滤波变压器及供电系统的制作方法

本发明涉及电力变压器技术领域，尤其是涉及一种滤波变压器及供电系统。

背景技术：

随着电力电子器件及微电子技术的迅速发展，大量的非线性用电设备被广泛应用在冶金、钢铁、能源、交通和化工等工业领域，高频设备接入电网中，使得电网的谐波污染状况日益严重，降低了系统的电能质量。

大量谐波电流流入电网中，会使得电网的电压下降、波动和畸变，使得电能质量变差。当注入公用电网的谐波超过一定值时，会对电网自身及用电设备的正常运行造成损害，不但会使得设备无法正常使用，甚至会造成故障，影响供电系统的电力传输。同时，谐波电流还会使得变压器的铜耗增加，线路涡流损耗变大。

为了提高系统的电能质量，常通过装设滤波器的方法进行高次谐波的抑制，滤波器包括无源滤波器和有源滤波器，无源滤波器具有简单可靠维护方便的优点，有源滤波器能同时满足补偿谐波和无功功率的要求，但无论选用哪种滤波器，都需要将滤波器单独安装到多个用电设备和供电末端等，还要对滤波器进行后期维护，需要投入较大的人力财力。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种滤波变压器及供电系统，以缓解现有供电系统需要单独配置滤波器并需要后期维护过于耗费人力物力的问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种滤波变压器，该滤波变压器包括变压器模块，以及与变压器模块并联的滤波模块；

滤波模块用于当变压器模块进行电压变换时，对电信号进行滤波处理；

其中，滤波模块包括滤波器，以及与滤波器连接的引线，滤波器通过引线与变压器模块的线圈并联。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，滤波器包括电容滤波器。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，电容滤波器的电容极板按照相同方向卷制，形成卷状电容滤波器，卷状电容滤波器与变压器模块的线圈套设连接。

结合第一方面的第二种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，当卷状电容滤波器的径向尺寸小于变压器模块的线圈的径向尺寸时，卷状电容滤波器套设在线圈的内部；

当卷状电容滤波器的径向尺寸大于变压器模块的线圈的径向尺寸时，卷状电容滤波器套设在线圈的外部。

结合第一方面的第三种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，当卷状电容滤波器套设在线圈的内部时，卷状电容滤波器的电容极板套设在线圈的铁芯上。

结合第一方面的第二种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，卷状电容滤波器的电容极板之间还设置有绝缘介质层。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，滤波变压器还包括电抗器，电抗器串联在滤波器所在的支路上。

结合第一方面的第六种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，电抗器为可调电感。

结合第一方面的第二种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，滤波变压器的线圈底座上还设置有固定槽，用于固定卷状电容滤波器，其中，固定槽的径向尺寸与卷状电容滤波器的径向尺寸相匹配。

第二方面，本发明实施例还提供一种供电系统，其中，该系统包括第一方面所述的滤波变压器。

本发明实施例带来了以下有益效果：

本发明实施例提供了一种滤波变压器及供电系统，该滤波变压器包括变压器模块，以及与变压器模块并联的滤波模块，并且，该滤波模块包括滤波器和引线，使得滤波器能够通过引线与变压器模块的线圈并联连接，通过在滤波变压器中设置滤波模块的方式，可以在变压器模块对电压信号进行变压处理的同时，利用滤波模块对电压信号进行滤波处理，使变压器无需额外配置滤波电路，节约了人力和物力，也具有广泛的适用性和实用性。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种滤波变压器的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种卷状电容滤波器的示意图；

图3为本发明实施例提供的一种滤波变压器的外形示意图；

图4为本发明实施例提供的一种滤波变压器的连接示意图；

图5为本发明实施例提供的一种线圈绕制示意图；

图6为本发明实施例提供的另一种滤波变压器的结构示意图。

图7为本发明实施例提供的另一种滤波变压器的连接示意图；

图标：10-变压器模块；101-线圈；102-绝缘介质层；104-固定带；106-电容极板；110-铝铅；20-滤波模块；202-滤波器；204-引线；206-卷状电容滤波器；302-线圈引出线；304-铁芯框架；306-铁芯；308-铁芯底座；310-固定槽；40-电抗器；l1-可调电感。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

目前为了提高系统的电能质量，常采用滤波器的方法进行高次谐波的抑制，无论是采用无源滤波器还是有源滤波器进行谐波抑制，都存在需要单独安装在用电设备或供电末端，还需要进行后期维护，对人力和物力的消耗过大，基于此，本发明实施例提供的一种滤波变压器及供电系统，可以无需额外匹配滤波电路及后期维护，减少了配电网的后期维护工作量。

