配电变压整流器的制作方法

本发明涉及电能变换领域，具体涉及一种能够同时输出三相交流电压和直流电压的配电变压整流器。

背景技术：

用户端的电力接入通常是通过一个10kV配电变压器完成的。这个配电变压器把10kV交流配电电压降为380V交流工业用电。如果用户需要直流动力电，则需要在三相交流380V的基础上进行电力变换。目前，电力变换主要有两种方式，(1)采用三相有源整流方案，如图1所示；(2)采用多脉冲变压整流方案，如图2所示。

这两种方案共同的问题在于在变电过程中都需要增加一个电力变换环节，使得电力损耗增加，成本上升。

技术实现要素：

本发明是为了克服现有技术中当用户需要直流动力电源时需要额外增加一个电力变换环节，使得电力损耗增加，进而导致成本大幅上升的问题，提供一种配电变压整流器，能够同时输出三相交流电和直流电，方便用户的使用选择。

本发明提供一种配电变压整流器，包括：

电压变化模块：用于转换供电系统提供的交流电的电压；

电压转换模块：用于将所述交流电转换为直流电；

输出模块：用于输出经过电压变化模块后的交流电，用于输出经过电压转换模块的直流电。

本发明所述的一种配电变压整流器，作为优选方式，输出模块包括：

交流输出模块：用于输出经过所述电压变化模块后的交流电；

直流输出模块：用于输出经过所述电压转换模块后的直流电。

本发明所述的一种配电变压整流器，作为优选方式，所述配电变压整流器包括一组原边绕组，至少两组副边绕组和至少两个整流桥，副边绕组与整流桥相连且一一对应。

本发明所述的一种配电变压整流器，作为优选方式，原边绕组包括A相、B相、C相，为三角形接法。

本发明所述的一种配电变压整流器，作为优选方式，副边绕组包括一组副边主绕组和至少一组副边副绕组，副边主绕组包括a相、b相、c相，为星形接法，副边主绕组与副边副绕组的相位差和副边绕组个数的乘积为60°。

本发明所述的一种配电变压整流器，作为优选方式，副边绕组包括副边主绕组和第一副边副绕组，副边主绕组为星形接法，第一副边副绕组为三角形接法，第一副边副绕组与副边主绕组的相位差为30°，副边主绕组与第一整流桥相连，第一副边副绕组与第二整流桥相连。此优选方式适用于12脉冲变压整流器。

本发明所述的一种配电变压整流器，作为优选方式，副边绕组包括副边主绕组、第一副边副绕组和第二副边副绕组；副边主绕组为星形接法；第一副边副绕组包括第一副边大绕组和第一副边小绕组，第一副边大绕组为星型接法，包括第一副边大绕组a相、第一副边大绕组b相和第一副边大绕组c相，第一副边小绕组包括第一副边小绕组a相、第一副边小绕组b相和第一副边小绕组c相，第一副边大绕组a相通过第一副边小绕组c相与第二整流桥相连，第一副边大绕组b相通过第一副边小绕组a相与第二整流桥相连，第一副边大绕组c相通过第一副边小绕组b相与第二整流桥相连，第一副边副绕组与副边主绕组的相位差为20°；第二副边副绕组包括第二副边大绕组和第二副边小绕组，第二副边大绕组为星型接法，包括第二副边大绕组a相、第二副边大绕组b相和第二副边大绕组c相，第二副边小绕组包括第二副边小绕组a相、第二副边小绕组b相和第二副边小绕组c相，第二副边大绕组a相通过第二副边小绕组b相与第三整流桥相连，第二副边大绕组b相通过第二副边小绕组c相与第三整流桥相连，第二副边大绕组c相通过第二副边小绕组a相与第三整流桥相连，第二副边副绕组与副边主绕组的相位差为20°，第二副边副绕组与第一副边副绕组的相位差为40°。此优选方式适用于18脉冲变压整流器。

