一种三相并行电抗器和变流器的制作方法

本实用新型涉及变流器技术领域，尤其涉及一种三相并行电抗器和变流器。

背景技术：

在风电变流器中，现有方案通常采用LC或LCL滤波器来降低电网谐波电流，但是该方案容易造成风场谐振事故的发生。

针对风场谐振问题，可以通过载波移相使并联逆变器电网谐波抵消，减少甚至取消交流滤波电容，从而从根本上解决该问题。

然而，载波移相会在并联逆变器之间产生共模电压，而现有的三相三柱电抗器无共模抑制能力，易造成极大的环流，因此，现有技术多采用三相五柱电抗或三相四柱电抗来提供所需的共模阻抗，从而降低环流。但是采用该方案的电抗器不但体积大，成本也较高。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的在于提出一种三相并行电抗器和变流器，旨在解决现有技术存在的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型实施例第一方面提供一种三相并行电抗器，所述三相并行电抗器包括N组磁芯、六个垂直铁轭和3N个绕组，每组磁芯包括三个铁芯柱和二个平行铁轭，其中N≥2；

其中，所述六个垂直铁轭与每组磁芯连接；

所述三个铁芯柱并排设置在所述二个平行铁轭之间，每一铁芯柱上都绕设有一个绕组。

进一步地，所述垂直铁轭设置在所述平行铁轭和所述铁芯柱之间；或者所述平行铁轭设置在所述垂直铁轭和所述铁芯柱之间。

进一步地，所述铁芯柱开有气隙。

进一步地，所述铁芯柱、所述平行铁轭和所述垂直铁轭的材料为内部不含气隙的磁性材料。

进一步地，所述内部不含气隙的磁性材料具体为硅钢片、铁氧体、非晶材料或微晶材料。

此外，为实现上述目的，本实用新型实施例第二方面提供一种变流器，包括N个并联的功率模块，该变流器还包括串接到所述功率模块输出端的三相并行电抗器；所述三相并行电抗器包括N组磁芯、六个垂直铁轭和3N个绕组，每组磁芯包括三个铁芯柱和二个平行铁轭，其中N≥2；

其中，所述六个垂直铁轭与每组磁芯连接；

所述三个铁芯柱并排设置在所述二个平行铁轭之间，每一铁芯柱上都绕设有一个绕组。

进一步地，所述垂直铁轭设置在所述平行铁轭和所述铁芯柱之间；或者所述平行铁轭设置在所述垂直铁轭和所述铁芯柱之间。

进一步地，所述铁芯柱开有气隙。

进一步地，所述铁芯柱、所述平行铁轭和所述垂直铁轭的材料为内部不含气隙的磁性材料。

进一步地，所述内部不含气隙的磁性材料具体为硅钢片、铁氧体、非晶材料或微晶材料。

本实用新型实施例提供的三相并行电抗器和变流器，与五柱方案电感相比，单个绕组差模感量没有变化，但共模磁路比差模磁路长，共模感量相对较大，电抗器的铁芯柱和铁轭有减少，可节省安装空间，能够有效的降低成本。

附图说明

图1为本实用新型实施例的三相并行电抗器结构示意图；

图2为本实用新型实施例的三相并行电抗器另一结构示意图；

图3为本实用新型实施例的变流器结构示意图；

图4为本实用新型实施例的三相并行电抗器的磁场结构示意图；

图5为本实用新型实施例的三相并行电抗器的另一磁场结构示意图。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

现在将参考附图描述实现本实用新型各个实施例的。在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本实用新型的说明，其本身并没有特定的意义。

在本实用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

如图1所示，本实用新型第一实施例提出一种三相并行电抗器，包括两组磁芯、六个垂直铁轭和两组三相绕组，具体说，该三相并行电抗器包括第一组磁芯10、第二组磁芯11、六个垂直铁轭12和六个绕组103，第一组磁芯10包括三个铁芯柱101和二个平行铁轭102。第二组磁芯11与第一组磁芯10的结构类似。六个绕组103组成两组三相绕组。

