阅读说明：本技术 一种应用于电力电子变压器的三相高频变压器 (Three-phase high-frequency transformer applied to power electronic transformer ) 是由 范建华 徐鹏飞 肖汝腾 王庆园 于晓强 张建 李伟 吴雪梅 卢峰 林志超 程艳艳 于 2020-06-10 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种应用于电力电子变压器的三相高频变压器,包括三相高压绕组、三相低压绕组、三相共轭铁芯,其中低压绕组和铁芯相互绝缘,三相低压绕组分别绕制在三个铁芯中柱上,各相高压绕组通过环氧树脂或其他绝缘材料与低压绕组、铁芯相互绝缘,绕制在对应低压绕组的同一铁芯中柱上,三个铁芯中柱相互连接形成两个共用的铁芯轭,三个铁芯中柱和两个共用铁芯轭共同组成三相共轭铁芯。三相低压绕组通过串联或者并联方式连接在一起。本发明应用于电力电子变压器,解决现有技术中无法满足的变压器铁芯重量,损耗及低压模组二倍频电流的问题。(The invention discloses a three-phase high-frequency transformer applied to a power electronic transformer, which comprises a three-phase high-voltage winding, a three-phase low-voltage winding and a three-phase conjugate iron core, wherein the low-voltage winding and the iron core are mutually insulated, the three-phase low-voltage winding is respectively wound on three iron core center columns, each phase of high-voltage winding is mutually insulated with the low-voltage winding and the iron core through epoxy resin or other insulating materials and is wound on the same iron core center column corresponding to the low-voltage winding, the three iron core center columns are mutually connected to form two shared iron core yokes, and the three iron core center columns and the two shared iron core yokes jointly. The three-phase low-voltage windings are connected together in series or in parallel. The invention is applied to power electronic transformers, and solves the problems of the weight and the loss of the transformer iron core and the double frequency current of a low-voltage module which can not be met in the prior art.)

一种应用于电力电子变压器的三相高频变压器

技术领域

本发明属于交直流配电网、电力电子技术和电力系统领域，特别涉及应用于电力电子变压器的高频变压器。

背景技术

传统工频变压器具有体积大、损耗高、故障响应速度慢、波形易畸变等缺点，已无法满足建设坚强智能电网的需求。作为新型配电设备的电力电子变压器，没有传统变压器的上述缺点，并实现电力变换、强电隔离、动态电能调节等多种功能，满足智能电网的需求。

电力电子变压器通常采用模块级联拓扑，一般由高压模组、高频变压器、低压模组等组成。目前高频变压器采用单相结构，铁芯使用U型、E型或者环形，铁芯利用率低，体积、重量、损耗、成本都比较高。电力电子变压器为保证与电网接入端的高功率因数，电流要和电压同相位，高压模组会产生二倍频电流，并且同时存在于高频变压器和低压模组内，增加导通电流的有效值，从而增加整机损耗。

发明内容

本发明的目的是提供一种应用于电力电子变压器的三相高频变压器，用于解决现有技术中无法满足的变压器铁芯重量，损耗及低压模组二倍频电流的问题。

本发明的技术方案是：一种应用于电力电子变压器的三相高频变压器，其特征在于，包括三相高压绕组、三相低压绕组、三相共轭铁芯，其中低压绕组和铁芯相互绝缘，三相低压绕组分别绕制在三个铁芯中柱上，各相高压绕组通过环氧树脂或其他绝缘材料与低压绕组、铁芯相互绝缘，绕制在对应低压绕组的同一铁芯中柱上，三个铁芯中柱相互连接形成两个共用的铁芯轭，三个铁芯中柱和两个共用铁芯轭共同组成三相共轭铁芯，三相低压绕组通过串联或者并联方式连接在一起。

优选地，所述高频变压器采用三相共轭铁芯，减少铁芯中柱和铁芯轭的用量，在相同的铁芯截面积下，三相铁芯较单相铁芯总重量和总损耗都会降低。

优选地，所述三相低压绕组可以通过串联或者并联方式实现汇流，二倍频电流相互抵消，不会流入低压模组，减小低压模组电流，从而减小低压模组损耗。

本发明的有益效果是：采用三相共轭铁芯，减少铁芯中柱和铁芯轭的用量，在相同的铁芯截面积下，三相铁芯较单相铁芯总重量和总损耗都会降低。三相低压绕组可以通过串联或者并联方式实现汇流，二倍频电流相互抵消，不会流入低压模组，减小低压模组电流，从而减小低压模组损耗。

附图说明

图1是本发明三相高频变压器的结构示意图；

图2是本发明三相高频变压器的外形示意图；

图中所示标号：1、高压绕组；2、低压绕组；3、铁芯轭；4、铁芯中柱。

具体实施方式

目前电力电子变压器中使用的高频变压器均为单相变压器，铁芯使用U型、E型或者环形，铁芯利用率低，铁芯损耗、体积和成本都比较高。同时二倍频电流存在整个系统里，即从高压模组到高频变压器再到低压模组，使电流有效值增加，导致损耗增加。

针对上述问题，本发明提供一种应用于电力电子变压器的三相高频变压器，图1为应用于电力电子变压器的三相高频变压器的结构示意图，包括三相高压绕组、三相低压绕组、三相共轭铁芯，其中低压绕组和铁芯相互绝缘，三相低压绕组分别绕制在三个铁芯中柱上，各相高压绕组通过环氧树脂或其他绝缘材料与低压绕组、铁芯相互绝缘，绕制在对应低压绕组的同一铁芯中柱上，三个铁芯中柱相互连接形成两个共用的铁芯轭，三个铁芯中柱和两个共用铁芯轭共同组成三相共轭铁芯。三相低压绕组通过串联或者并联方式连接在一起。外形如图2所示。

具体的，本发明对电力电子变压器中的高频变压器进行优化设计，高频变压器采用三相共轭铁芯，减少铁芯中柱和铁芯轭的用量，三相铁芯较单相铁芯总重量和总损耗都会降低，从而降低高频变压器空载损耗，提升设备整体效率。

三相低压绕组可以通过串联或者并联方式实现汇流，二倍频电流相互抵消，不会流入低压模组，减小低压模组电流，从而减小低压模组损耗。

上述实施方式中，本发明的三相高频变压器应用到电力电子变压器领域，作为其他实施方式，也可以应用到交直流配电网、电力电子技术和电力系统领域。

上述实施方式中，本发明的三相变压器应用到高频变压器上，作为其他实施方式，也可以应用到低频变压器和中频变压器上。

以上给出了具体的实施方式，但本发明不局限于以上所描述的实施方式。本发明的基本思路在与上述基本方案，对本领域技术人员而言，根据本发明的指导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围内。