为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种滤波变压器及供电系统进行详细介绍。

实施例一：

参考图1所示的一种滤波变压器的结构示意图。该滤波变压器包括变压器模块10，以及与变压器模块并联的滤波模块20；

具体实现时，滤波模块用于当变压器模块进行电压变换时，对电信号进行滤波处理；

其中，滤波模块包括滤波器202，以及与滤波器连接的引线204，滤波器通过引线与变压器模块的线圈101并联。

本发明实施例提供的滤波变压器，包括变压器模块，以及与变压器模块并联的滤波模块，并且，该滤波模块包括滤波器和引线，使得滤波器能够通过引线与变压器模块的线圈并联连接，通过在滤波变压器中设置滤波模块的方式，可以在变压器模块对电压信号进行变压处理的同时，利用滤滤波模块对电压信号进行滤波处理，使变压器无需额外配置滤波电路，节约了人力和物力，也具有广泛的适用性和实用性。

在实际使用时，上述滤波器通常包括电容滤波器。电容滤波器可以在电源电路中，利用电容的充放电特性，对电信号进行滤波处理，以便于输出相对比较稳定的电信号。

通常，电容滤波器包括的电容器件可以使用板状电容，在本发明实施例中，电容滤波器的板状电容的电容极板可以按照相同方向进行卷制，形成卷状电容滤波器206以便于与变压器模块的线圈套设连接，具体地，可以将电容极板与线圈并绕，进而将电容滤波器与变压器模块结合，实现在变压器模块设计和安装时，并联接入上述滤波模块以形成本发明实施例提供的滤波变压器。

为了便于理解，图2给出了一种卷状电容滤波器的示意图。以该卷状电容滤波器包含一个卷状电容为例，如图2所示，卷状电容包括两个电容极板106。两个电容极板之间还设置有绝缘介质层102，电容极板和绝缘介质层按照相同方向卷制。

在实际使用时，为了固定卷制状态下的电容极板和绝缘介质层，该卷状电容还包括固定带，如图2所示的固定带104；此外，该卷状电容的电容极板可以经过铝铅110与各自对应的引线204连接。

值得说明的是，卷状电容滤波器可以包括一个或多个卷状电容，其中，多个卷状电容可经引线采用并联或串联方式进行连接，形成一个卷状电容滤波器，具体的卷状电容的个数以及卷状电容的连接方式，可以根据实际情况进行设定，本发明实施例对此不进行限制。

此外，上述绝缘介质层可以是电容器纸，或者电解纸等材质，可以在电容极板，以及卷制时每圈电容极板之间形成绝缘层。上述固定带可以是密封胶带、绑扎带或绝缘纸等材质，可以对卷制状态下的电容极板和绝缘介质层起到固定作用，具体卷状电容的电容极板、绝缘介质层和固定带的材质，还可以根据实际情况进行选定，本发明实施例对此不进行限制。

在进行变压器模块的实际生产过程中，卷状电容滤波器与变压器模块的线圈套设连接。

具体地，当卷状电容滤波器的径向尺寸小于变压器模块的线圈的径向尺寸时，卷状电容滤波器套设在线圈的内部；

当卷状电容滤波器的径向尺寸大于变压器模块的线圈的径向尺寸时，卷状电容滤波器套设在所述线圈的外部。

为了便于理解，图3示出了一种滤波变压器的外形示意图。在图3中，以上述卷状电容滤波器套设在线圈的内部为例进行说明，并且，在图3中，对其中一个线圈进行剖面处理。

具体地，该滤波变压器的变压器模块选用三相变压器，由于选用的卷状电容滤波器的径向尺寸小于变压器模块的线圈的径向尺寸，因此，卷状电容滤波器的电容极板可以套设在线圈的铁芯306上。

在图3所示的滤波变压器的外形示意图中，滤波变压器还包括线圈引出线302、铁芯框架304以及铁芯底座308。

在实际使用时，为了便于使卷状电容滤波器可以固定套设在线圈的铁芯上，可以在线圈底座上设置固定槽，如图3所示的固定槽310，用于固定上述卷状电容滤波器，通常，该固定槽的径向尺寸与卷状电容滤波器的径向尺寸相匹配，以便于将卷状电容滤波器的电容极板嵌入到固定槽中，以对卷状电容滤波器进行固定，进而增加滤波变压器的稳定性。

具体的变压器模块的类型、规格和型号以及变压器模块和卷状电容滤波器的套制方式，可以根据实际情况进行选定，本发明实施例对此不进行限制。

值得说明的是，上述线圈可以为变压器模块的初级绕组和/或次级绕组的一个或多个，具体的线圈的个数和位置，也可以根据实际情况进行设定，本发明实施例对此不进行限制。

当上述卷状电容滤波器与线圈套设完成后，需要将卷状电容滤波器与线圈并联连接，具体地，可以将卷状电容滤波器的电容极板经引线分别连接至线圈的首尾两端，实现滤波器与线圈的并联。图4示出了一种滤波变压器的连接示意图，以电容滤波器与一个线圈并联连接为例进行说明。由图4可以看出，电容滤波器的电容极板分别通过各自的引线连接至线圈的两端，具体地，电容极板1通过引线连接至线圈的a端，电容极板2通过引线连接至线圈的x端，形成滤波器与线圈的并联状态。

对应于图4所示的连接示意图，图5还示出了一种线圈绕制示意图，其中，在图5所示的线圈绕制示意图中，示出了电容极板在线圈的内侧的实施方式，为了便于说明，图5中仅仅示出了一个电容和一个线圈的示意图。在其他实施方式中，上述电容极板还可以在线圈的外侧绕制，具体以实际使用情况为准，本发明实施例对此不进行限制。