本发明所述的一种配电变压整流器，作为优选方式，副边绕组包括副边主绕组、第一副边副绕组、第二副边副绕组和第三副边副绕组；副边主绕组为星形接法；第一副边副绕组包括第一副边大绕组和第一副边小绕组，第一副边大绕组为星型接法，包括第一副边大绕组a相、第一副边大绕组b相和第一副边大绕组c相，第一副边小绕组包括第一副边小绕组a相、第一副边小绕组b相和第一副边小绕组c相，第一副边大绕组a相通过第一副边小绕组c相与第二整流桥相连，第一副边大绕组b相通过第一副边小绕组a相与第二整流桥相连，第一副边大绕组c相通过第一副边小绕组b相与第二整流桥相连，第一副边副绕组与副边主绕组的相位差为15°；第二副边副绕组包括第二副边大绕组和第二副边小绕组，第二副边大绕组为星型接法，包括第二副边大绕组a相、第二副边大绕组b相和第二副边大绕组c相，第二副边小绕组包括第二副边小绕组a相、第二副边小绕组b相和第二副边小绕组c相，第二副边大绕组a相通过第二副边小绕组b相与第三整流桥相连，第二副边大绕组b相通过第二副边小绕组c相与第三整流桥相连，第二副边大绕组c相通过第二副边小绕组a相与第三整流桥相连，第二副边副绕组与副边主绕组的相位差为15°，第二副边副绕组与第一副边副绕组的相位差为30°；第三副边副绕组为三角形接法，与第四整流桥相连，第三副边副绕组与副边主绕组的相位差为30°。此优选方式适用于24脉冲变压整流器。

本发明所述的一种配电变压整流器，作为优选方式，副边主绕组的线径比副边副绕组粗。通过对线径的调整能够调整输出的交流容量和直流容量，副边主绕组同时输出交流功率和直流功率，副边副绕组仅输出直流功率，因此副边主绕组的线径比副边副绕组粗。

本发明所述的一种配电变压整流器，作为优选方式，副边主绕组包括至少一组抽头。副边主绕组进行抽头设计能够通过不同的抽头输出不同的电压，增加了用户的选择性。

本发明由于将多脉冲变压整流器与10kV配电变压器集成在一起，使原先的两级电力变换变为一级，从而减少损耗，降低成本，同时还提高了可靠性，本发明提供的一种配电变压整流器能够同时输出三相交流电和直流电，方便用户同时使用这两种电压体制。

附图说明

图1为现有技术中三相有源整流示意图；

图2为现有技术中多脉冲变压整流示意图；

图3为一种配电变压整流器组成图；

图4为一种配电变压整流器输出模块组成图；

图5为一种配电变压整流器示意图；

图6为实施例1中一种配电变压整流器示意图；

图7为实施例2中一种配电变压整流器示意图；

图8为实施例3中一种配电变压整流器示意图。

附图标记：Y、原边绕组；Z、副边绕组；Za、副边主绕组；Zb、副边副绕组；Zb1、第一副边副绕组；Zb1A、第一副边大绕组；Zb1B、第一副边小绕组；Zb2、第二副边副绕组；Zb2A、第二副边大绕组；Zb2B、第二副边小绕组；Zb3、第三副边副绕组；Zbn、第n副边副绕组；D、整流桥；D1、第一整流桥；D2、第二整流桥；D3、第三整流桥；D4、第四整流桥；Dn、第n整流桥；NAB、原边绕组A相和B相之间的匝数；NBC、原边绕组B相和C相之间的匝数；NCA、原边绕组C相和A相之间的匝数；Na、副边主绕组a相的匝数；Nb、副边主绕组b相的匝数；Nc、副边主绕组c相的匝数；Na1、副边主绕组a相抽头处的匝数；Nb1、副边主绕组b相抽头处的匝数；Nc1、副边主绕组c相抽头处的匝数；Na2b2、第一副边副绕组a相和b相之间的匝数；Nb2c2、第一副边副绕组b相和c相之间的匝数；Nc2a2、第一副边副绕组c相和a相之间的匝数；Na2、第一副边大绕组a相匝数；Nb2、第一副边大绕组b相匝数；Nc2、第一副边大绕组c相匝数；Na2’、第一副边小绕组a相匝数；Nb2’、第一副边小绕组b相匝数；Nc2’、第一副边小绕组c相匝数；Na3、第二副边大绕组a相匝数；Nb3、第二副边大绕组b相匝数；Nc3、第二副边大绕组c相匝数；Na3’、第二副边小绕组a相匝数；Nb3’、第二副边小绕组b相匝数；Nc3’、第二副边小绕组c相匝数；Na4b4、第三副边副绕组a相和b相之间的匝数；Nb4c4、第三副边副绕组b相和c相之间的匝数；Nc4a4、第三副边副绕组c相和a相之间的匝数。

具体实施方式

如图3～5所示，本发明提供一种配电变压整流器，包括用于转换供电系统提供的交流电的电压的电压变化模块100、用于将所述交流电转换为直流电的电压转换模块200和用于输出经过电压变化模块后的交流电以及经过电压转换模块的直流电的输出模块300；其中输出模块300包括用于输出经过电压变化模块后交流电的交流输出模块310和用于输出经过所述电压转换模块后直流电的直流输出模块320。

