，体积小，便于变压器散热，制作工艺简易操作，使得本发明的三角延边24脉自耦变压器绕组结构简单且体积小。

所述三角延边24脉自耦变压器通过六个线包结构产生为四组三相交流电压，其中，第一组超前电压输出端a1、b1和c1的电压分别为Ua1、Ub1和Uc1，第二组超前电压输出端a2、b2和c2的电压为Ua2、Ub2和Uc2。第一组滞后电压输出端a3、b3和c3的电压为Ua3、Ub3和Uc3。第二组滞后电压输出端a4、b4和c42的电压为Ua4、Ub4和Uc4。

所述第一组超前电压输出端a1、b1和c1的电压超前相位差7.5°电角度，所述第二组超前电压输出端a2、b2和c2的电压超前相位差22.5°电角度，所述第一组滞后电压输出端a3、b3和c3的电压滞后相位差7.5°电角度，所述第二组滞后电压输出端a4、b4和c42的电压滞后相位差22.5°电角度。

所述四组三相交流电压的相位相差15°电角度。

为实现上述电压矢量构造，所述A相、B相和C相的原边的第一个绕组Np1的匝数均为SNp1，所述A相、B相和C相的原边的第二个绕组Np2的匝数均为SNp2，所述A相、B相和C相的副边的第一个绕组Ns1的匝数均为SNs1，所述A相、B相和C相的副边的第二个绕组Ns2的匝数均为SNs2。绕组之间匝比满足：

SNp1：SNp2＝1：0.0176；

SNp1∶SNs1＝1∶0.246；

SNp1∶SNs2＝1∶0.088；

SNp1∶SNp2∶SNs1∶SNs2＝11.4∶0.2∶2.8∶1。

请参阅图3，图3是本发明三角延边24脉自耦变压器的输出电压矢量图。

所述三角延边24脉自耦变压器通过不对称式矢量合成方法得到所述四组三相交流电压。所述第一组超前电压输出端a1、b1和c1的电压和所述第二组超前电压输出端a2、b2和c2的电压构成一组12相输出电压矢量。

其中，电压Ua1、电压Ub1、电压Uc1、电压Ua2、电压Ub2以及电压Uc2的矢量长度相等。本实施例中，电压矢量长度相等实际为电压矢量长度近似相等，在一定程度的电压差是可以的。

所述第一组滞后电压输出端a3、b3和c3的电压和所述第二组滞后电压输出端a4、b4和c42的电压构成另一组所述12相输出电压矢量。其中，电压Ua3、电压Ub3、电压Uc3、电压Ua4、电压Ub4以及电压Uc4的矢量长度相等。

两组所述12相输出电压矢量的电压幅值相等且相位相差15°电角度。本实施例中，电压幅值相等实际为电压幅值近似相等，在一定程度的电压差是可以的。

请参阅图4，图4是本发明三角延边24脉自耦变压器的等效容量计算中的电压关系示意图。其中，

所述输入端A1的等效容量为P，所述输入端A1的电流值为I，所述输入端A1的电压值为U。

所述输入端A1与所述输入端B1之间的电压值为U

所述输入端A1与所述第一组超前电压输出端a1之间的电压值为U

所述输入端A1与所述第二组超前电压输出端a2之间的电压值为U

其中,由I＝P/U；I

可以得出本发明的三角延边24脉自耦变压器的等效容量为：P≈0.1IU，因此，本发明的三角延边24脉自耦变压器等效容量低，同时节省材料成本和制作时间。

本发明中，三角延边24脉自耦变压器的三相包括A相、B相和C相,并通过将每相原边和每相副边分别包括两个绕组并共同组装形成六个线包；并使得所述六个线包的结构均相同，使得所述A相、B相和C相的结构均相同；设置所述三角延边24脉自耦变压器的连接方式为：每相原边的两个绕组和一个该相副边的绕组顺序相连，每相原边的两个绕组的中间引出端延伸另一个该相副边的绕组；该结构的每一相仅需要4个绕组，并且绕组为三角延边结构，绕制工艺简单，同体六个线包组成，体积小，便于变压器散热，制作工艺简易操作，使得本发明的三角延边24脉自耦变压器绕组结构简单且体积小。另外，本发明的三角延边24脉自耦变压器通过六个线包结构产生为四组三相交流电压，所述四组三相交流电压的相位相差15°电角度，使得本发明的三角延边24脉自耦变压器等效容量低，同时节省材料成本和制作时间。

以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。