其中，六个垂直铁轭12与第一组磁芯10和第二组磁芯11连接。具体地，三个垂直铁轭12设置在平行铁轭102和铁芯柱101之间，另外三个垂直铁轭12同样设置在平行铁轭102和铁芯柱101之间。

请参考图2所示，在另一实施方式中，平行铁轭102设置在垂直铁轭12和铁芯柱101之间，另外一个平行铁轭102同样设置在垂直铁轭12和铁芯柱101之间。

三个铁芯柱101并排设置在二个平行铁轭102之间，呈日字形结构设置,每组三相绕组分别绕于所述磁芯的三个铁芯柱上,即每一铁芯柱101上都绕设有一个绕组103。二个平行铁轭102平行设置。

在本实施例中，铁芯柱101开有气隙。

在本实施例中，铁芯柱101、平行铁轭102和垂直铁轭12的材料为内部不含气隙的磁性材料。内部不含气隙的磁性材料具体可为硅钢片、铁氧体、非晶材料或微晶材料。

需要说明的是，图1只是示例出三相六柱并行电抗器的情形，可以想象地，三相九柱并行电抗器、三相十二柱并行电抗器的结构与此类似地。例如：三相九柱并行电抗器相对三相六柱并行电抗器来说，多了一组磁芯，以图1为例，多了的磁芯可设置在第一组磁芯10和第二组磁芯11之间，其他结构件仍然不变。

参照图3，图3为本实用新型第二实施例提出的一种变流器，包括N个并联的功率模块20。在本实施例中，功率模块20可为三相逆变器。

该变流器还包括串接到功率模块20输出端的三相并行电抗器21；三相电抗器21包括N组磁芯、六个垂直铁轭和3N个绕组，每组磁芯包括三个铁芯柱和二个平行铁轭，其中N≥2。

其中，六个垂直铁轭与N组磁芯连接。具体地，三个垂直铁轭设置在平行铁轭和铁芯柱之间，另外三个垂直铁轭同样设置在平行铁轭和铁芯柱之间。

在另一实施方式中，平行铁轭102设置在垂直铁轭12和铁芯柱101之间，另外一个平行铁轭102同样设置在垂直铁轭12和铁芯柱101之间。

三个铁芯柱并排设置在二个平行铁轭之间，呈日字形结构设置,每组三相绕组分别绕于所述磁芯的三个铁芯柱上,即每一铁芯柱上都绕设有一个绕组。二个平行铁轭平行设置。

在本实施例中，铁芯柱开有气隙。

在本实施例中，铁芯柱、平行铁轭和垂直铁轭的材料为内部不含气隙的磁性材料。内部不含气隙的磁性材料具体可为硅钢片、铁氧体、非晶材料或微晶材料。

请查看图4和图5所示，以N＝2为例，并联逆变器载波移相角度为360/N＝180°，对于每组逆变器来说，逆变电流分为两部分：差模电流和共模环流。

由于每组逆变器差模电流三相之和为零，所对应铁轭磁场之和为零，此时三相六柱并行电抗等同于两个并行并联的三相三柱电抗，与三相五柱电抗相比，差模感量没有变化，如图4所示。

并联逆变器之间的共模环流总是一处流入另一处流出，电流流入绕组所在的三个铁芯柱产生的磁场方向与电流流出绕组所在的三个铁芯柱产生的磁场方向相反，从而使电抗具有了共模抑制能力，如图5所示。平行铁轭与垂直铁轭之间即使不开气隙，共模磁路长于差模磁路，相较于五柱方案，共模感量也比较大，如果开了气隙后，共模感量更大。

另外，该三相六柱并行电抗较两个三相五柱电抗减少了四个铁芯柱和部分铁轭，且节省了部分安装空间，因此能够有效的降低成本。

本实用新型实施例提供的三相并行电抗器和变流器，与五柱方案电感相比，单个绕组差模感量没有变化，但共模磁路比差模磁路长，共模感量相对较大，电抗器的铁芯柱和铁轭有减少，可节省安装空间，能够有效的降低成本。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。