本发明提供的一种配电变压整流器，包括一组原边绕组Y，至少两组副边绕组Z和至少两个整流桥D，副边绕组Z与整流桥D相连且一一对应；原边绕组Y包括A相、B相、C相，为三角形接法；副边绕组Z包括一组副边主绕组Za和至少一组副边副绕组Zb，副边主绕组Za包括a相、b相、c相，为星形接法，副边主绕组Za与副边副绕组Zb的相位差和副边绕组Z个数的乘积为60°。

实施例1

如图6所示，本发明提供一种12脉冲配电变压整流器，包括原边绕组Y、副边主绕组Za、第一副边副绕组Zb1、第一整流桥D1和第二整流桥D2。

原边绕组Y为三角形接法，接到10kV配电网，原边绕组Y的匝数为NAB＝NBC＝NCA＝Np，其中NAB是原边绕组A相和原边绕组B相之间的绕组的匝数；NBC是原边绕组B相和原边绕组C相之间的绕组的匝数；NCA是原边绕组C相和原边绕组A相之间的绕组的匝数。

副边主绕组Za为星形接法，匝数为Na＝Nb＝Nc＝Ns，其中Na是副边主绕组a相的匝数；Nb是副边主绕组b相的匝数；Nc是副边主绕组c相的匝数。副边主绕组Za的线电压输出为380V交流电，相电压输出为220V交流电。因此Np与Ns之间的关系为Np/Ns＝10kV/220V，或Ns＝0.022Np。根据所需输出的直流电压幅值，在副边主绕组a相的Na1处、副边主绕组b相的Nb1处和副边主绕组c相的Nc1处进行抽头处理，其中匝数为Na1＝Nb1＝Nc1＝N1。直流输出电压为Vdc＝N1/Ns*其中Vp是交流输出相电压。由于交流输出相电压为220V，因此直流输出电压为Vdc＝540×N1/Ns，抽头处匝数为N1＝Vdc/540*Ns。当输出电压为540V时，N1＝Ns。副边主绕组Za在N1处抽头形成直流侧的第一组输出，接到第一整流桥D1的输入端。

第一副边副绕组Zb1为三角形接法，匝数为Na2b2＝Nb2c2＝Nc2a2＝N2，其中Na2b2是第一副边副绕组a相和第一副边副绕组b相之间的匝数；Nb2c2是第一副边副绕组b相和第一副边副绕组c相之间的匝数；Nc2a2是第一副边副绕组c相和第一副边副绕组a相之间的匝数。第一副边副绕组Zb1输出的线电压幅值与副边主绕组Za在N1处抽头的线电压一致，且相位相差30°，因此N2与N1的关系为第一副边副绕组Zb1形成直流侧的第二组输出，接到第二整流桥D2的输入端。

第一整流桥D1的输出端和第二整流桥D2的输出端并联，接到直流输出电容处，形成直流电压输出。

实施例2

如图7所示，本发明提供一种18脉冲配电变压整流器，包括原边绕组Y、副边主绕组Za、第一副边副绕组Zb1、第二副边副绕组Zb2、第一整流桥D1、第二整流桥D2和第三整流桥D3。

原边绕组Y为三角形接法，接到10kV配电网，原边绕组Y的匝数为NAB＝NBC＝NCA＝Np，其中NAB是原边绕组A相和原边绕组B相之间的绕组的匝数；NBC是原边绕组B相和原边绕组C相之间的绕组的匝数；NCA是原边绕组C相和原边绕组A相之间的绕组的匝数。

副边主绕组Za为星形接法，匝数为Na＝Nb＝Nc＝Ns，其中Na是副边主绕组a相的匝数；Nb是副边主绕组b相的匝数；Nc是副边主绕组c相的匝数。副边主绕组Za的线电压输出为380V交流电，相电压输出为220V交流电。因此Np与Ns之间的关系为Np/Ns＝10kV/220V，或Ns＝0.022Np。根据所需输出的直流电压幅值，在副边主绕组a相的Na1处、副边主绕组b相的Nb1处和副边主绕组c相的Nc1处进行抽头处理，其中匝数为Na1＝Nb1＝Nc1＝N1。直流输出电压为Vdc＝N1/Ns*其中Vp是交流输出相电压。由于交流输出相电压为220V，因此直流输出电压为Vdc＝540×N1/Ns，抽头处匝数为N1＝Vdc/540*Ns。当输出电压为540V时，N1＝Ns。副边主绕组Za在N1处抽头形成直流侧的第一组输出，接到第一整流桥D1的输入端。