在实际使用时，在绕制上述线圈之前，可以将两个电容极板进行卷制，构成电容的两级，对于电容极板在线圈的内侧的情形，可以将两个电容极板直接卷制在线圈的铁芯上，然后电容极板与线圈并绕，使滤波器嵌入到变压器模块中，形成带有滤波功能的变压器，使得变压器后期使用时无需在单独安装变压器，同时也避免了后期维护的环节，有效降低了人力和物力的消耗。

具体地，在卷状电容滤波器卷制过程中，采用与线圈相同的设计标准进行电容滤波器的卷制，并将卷状电容滤波器与变压器模块的线圈进行套制成为一个整体，这样的设计和制作方式使得卷状电容滤波器与变压器模块同寿命，不需要对卷状电容滤波器进行后期维护，减少了维护成本。

进一步，由于变压器模块的主要特性为电感特性，因此，变压器模块的线圈可以视为电感，将变压器模块的线圈和卷状电容滤波器并联连接的方式可以构成了基本的lc滤波电路，当所构成的lc滤波电路的感性和容性相当时，可以在滤波变压器的回路中出现lc谐振，即可实现对电信号的谐波滤除。

此外，由于电力系统中用电设备在使用时会产生无功功率，该无功功率通常是电感性的，在变压器模块中增加电容滤波器，可以使电容滤波器在滤波的同时，辅助进行无功功率补偿。

在实际生产过程中，卷状电容滤波器的电容值需要参考变压器模块的电感情况和需要滤除的谐波频率来具体设定，卷状电容滤波器的尺寸大小决定了卷状电容滤波器的电容值。

通常，卷状电容滤波器的电容值c由卷状电容滤波器的极板面积s、绝缘介质的介电常数ε和绝缘介质层的厚度d决定，具体关系式为：

由上式可知，增加电容极板绕制的层数可以增加极板面积，进而增加电容值。

具体卷状电容滤波器的高度即电容极板的宽度，可以根据实际情况进行设定，本发明实施例对此不进行限制。

为了应对不同的用电设备或供电末端的具体情况，改善滤波质量，提高滤波效果，还可以在滤波变压器上增加一个电抗器。

具体地，在上述图1所示的滤波变压器的基础上，本发明实施例还提供了另一种滤波变压器。

参考图6所示的另一种滤波变压器的结构示意图。其中，滤波变压器还包括电抗器40，该电抗器串联在滤波器所在支路上。

具体实现时，该电抗器为可调电感。

该可调电感可以根据实际滤波需要，调节自身电感值，对电压信号的滤波效果进行优化。

可调电感与卷状电容滤波器配合使用，可以进一步扩大滤波变压器的适用范围。

针对图6所示的另一种滤波变压器的结构示意图，为了便于理解，本发明实施例提供了另一种滤波变压器的连接示意图，图7为另一种滤波变压器的连接示意图。

可调电感l1与卷状电容滤波器串联后形成串联支路，该串联支路再与变压器模块的线圈并联连接，构成滤波变压器。

值得说明的是，该可调电感的型号及其具体放置位置，可以根据实际情况进行设定，本发明实施例对此不进行限定。

在具体实施时，滤波变压器的生产使用者根据实际的需要将上述可调电感替换为具有固定电感值的电感器，具体地，在上述滤波变压器具体生产时，也可以预先对滤波变压器的电抗值和滤波器的电容值进行计算，结合上述滤波变压器的具体使用环境，获得需要滤波的滤波频率。基于此滤波频率，计算得到需要附加增添的电感器的电感值。该电感器的型号及其具体放置位置，可以根据实际情况进行设定，本发明实施例对此不进行限定。

综上，本发明实施例提供的滤波变压器具有以下的有益效果：

(1)将卷状电容滤波器与变压器模块并联连接在进行电压变换的同时，不但具有滤除高次谐波的功能，还可以对无功功率进行功率补偿，无需在变压器使用中额外配置滤波电路。

(2)采用将卷状电容滤波器与变压器模块的线圈套设连接，可以使得卷状电容滤波器与变压器模块同寿命，降低了卷状电容滤波器的后期维护。

(3)利用可调电感对滤波变压器的电抗值进行微调，可以提高滤波变压器的滤波效率，扩大了滤波变压器的适用范围。

综上，本发明实施例提供的滤波变压器无需额外匹配滤波电路且无需反复维护，减少了配电网的后期维护工作量，提高了工作人员的工作效率，具有广泛的适用性和实用性。

实施例二：

在上述实施例的基础上，本发明实施例还提供了一种供电系统，该系统配置有上述实施例一所述的滤波变压器。

本发明实施例提供的供电系统与上述实施例提供的滤波变压器具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

本发明实施例所提供的供电系统，其实现原理及产生的技术效果和前述滤波变压器的实施例相同，为简要描述，系统实施例部分未提及之处，可参考前述实施例中相应内容。

另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

最后应说明的是：以上实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。