一种应用于电力电子变压器的单相中频变压器
阅读说明：本技术 一种应用于电力电子变压器的单相中频变压器 (Be applied to single-phase intermediate frequency transformer of power electronic transformer ) 是由 顾小虎 高�浩 潘明 张士岩 卢倩倩 胡海 于 2021-01-11 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单相中频变压器,包括一次绕组、二次绕组和铁芯,其中一次绕组、二次绕组和铁芯相互绝缘,铁芯材料为纳米晶,一次绕组和二次绕组在铁芯上对称绕制,一次绕组和二次绕组均采用利兹线绕制。使用环氧树脂将变压器整体灌封。本发明应用于电力电子变压器,解决现有技术中无法满足中频变压器标准漏感值的问题。(The invention discloses a single-phase intermediate frequency transformer applied to a power electronic transformer, which comprises a primary winding, a secondary winding and an iron core, wherein the primary winding, the secondary winding and the iron core are mutually insulated, the iron core is made of nanocrystalline, the primary winding and the secondary winding are symmetrically wound on the iron core, and the primary winding and the secondary winding are wound by litz wires. And (5) encapsulating the whole transformer by using epoxy resin. The invention is applied to the power electronic transformer and solves the problem that the standard leakage inductance value of the medium-frequency transformer cannot be met in the prior art.)
技术领域
本发明属于电力电子变压器技术领域，具体涉及一种应用于电力电子变压器的单相中频变压器。
背景技术
目前国内采用铁心油浸式配电系统变压器，其主要优点：制作工艺简单、运行可靠和能量转换效率较高；缺点：体积大、设备笨重、矿物油引起环境污染问题且不易维护，不能维持副方电压恒定，铁芯饱和时造成电压电流的波形畸变而产生谐波，负载波动对网侧产生影响，需配备继电保护措施等等。
随着大功率电力电子器件及其控制技术的发展，电力电子变换技术在改善直流驱动性能、提高各类电源性能和节约能源方面起到了积极和重要的作用，随着大功率电力电子器件及其控制技术的发展，电力电子变换技术在改善直流驱动性能、提高各类电源性能和节约能源方面起到了积极和重要的作用。近几年出现一种新型变压器，通过电力电子变换技术实现电力系统中的电压变换和能量传递的新型变压器，该变压器为固态变压器，又称电力电子变压器(Electronic Power Transformer，EPT)，是一种通过电力电子变换技术实现电力系统中的电压变换和能量传递的新型变压器，原、副边电压采用中频变压器隔离保护。作为一种新型的能量转换设备，与传统变压器相比，电力电子变压器具有体积小，重量轻，空载损耗小，不需要绝缘油等优点。由于大容量高频电力电了技术的快速发展，这种新型变压器必将在电力系统和实际生活中大范围应用。
中频变压器是电力电子变压器重要的部件，电力电子变压器依靠中频变压器实现电压变换和能量传递，而中频变压器的漏感值是能量传递的重要参数，过大的漏感会导致变压器损耗增加，反之会影响能量传递的性能。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供了一种应用于电力电子变压器的单相中频变压器，解决了现有变压器损耗大的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种应用于电力电子变压器的单相中频变压器，包括一次绕组、二次绕组和铁芯，其中一次绕组、二次绕组和铁芯相互绝缘，一次绕组和二次绕组在铁芯上对称绕制；
铁芯材料为纳米晶，一、二次绕组采用利兹线绕制。
进一步的，所述铁芯为环形。
进一步的，所述铁芯为矩形。
进一步的，采用绝缘灌封材料对变压器整体灌封。
进一步的，铁芯外侧包裹有外壳。
进一步的，在一、二次绕组之间或同一绕组内部绕线之间保留有空隙。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明中采用纳米晶铁芯和利兹线绕组，铁芯磁导率高，降低了激磁功率，减小了铜损和铁损，从而减少中频变压器的空载损耗和负载损耗，提升设备整体工作效率。
附图说明
图1是本发明单相中频变压器的原理示意图；
图2是环形铁芯对应变压器的结构示意图；
图3是方形铁芯对应变压器的结构示意图。
图中标号：1、一次绕组；2、二次绕组；3、空隙；4、铁芯。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
本发明的一种应用于电力电子变压器的单相中频变压器，输入电源频率(中频)范围在150Hz-5000Hz，变压器的电路框架如图1所示，包括一次绕组1、二次绕组2和铁芯4，其中一次绕组1、二次绕组2和铁芯4相互绝缘，一次绕组1和二次绕组2在铁芯4上对称绕制。
铁芯4为环形、矩形、跑道型或椭圆形铁芯，不限于本发明中列举的形状。铁芯材料为纳米晶或其他高导磁材料，纳米晶静态初始导磁率可高达12万～14万，已知变压器噪声和铁芯材料本身磁致伸缩系数有关系，本发明采用的纳米晶降低了磁致伸缩系数，因此可以降低变压器噪声，同时也降低变压器空载损耗。
一次绕组1和二次绕组2均采用利兹线绕制，根据集肤深度计算公式其中f为频率，μ为磁导率，ξ为电导率。本发明采用的利兹线线径很小，远小于集肤深度，因此大大削弱集肤效应造成的涡流损耗，因此降低了集肤效应造成的绕组损耗。一、二次绕组做基本绝缘处理。
本发明中采用纳米晶铁芯和利兹线绕组，铁芯磁导率高，降低了激磁功率，减小了铜损和铁损，从而减少中频变压器的空载损耗和负载损耗，提升设备整体工作效率。
优选的，铁芯4外侧包裹有外壳，用于支撑绕线受力。
优选的，一次绕组和二次绕组在对称位置绕制，图2和图3分别是本发明提供的环形铁芯和方形铁芯结构示意图。绕线在绕制时，根据不同漏感值要求，在一、二次绕组之间或同一绕组内部绕线之间保留一定空隙3，用来保证达到一定漏感值。变压器漏感主要集中在一二次绕组之间，主要与绕组辐向面积和一二次绕组距离有关，因此可以通过控制一二次绕组距离来控制漏感值。
为了绝缘，防腐蚀，保护内部电路，使用环氧树脂或其他类似绝缘灌封材料进行整体灌封，绕组和铁芯做基本绝缘处理，有效提高耐压等级。既可以满足一次侧的耐压需求，又可以提高变压器散热效率。
本发明应用于电力电子变压器，解决现有技术中无法满足中频变压器标准漏感值的问题。
上述实施方式中，本发明的变压器应用到中频变压器上，作为其他实施方式，也可以应用到高频变压器和低频变压器上。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
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