第一副边副绕组Zb1分包括第一副边大绕组Zb1A和第一副边小绕组Zb1B，其中第一副边大绕组Zb1A为星形接法，包括第一副边大绕组a相、第一副边大绕组b相和第一副边大绕组c相，匝数为Na2＝Nb2＝Nc2＝N2，其中Na2是第一副边大绕组a相的匝数；Nb2是第一副边大绕组b相的匝数；Nc2是第一副边大绕组c相的匝数。第一副边小绕组Zb1B包括第一副边小绕组a相、第一副边小绕组b相和第一副边小绕组c相，第一副边大绕组a相与第一副边小绕组c相相连，第一副边大绕组b相与第一副边小绕组a相相连，第一副边大绕组c相与第一副边小绕组b相相连，匝数为Na2’＝Nb2’＝Nc2’＝N2’，其中Na2’是第一副边小绕组a相的匝数；Nb2’是第一副边小绕组b相的匝数；Nc2’是第一副边小绕组c相的匝数。第一副边小绕组Zb1B的c相另一端与第二整流桥D2的a相输入端相连，第一副边小绕组Zb1B的a相另一端与第二整流桥D2的b相输入端相连，第一副边小绕组Zb1B的b相另一端与第二整流桥D2的c相输入端相连。为了确保第一副边副绕组Zb1与副边主绕组Za输出电压幅值相同，第一副边副绕组Zb1比副边主绕组Za的相位差落后20°，第一副边副绕组Zb1的匝数需要满足：N2＝0.742N1，N2’＝0.395N1。第一副边副绕Zb1组形成直流侧的第二组输出，接到第二整流桥D2的输入端。

第二副边副绕组Zb2分包括第二副边大绕组Zb2A和第二副边小绕组Zb2B，其中第二副边大绕组Zb2A为星形接法，包括第二副边大绕组a相、第二副边大绕组b相和第二副边大绕组c相，匝数为Na3＝Nb3＝Nc3＝N3，其中Na3是第二副边大绕组a相的匝数；Nb3是第二副边大绕组b相的匝数；Nc3是第一副边大绕组c相的匝数。第二副边小绕组Zb2B包括第二副边小绕组a相、第二副边小绕组b相和第二副边小绕组c相，第二副边大绕组a相与第二副边小绕组b相相连，第二副边大绕组b相与第二副边小绕组c相相连，第二副边大绕组c相与第二副边小绕组a相相连，匝数为Na3’＝Nb3’＝Nc3’＝N3’，其中Na3’是第二副边小绕组a相的匝数；Nb3’是第二副边小绕组b相的匝数；Nc3’是第二副边小绕组c相的匝数。第二副边小绕组Zb2B的a相另一端与第三整流桥D3的a相输入端相连，第二副边小绕组Zb2B的c相另一端与第三整流桥D3的b相输入端相连，第二副边小绕组Zb2B的a相另一端与第三整流桥D3的c相输入端相连。为了确保第二副边副绕组Zb2与副边主绕组Za输出电压幅值相同，第二副边副绕组Zb2比副边主绕组Za的相位差领先20°，第二副边副绕组Zb2的匝数需要满足：N2＝0.742N1，N2’＝0.395N1。第二副边副绕组Zb2形成直流侧的第三组输出，接到第三整流桥D3的输入端。

第一整流桥D1的输出端、第二整流桥D2的输出端和第三整流桥D3的输出端并联，接到直流输出电容处，形成直流电压输出。

实施例3

如图8所示，本发明提供一种24脉冲配电变压整流器，包括原边绕组Y、副边主绕组Zb、第一副边副绕组Zb1、第二副边副绕组Zb2、第三副边副绕组Zb3、第一整流桥D1、第二整流桥D2、第三整流桥D3和第四整流桥D4。

原边绕组Y为三角形接法，接到10kV配电网，原边绕组Y的匝数为NAB＝NBC＝NCA＝Np，其中NAB是原边绕组A相和原边绕组B相之间的绕组的匝数；NBC是原边绕组B相和原边绕组C相之间的绕组的匝数；NCA是原边绕组C相和原边绕组A相之间的绕组的匝数。

副边主绕组Za为星形接法，匝数为Na＝Nb＝Nc＝Ns，其中Na是副边主绕组a相的匝数；Nb是副边主绕组b相的匝数；Nc是副边主绕组c相的匝数。副边主绕组Za的线电压输出为380V交流电，相电压输出为220V交流电。因此Np与Ns之间的关系为Np/Ns＝10kV/220V，或Ns＝0.022Np。根据所需输出的直流电压幅值，在副边主绕组a相的Na1处、副边主绕组b相的Nb1处和副边主绕组c相的Nc1处进行抽头处理，其中匝数为Na1＝Nb1＝Nc1＝N1。直流输出电压为Vdc＝N1/Ns*其中Vp是交流输出相电压。由于交流输出相电压为220V，因此直流输出电压为Vdc＝540×N1/Ns，抽头处匝数为N1＝Vdc/540*Ns。当输出电压为540V时，N1＝Ns。副边主绕组Za在N1处抽头形成直流侧的第一组输出，接到第一整流桥D1的输入端。

