新型結構的24脈波整流變壓器

《新型結構的24脈波整流變壓器》是特變電工衡陽變壓器有限公司於2010年12月14日申請的專利，該專利的公布號為CN102570859A，授權公布日為2012年7月11日，發明人是王亞欽、胡玉建、易梅生、符以平。

一種新型結構的24脈波整流變壓器，將一個調變器身和四個整變器身安裝在同一個油箱內，由一個調變器同時給四個整變器供電，每個整變高壓移相輸出6脈波，四個整變高壓移相輸出24脈波，組成該發明的單台24脈波整流變壓器。該發明集成程度高，變壓器成本低，整流系統最佳化節省，減少了變壓器占用的空間，簡化了用戶一次側進線，成本低，用戶投資少。

2020年7月14日，《新型結構的24脈波整流變壓器》獲得第二十一屆中國專利獎優秀獎。

（概述圖為《新型結構的24脈波整流變壓器》摘要附圖）

基本介紹

• 中文名：新型結構的24脈波整流變壓器
• 申請人：特變電工衡陽變壓器有限公司
• 申請日：2010年12月14日
• 申請號：2010105862444
• 公布號：CN102570859A
• 公布日：2012年7月11日
• 發明人：王亞欽、胡玉建、易梅生、符以平
• 地址：湖南省衡陽市雁峰區白沙洲
• Int. Cl.：H02M7/06(2006.01)I、H01F27/30(2006.01)I、H01F27/28(2006.01)I
• 代理機構：長沙正奇專利事務所有限責任公司
• 代理人：魏國先
• 類別：發明專利

專利背景

整流裝置的單嚮導電作用，引起整流變壓器交變磁場波形的畸變。即使供電電網電壓為理想的正弦波，整流裝置從交流電網取用的電流也是非正弦形的。受整流裝置諧波電源污染的電網電壓反過來對整流裝置從系統中取用的電流波形又有影響。畸變的大小決定於直流容量占電網容量的比例和流入電網中的諧波電流的頻率，即諧波次數。為了有效消除或減輕整流裝置的諧波對電網的影響，必須按有關要求採取抑制和消除諧波的措施。抑制諧波有效辦法之一是通過對整流變壓器高壓側（調變高壓側或整變高壓側均可）進行移相增加脈波數。這種辦法可以基本上消除幅值較大的低次諧波。

2010年前一般情況下為了達到24脈波和48脈波等更多脈波數，行業中均採用2台或多台12脈波整流變壓器組合來實現。這種由單台12脈波組合而成的系統，變壓器成本高，因為每台變壓器均需一個開關和一個調變器身及一個冷卻器。同時現場安裝需要的空間大，安裝複雜時間長。從而整體系統成本高，用戶投資大。

發明內容

專利目的

《新型結構的24脈波整流變壓器》的目的是提供一種變壓器集成程度高，變壓器成本低、整體系統最佳化節省、用戶投資少的新型結構的24脈波整流變壓器。

技術方案

《新型結構的24脈波整流變壓器》採用的技術方案是：這種新型結構的24脈波整流變壓器，將一個調變器身和四個整變器身安裝在同一個油箱內，由一個調變器同時給四個整變器供電，每個整變高壓移相輸出6脈波，四個整變高壓移相輸出24脈波，組成單台24脈波整流變壓器。

上述技術方案中，調變器身由基本線圈和調壓線圈組成，繞組排列位置從鐵心到外依次為基本線圈——調壓線圈，基本線圈通過高壓套管與電網相連，調壓線圈與開關相連，開關與基本線圈末端相連，基本線圈首端和調壓線圈另一端作為調變高壓輸出端。

上述技術方案中，整變器由移相線圈、高壓線圈和低壓線圈組成，繞組排列從鐵心到外依次為移相線圈——高壓線圈——低壓線圈，高壓線圈首端與調變器身的基本線圈首端相連，高壓線圈的末端與移相線圈的末端相連，移相線圈首端與調壓線圈相連；低壓線圈三相聯接成兩個正、反三角形接法，兩組低壓相位角相差120°，組成成兩個獨立的工作組。

上述技術方案中，高壓線圈和移相線圈兩線圈的電壓矢量和等於調壓線圈和基本線圈兩線圈的矢量之和。

《新型結構的24脈波整流變壓器》的技術方案是提高單台整流變壓器的脈波數，將原有技術由2台單台12脈波整流變壓器組合的系統改為由單台24脈波整流變壓器。原單台12脈波整流變壓器是由一個調變器身和二個整變器身來實現。而該發明的單台24脈波整流變壓器由一個調變器身和四個整變器身來實現。

