专利名称：一种三相48脉波整流变压器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及将交流电变换为直流电的变流技术领域，尤其是一种用于变流的整流变压器。
背景技术：
为了将交流电源变换为直流电源，通常采用一台整流变压器与一台整流器组成整流电路，如
图1，整流变压器与整流器合称为整流机组。图1为六脉波桥式整流电路，在一个交流电周期内，或在360°电角内，直流电压Vdc含有六个脉动纹波，每个纹波电角区间为 60°。整流过程中，整流器会向电网输送大量谐波电流。为了减少向电网输送的谐波电流，有效方法之一是多台整流机组并联，其中每台变压器阀侧电压要移相，并联整流器之间的谐波电流在电网侧可相互抵消。两台机组组成十二脉波整流、四台机组组成二十四脉波整流、及八台机组组成四十八脉波整流等。图2示两台整流机组并联形成的十二脉波整流，阀侧绕组Ll (0° )与阀侧绕组 L2(30° )电压之间的相角差为30° ；在一个交流电周期内，直流电压Vdc含有十二个脉动纹波，每个纹波电角区间为30°。当整流机组并联时，阀侧绕组相角电压差(电压相角不同造成)，在并联机组之间产生环流(六倍工频)。这种相角电压差造成的环流会影响或干扰整流器的正常工作，图2中的平衡电抗器I-T，是减少相角电压差造成环流的有效方法之
ο另一种十二脉波整流方式是由两台整流机组串联形成。串联整流方式相对并联整流方式的优点是不存在整流器之间的并联环流，但串联整流器的电阻损耗要增大一倍，故实际中较少采用。为了节约整流变压器的成本和减少变压器占地面积，将两台整流变压器合为一台整流变压器，即一台变压器含有两套阀侧输出绕组，如图3。图3中Ll和L2为两套阀侧输出绕组，H为网侧输入绕组，图示为一相并未显示铁心。对这种同一铁心的两套阀侧输出绕组，当Ll和L2分别为星形和三角形联结，星角接匝数取整数造成的变比电压差(星角联结
绕组电压偏离丨.)在并联整流器之间产生另一种环流(直流)。图3中Ll和L2为径
向(半径方向)分裂绕组，径向分裂阀侧绕组之间的漏磁阻抗(限制变比电压差产生并联环流的阻抗)较小，易导致较大的变比电压差环流。变比电压差环流将导致并联整流器之间的电流不平衡(或不相等)，电流不平衡一方面将降低并联整流装置的工作能力；另一方面，网侧的五次和七次谐波电流不能相互完全抵消，仍向电网输送未能抵销的五次和七次谐波电流；故并联整流机组设计制造中，必须减小和控制变比电压差环流。另一种两套阀侧输出绕组的结构，为轴向分裂绕组，如图4，图4为一相并未显示铁心。图4中Ll和L2为两套阀侧输出轴向(圆中心轴)分裂绕组，H为并联的网侧输入轴向分裂绕组。轴向分裂阀侧绕组之间的漏磁阻抗较大，可有效限制变比电压差产生的环流和相角电压差产生的环流。[0008]地铁牵引1500伏直流电源整流变压器采用轴向双分裂绕组，每台整流变压器与两台整流器组成十二脉波整流；共两套十二脉波整流机组，整流变压器网侧绕组包括移相线圈，使两套十二脉波整流装置阀侧电压移相15度相位角，两套十二脉波整流装置并联形成二十四脉波整流，如图5;在一个交流电周期内，直流电压Vdc含有二十四个脉动纹波，每个波纹电角区间为15°。由于整流变压器轴向分裂阀侧绕组之间漏磁阻抗较大，并选择合适的星形和三角形绕组匝数，并联整流器之间可不采用平衡电抗器；但是，阀侧的星形和三角形绕组变比电压差产生的整流器之间的环流(或电流不相等)，导致二十四脉波整流系统仍向电网输送未能抵销的五次和七次谐波电流。目前，要实现一台整流变压器带有四套阀侧绕组的并联二十四脉波整流，并有效控制(或消除)环流及向电网输送的谐波电流，至今尚无可行的技术方案；其主要制约因素为四套阀侧绕组之中的径向分裂绕组漏磁阻抗小，星形和三角形绕组匝数取整产生的变比电压差在整流器之间产生较大并联环流，可导致整流机组不能正常工作及向电网输出较大谐波电流。