第一副边副绕组Zb1分包括第一副边大绕组Zb1A和第一副边小绕组Zb1B，其中第一副边大绕组Zb1A为星形接法，包括第一副边大绕组a相、第一副边大绕组b相和第一副边大绕组c相，匝数为Na2＝Nb2＝Nc2＝N2，其中Na2是第一副边大绕组a相的匝数；Nb2是第一副边大绕组b相的匝数；Nc2是第一副边大绕组c相的匝数。第一副边小绕组Zb1B包括第一副边小绕组a相、第一副边小绕组b相和第一副边小绕组c相，第一副边大绕组a相与第一副边小绕组c相相连，第一副边大绕组b相与第一副边小绕组a相相连，第一副边大绕组c相与第一副边小绕组b相相连，匝数为Na2’＝Nb2’＝Nc2’＝N2’，其中Na2’是第一副边小绕组a相的匝数；Nb2’是第一副边小绕组b相的匝数；Nc2’是第一副边小绕组c相的匝数。第一副边小绕组Zb1B的c相另一端与第二整流桥D2的a相输入端相连，第一副边小绕组Zb1B的a相另一端与第二整流桥D2的b相输入端相连，第一副边小绕组Zb1B的b相另一端与第二整流桥D2的c相输入端相连。为了确保第一副边副绕组Zb1与副边主绕组Za输出电压幅值相同，第一副边副绕组Zb1比副边主绕组Za的相位差落后15°，第一副边副绕组Zb1的匝数需要满足：N2＝0.577N1，N2’＝0.299N1。第一副边副绕组Zb1形成直流侧的第二组输出，接到第二整流桥D2的输入端。

第二副边副绕组Zb2分包括第二副边大绕组Zb2A和第二副边小绕组Zb2B，其中第二副边大绕组Zb2A为星形接法，包括第二副边大绕组a相、第二副边大绕组b相和第二副边大绕组c相，匝数为Na3＝Nb3＝Nc3＝N3，其中Na3是第二副边大绕组a相的匝数；Nb3是第二副边大绕组b相的匝数；Nc3是第一副边大绕组c相的匝数。第二副边小绕组Zb2B包括第二副边小绕组a相、第二副边小绕组b相和第二副边小绕组c相，第二副边大绕组a相与第二副边小绕组b相相连，第二副边大绕组b相与第二副边小绕组c相相连，第二副边大绕组c相与第二副边小绕组a相相连，匝数为Na3’＝Nb3’＝Nc3’＝N3’，其中Na3’是第二副边小绕组a相的匝数；Nb3’是第二副边小绕组b相的匝数；Nc3’是第二副边小绕组c相的匝数。第二副边小绕组Zb2B的b相另一端与第三整流桥D3的a相输入端相连，第二副边小绕组Zb2B的c相另一端与第三整流桥D3的b相输入端相连，第二副边小绕组Zb2B的a相另一端与第三整流桥D3的c相输入端相连。为了确保第二副边副绕组Zb2与副边主绕组Za输出电压幅值相同，第二副边副绕组Zb2比副边主绕组Za的相位差领先15°，第二副边副绕组Zb2的匝数需要满足：N2＝0.577N1，N2’＝0.299N1。第二副边副绕组Zb2形成直流侧的第三组输出，接到第三整流桥D3的输入端。

第三副边副绕组Zb3为三角形接法，匝数为Na4b4＝Nb4c4＝Nc4a4＝N4，其中Na4b4是第三副边副绕组a相和第三副边副绕组b相之间的匝数；Nb4c4是第三副边副绕组b相和第三副边副绕组c相之间的匝数；Nc4a4是第三副边副绕组c相和第三副边副绕组a相之间的匝数。第三副边副绕组Zb3输出的线电压幅值与副边主绕组Za在N1处抽头的线电压一致，且相位相差30°，因此N4与N1的关系为第三副边副绕组Zb3形成直流侧的第四组输出，接到第四整流桥D4的输入端。

第一整流桥D1的输出端、第二整流桥D2的输出端、第三整流桥D3的输出端和第四整流桥D4的输出端并联，接到直流输出电容处，形成直流电压输出。

以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可作出的任何修改、变化或等效形式都将落入发明的保护范围之内。