調變器身由基本線圈和調壓線圈組成，基本線圈通過高壓套管與電網相連，從電網中獲取電流電壓。調壓線圈與開關相連，通過開關改變線圈匝數從而調節電壓高低。

整變器身由移相線圈、高壓線圈和低壓線圈組成，繞組排列位置從鐵心到外依次為移相線圈——高壓線圈——低壓線圈。工作原理：高壓線圈與調變器身的基本線圈相連，然後通過移相線圈對高壓電壓進行移相，從而使低壓電壓角度不同於電網的電壓。

改善效果

《新型結構的24脈波整流變壓器》和2010年前的技術相比，具有顯著的特點和效果：

改善效果

從以上對比可以得出：該發明的單台24脈波整流變壓器比原有技術單台12脈波整流變壓器具有無可比擬的優越性。同樣在實現48、72和96脈波整流方式系統時該發明的單台24脈波整流變壓器比由單台12脈波整流變壓器仍然具有優越性。因此，該發明變壓器集成化程度高、降低了變壓器的成本，減少了變壓器占用的空間，簡化了用戶一次側進線，整體系統最佳化、成本低，用戶投資少，增加了企業競爭力。

附圖說明

圖1為《新型結構的24脈波整流變壓器》結構示意圖；

圖2為《新型結構的24脈波整流變壓器》電路原理圖。

附圖示注說明：1——整變器身，2——高壓套管，3——調變器身，4——開關，5——冷卻器，6——基本線圈，7——整變器身，8——調壓線圈，9——高壓線圈，10——移相線圈，11——低壓線圈，12——C相調壓線圈， 13——B相調壓線圈，14——A相調壓線圈，15——有載分接開關C相， 16——有載分接開關B相，17——有載分接開關A相， 18——第一低壓線圈，19——第二低壓線圈，20——第三低壓線圈， 21——第四低壓線圈，22——第五低壓線圈，23——第六低壓線圈。

技術領域

《新型結構的24脈波整流變壓器》涉及變壓器技術領域，具體涉及一種新型結構的24脈波整流變壓器，適用於24、48、72和96脈波整流方式系統的變壓器。

權利要求

1.一種新型結構的24脈波整流變壓器，其特徵在於：將一個調變器身和四個整變器身安裝在同一個油箱內，由一個調變器同時給四個整變器供電，每個整變高壓移相輸出6脈波，四個整變高壓移相輸出24脈波，組成單台24脈波整流變壓器。

2.根據權利要求1所述的新型結構的24脈波整流變壓器，其特徵在於：調變器身由基本線圈和調壓線圈組成，繞組排列位置從鐵心到外依次為基本線圈——調壓線圈，基本線圈通過高壓套管與電網相連，調壓線圈與開關相連，開關與基本線圈末端相連，基本線圈首端和調壓線圈另一端作為調變高壓輸出端。

3.根據權利要求1所述的新型結構的24脈波整流變壓器，其特徵在於：整變器由移相線圈、高壓線圈和低壓線圈組成，繞組排列從鐵心到外依次為移相線圈——高壓線圈——低壓線圈，高壓線圈首端與調變器身的基本線圈首端相連，高壓線圈的末端與移相線圈的末端相連，移相線圈首端與調壓線圈相連；低壓線圈三相聯接成兩個正、反三角形接法，組成兩個獨立的工作組。

4.根據權利要求1所述的新型結構的24脈波整流變壓器，其特徵在於：高壓線圈和移相線圈兩線圈的電壓矢量和等於調壓線圈和基本線圈兩線圈的電壓矢量之和。

實施方式

參見圖1、圖2，《新型結構的24脈波整流變壓器》將原來由2台單台12脈波整流變壓器組合的系統改為單台24脈波整流變壓器。原單台12脈波整流變壓器是由一個調變器身和二個整變器身來實現的。該發明的單台24脈波整流變壓器由一個調變器身和四個整變器身來實現。

調變器身由基本線圈和調壓線圈組成，繞組排列位置從鐵心到外依次為基本線圈——調壓線圈。工作原理：基本線圈通過高壓套管與電網相連，從電網中獲取電流電壓。調壓線圈與開關相連，通過開關改變線圈匝數從而改變電壓高低。

整變器身由移相線圈、高壓線圈和低壓線圈組成，繞組排列位置從鐵心到外依次為移相線圈——高壓線圈——低壓線圈。工作原理：高壓線圈與調變器身的基本線圈相連，然後通過移相線圈對高壓電壓進行移相，從而使低壓電壓角度不同於電網的電壓。

《新型結構的24脈波整流變壓器》通過整變高壓移相輸出6脈波，得到一個6脈波整變，然後再將4台不同移相角度的6脈波整變和一個調變器身放在同一個油箱內，組合在一起。如圖1所示，由一個調變同時給四個6脈波整變供電，從而實現單台24脈波。