对四十八脉波整流，目前已有的方法为四套十二脉波整流装置移相、并联形成四十八脉波整流的方法。四套十二脉波整流装置，含有四台两阀侧输出绕组的整流变压器； 如能减少整流变压器的台数，即增加单台整流变压器阀侧输出绕组的套数，并保证相同的整流效果，可减少整流变压器的占地面积和降低工程整体造价。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题是提出一种整流变压器带有四套阀侧输出绕组的布置、移相，联结和匝数选取方法，实现一台整流变压器的四套阀侧绕组对称移相的并联二十四脉波整流，两台整流变压器并联的均勻移相角的四十八脉波整流。本实用新型所采用的技术方案为一种三相48脉波整流变压器，由两台阀侧输出绕组移相的M脉波整流变压器组成，所述的单台M脉波整流变压器具有两套网侧输入绕组和四套阀侧输出绕组，单台M脉波整流变压器的阀侧输出绕组对称移相，单台M脉波整流变压器的四套阀侧输出绕组之间的相角是非均勻的，或均勻的，所述的两台M脉波整流变压器的网侧输入绕组相互之间移相，使得两台M脉波整流变压器的8套阀侧输出绕组的电压之间均勻相差7. 5°，两台M脉波整流变压器的8套阀侧输出绕组与整流器对应连接形成均勻48脉波整流。具体的说，本实用新型所述的单台M脉波整流变压器的两套网侧输入绕组并联且轴向分裂布置，4套阀侧输出绕组中的两套阀侧输出绕组与一套网侧输入绕组对应径向分裂布置，另两套阀侧输出绕组与另一套网侧输入绕组也对应径向分裂布置；所述的对应径向分裂布置的两套阀侧输出绕组的电压相等，相互之间对称移相，另两套对应径向分裂布置的阀侧绕组的电压也相等，相互之间对称移相。所述的4套阀侧输出绕组的两两对应径向分裂布置的同时也呈轴向分裂布置状态，轴向分裂布置的阀侧输出绕组的电压数值相差小于1%。虽然理想状态下是希望轴向分裂布置的阀侧输出绕组的电压数值相等，但在实际的操作过程中，所述的电压数值并不能完全相同，只能够近似相等。本实用新型所述的单台M脉波整流变压器的每套阀侧输出绕组均包括主绕组和移相绕组，对应径向布置的阀侧输出绕组之间的主绕组匝数相等，移相绕组匝数相等，采用
5对称的移相联结方法，移相角度相等但方向相反；在对应径向布置的阀侧输出绕组之间的主绕组匝数相等及移相绕组匝数相等的条件下，使轴向分裂布置的阀侧输出绕组的匝数变比(等效匝数)相差小于1%。虽然理想状态下是希望轴向分裂布置的阀侧输出绕组的匝数变比数值也相等，但由于存在<3的转换关系，所述的匝数变比数值并不能完全相同，只能够近似相等。所述的对应径向布置的阀侧输出绕组的对称移相联结方法为Z形移相联结、延边三角形移相联结或六边形移相联结中的任意一种或两种联结方法。所述的两台M脉波整流变压器的网侧输入绕组分别采用延边三角联结移相或Z 形联结移相或六边形联结移相或星角联结移相，两台M脉波整流变压器网侧输入绕组之间采用合适的移相角使得两台M脉波整流变压器的8套阀侧输出绕组的电压之间均勻相差 7. 5°。本实用新型所述单台M脉波整流变压器的阀侧输出绕组相互之间的四种移相角如下表所示，两台M脉波整流变压器的网侧输入绕组相互之间移相角也如下表所示
权利要求1.一种三相48脉波整流变压器，由两台阀侧输出绕组移相的对脉波整流变压器组成， 其特征在于所述的单台M脉波整流变压器具有两套网侧输入绕组和四套阀侧输出绕组， 单台M脉波整流变压器的四套阀侧输出绕组对称移相，所述的两台M脉波整流变压器的网侧输入绕组相互之间移相，使得两台M脉波整流变压器的8套阀侧输出绕组的电压之间均勻相差7. 5°，两台M脉波整流变压器的8套阀侧输出绕组与整流器对应连接形成均勻 48脉波整流。