參見圖2，調變器身的基本線圈首端通過套管與電網相接，調壓線圈通過開關的轉換改變線圈匝數，從而改變調壓線圈和基本線圈兩線圈的電壓矢量和，達到改變低壓輸出電壓。而整變器身的高壓線圈首端與調變器身的基本線圈首端相連，移相線圈末端與高壓線圈末端相連，然後移相線圈首端與調壓線圈相連，即高壓線圈和移相線圈兩線圈的電壓矢量和等於調壓線圈和基本線圈兩線圈的電壓矢量和。低壓線圈三相聯接成兩個正、反的三角形接法，使得兩組低壓相位角相差120°，組合成兩個獨立的工作組，實現6脈波。這樣由一個移相線圈、高壓線圈和低壓線圈組合成一個6脈波整變器身。通過改變移相線圈和高壓線圈的匝數從而改變移相角度，這樣，就實現另一移相角度的6脈波整變器身。《新型結構的24脈波整流變壓器》就是將4台不同移相角度的6脈波整變和一個調變器身放在同一個油箱內，組合在一起。如圖2所示，由一個調變同時給四台不同移相6脈波整變供電，從而實現單台24脈波。

參見圖2，《新型結構的24脈波整流變壓器》包括一個調變器身3和四個整變器身7，調變器身包括三個基本線圈CgZg、BgYg、AgXg和三個調壓線圈：C相調壓線圈12、B相調壓線圈13，A相調壓線圈14以及三相有載分接開關：有載分接開關C相15、有載分接開關B相16、有載分接開關A相17，調壓線圈8與分接開關相連，分接開關與基本線圈6的下端相連，並連線至電網O端，如圖2所示，C相調壓線圈12的抽頭與有載分接開關C相15相連，有載分接開關C相15與基本線圈CgZg下端相連；B相調壓線圈13的抽頭與有載分接開關B相16相連，有載分接開關B相16與基本線圈BgYg下端相連；A相調壓線圈14的抽頭與有載分接開關A相17相連，有載分接開關A相17與基本線圈AgXg下端相連；這樣，調變器身的每相輸出電壓為調壓線圈和基本線圈兩線圈的電壓矢量之和。

參見圖2，《新型結構的24脈波整流變壓器》還包括四個整變器身7，每個整變器身包括有三組高壓線圈9和三組移相線圈10以及低壓線圈11，高壓線圈末端與移相線圈末端相連。如圖2所示，以第一個整變器身為例說明其連線關係：A相高壓線圈A1X1的末端與C相移相線圈C2Z2的末端相連；B相高壓線圈B1Y1的末端與A相移相線圈A2X2的末端相連；C相高壓線圈C1Z1與B相移相線圈B2Y2的末端相連。而高壓線圈的首端與調壓線圈的輸出端相連；這樣就構成了高壓線圈和移相線圈兩線圈的電壓矢量之和等於調壓線圈和基本線圈兩線圈的電壓矢量之和。以此類推，其它的第二整變器身、第三整變器身、第四整變器身的結構和連線關係相同。

參見圖2，《新型結構的24脈波整流變壓器》的每個整變器身7還包括6組低壓線圈，四個整變器身就包括有24組低壓線圈，低壓線圈的三相聯接成兩個正、反的三角形接法，使得兩組低壓相位角相差120°，組合成兩個獨立的工作組，實現6脈波。以第一個整變器的6組低壓線圈為例，其連線關係如下：A相的第一低壓線圈18首端與B相的第三低壓線圈20的末端相連，而B相的第三低壓線圈20首端與C相的第五低壓線圈22末端相連，C相的第五低壓線圈22首端與A相第一低壓線圈18的末端相連，這樣就組成了一個正三角形接法。在第一整變器內還有三組低壓線圈聯接組成了一個反三角形接法，具體是：A相的第二低壓線圈19首端與C相第六低壓線圈23末端相連，而C相第六低壓線圈23的首端與B相第四低壓線圈21的末端相連，B相第四低壓線圈21的首端與A相第二低壓線圈19末端相連，以此構成一個反三角形接法，兩個三角形的連線是互相獨立的。

圖2的24組低壓線圈的24脈波輸出外接整流櫃，24組低壓線圈輸出端子為c1，z2，b1，y2，a1，x2，c3，z4，b3，y4，a3，x4，c5，z6，b5，y6，a5，x6，c7，z8，b7，y8，a7，x8。

榮譽表彰

2020年7月14日，《新型結構的24脈波整流變壓器》獲得第二十一屆中國專利獎優秀獎。