2.如权利要求1所述的三相48脉波整流变压器，其特征在于所述的单台M脉波整流变压器的两套网侧输入绕组并联且轴向分裂布置，4套阀侧输出绕组中的两套阀侧输出绕组与一套网侧输入绕组对应径向分裂布置，另两套阀侧输出绕组与另一套网侧输入绕组也对应径向分裂布置；所述的对应径向分裂布置的两套阀侧输出绕组的电压相等，相互之间移相角为7. 5°，另两套对应径向分裂布置的阀侧绕组的电压也相等，相互之间移相角为 22.5° ；所述的单台M脉波整流变压器的4套阀侧输出绕组相互之间移相角分别为7. 5°， 15°，22. 5°和15° ；所述的4套阀侧输出绕组的两两对应径向分裂布置的同时也呈轴向分裂布置状态，轴向分裂布置的阀侧输出绕组的电压数值相差小于；所述的两台对脉波整流变压器的网侧输入绕组相互之间移相30°。
3.如权利要求2所述的三相48脉波整流变压器，其特征在于所述的单台对脉波整流变压器的每套阀侧输出绕组均包括主绕组和移相绕组，对应径向布置的阀侧输出绕组之间的主绕组匝数相等，移相绕组匝数相等，采用对称的移相联结方法，移相角度相等但方向相反；其中对应径向布置的两套阀侧输出绕组对称的移相联结分别移相+3. 75°与-3. 75° 或分别移相等效的+26. 25°与-26. 25°，相互之间形成7. 5°移相角；另两套对应径向布置的阀侧绕组对称的移相联结分别移相+11. 25°与-11. 25°或分别移相等效的+18. 75° 与-18. 75°，相互之间形成22. 5°移相角；所述的轴向布置的阀侧输出绕组之间的移相角为15°，或等效的45° ；在对应径向布置的阀侧输出绕组之间的主绕组匝数相等、移相绕组匝数相等条件下，轴向分裂布置的阀侧输出绕组的匝数变比相差小于1%。
4.如权利要求1所述的三相48脉波整流变压器，其特征在于所述的单台M脉波整流变压器的两套网侧输入绕组并联且轴向分裂布置，4套阀侧输出绕组中的两套阀侧输出绕组与一套网侧输入绕组对应径向分裂布置，另两套阀侧输出绕组与另一套网侧输入绕组也对应径向分裂布置；所述的对应径向分裂布置的两套阀侧输出绕组的电压相等，相互之间移相角为15°，另两套对应径向分裂布置的阀侧绕组的电压也相等，相互之间移相角为 15° ；所述的单台M脉波整流变压器的4套阀侧输出绕组相互之间移相角分别为15°， 15°，15°和15° ；所述的4套阀侧输出绕组的两两对应径向分裂布置的同时也呈轴向分裂布置状态，轴向分裂布置的阀侧输出绕组的电压数值相差小于；所述的两台M脉波整流变压器的网侧输入绕组相互之间移相7. 5°或22. 5°。
5.如权利要求4所述的三相48脉波整流变压器，其特征在于所述的单台对脉波整流变压器的每套阀侧输出绕组均包括主绕组和移相绕组，对应径向布置的阀侧输出绕组之间的主绕组匝数相等，移相绕组匝数相等，采用对称的移相联结方法，移相角度相等但方向相反；其中对应径向布置的两套阀侧输出绕组对称的移相联结分别移相+7. 5°与-7. 5°或分别移相等效的+22. 5°与-22. 5°，相互之间形成15°移相角；另两套对应径向布置的阀侧绕组对称的移相联结分别移相+7. 5°与-7. 5°或分别移相等效的+22. 5°与-22. 5°，相互之间形成15°移相角；所述的轴向布置的阀侧输出绕组之间的移相角为15°，或等效的45° ；在对应径向布置的阀侧输出绕组之间的主绕组匝数相等、移相绕组匝数相等条件下，轴向分裂布置的阀侧输出绕组的匝数变比相差小于1%。
6.如权利要求1所述的三相48脉波整流变压器，其特征在于所述的单台M脉波整流变压器的两套网侧输入绕组并联且轴向分裂布置，4套阀侧输出绕组中的两套阀侧输出绕组与一套网侧输入绕组对应径向分裂布置，另两套阀侧输出绕组与另一套网侧输入绕组也对应径向分裂布置；所述的对应径向分裂布置的两套阀侧输出绕组的电压相等，相互之间移相角为22. 5°，另两套对应径向分裂布置的阀侧绕组的电压也相等，相互之间移相角为22. 5° ；所述的单台M脉波整流变压器的4套阀侧输出绕组相互之间移相角分别为 22.5°，7. 5°，22. 5°和7. 5° ；所述的4套阀侧输出绕组的两两对应径向分裂布置的同时也呈轴向分裂布置状态，轴向分裂布置的阀侧输出绕组的电压数值相差小于；所述的两台M脉波整流变压器的网侧输入绕组相互之间移相15°或45°。
7.如权利要求6所述的三相48脉波整流变压器，其特征在于所述的单台M脉波整流变压器的每套阀侧输出绕组均包括主绕组和移相绕组，对应径向布置的阀侧输出绕组之间的主绕组匝数相等，移相绕组匝数相等，采用对称的移相联结方法，移相角度相等但方向相反；其中对应径向布置的两套阀侧输出绕组对称的移相联结分别移相+11. 25° 与-11.25°或分别移相等效的+18. 75°与-18. 75°，相互之间形成22.5°移相角；另两套对应径向布置的阀侧绕组对称的移相联结分别移相+11. 25°与-11. 25°或分别移相等效的+18. 75°与-18. 75°，相互之间形成22.5°移相角；所述的轴向布置的阀侧输出绕组之间的移相角为7. 5° ；在对应径向布置的阀侧输出绕组之间的主绕组匝数相等、移相绕组匝数相等条件下，轴向分裂布置的阀侧输出绕组的匝数变比相差小于1%。
8.如权利要求1所述的三相48脉波整流变压器，其特征在于所述的单台M脉波整流变压器的两套网侧输入绕组并联且轴向分裂布置，4套阀侧输出绕组中的两套阀侧输出绕组与一套网侧输入绕组对应径向分裂布置，另两套阀侧输出绕组与另一套网侧输入绕组也对应径向分裂布置；所述的对应径向分裂布置的两套阀侧输出绕组的电压相等，相互之间移相角为7. 5°，另两套对应径向分裂布置的阀侧绕组的电压也相等，相互之间移相角为 7.5° ；所述的单台M脉波整流变压器的4套阀侧输出绕组相互之间移相角分别为7. 5°， 22.5°，7. 5°和22. 5° ；所述的4套阀侧输出绕组的两两对应径向分裂布置的同时也呈轴向分裂布置状态，轴向分裂布置的阀侧输出绕组的电压数值相差小于；所述的两台M 脉波整流变压器的网侧输入绕组相互之间移相15°或45°。
9.如权利要求8所述的三相48脉波整流变压器，其特征在于所述的单台对脉波整流变压器的每套阀侧输出绕组均包括主绕组和移相绕组，对应径向布置的阀侧输出绕组之间的主绕组匝数相等，移相绕组匝数相等，采用对称的移相联结方法，移相角度相等但方向相反；其中对应径向布置的两套阀侧输出绕组对称的移相联结分别移相+3. 75°与-3. 75° 或分别移相等效的+26. 25°与-26. 25°，相互之间形成7. 5°移相角；另两套对应径向布置的阀侧绕组对称的移相联结分别移相+3. 75°与-3. 75°或分别移相等效的+26. 25° 与-26. 25°，相互之间形成7. 5°移相角；所述的轴向布置的阀侧输出绕组之间的移相角为22. 5° ；在对应径向布置的阀侧输出绕组之间的主绕组匝数相等、移相绕组匝数相等条件下，轴向分裂布置的阀侧输出绕组的匝数变比相差小于1%。
专利摘要本实用新型涉及整流变压器领域，是提出一台整流变压器由两台阀侧输出绕组移相的24脉波整流变压器组成，单台24脉波整流变压器具有两套网侧输入绕组和四套阀侧输出绕组，单台24脉波整流变压器的四套阀侧输出绕组对称移相，网侧输入绕组相互之间移相。本实用新型解决整流变压器径向分裂阀侧绕组之间的漏磁阻抗小，星形和三角形绕组匝数取整的变比电压差产生较大并联环流及向电网输送较大谐波电流的技术难题；在网侧，两台整流变压器组成的并联四十八脉波整流系统的5次，7次，11次，13次，17次，19次，23次和25次谐波电流可相互抵消。
文档编号H02M7/06GK202034912SQ20112008565
公开日2011年11月9日 申请日期2011年3月29日 优先权日2010年10月30日
发明者曾庆赣 申请人:江苏华鹏变压器有限公司