一種應用于船舶電力系統的船載12脈波整流變壓器的制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種應用于船舶電力系統的船載12脈波整流變壓器，由兩個帶并聯型三角形接法的感應濾波屏蔽型繞組的6脈波整流變壓器組成，每個6脈波整流變壓器上分別帶有兩套集成式電抗繞組作為濾波線性電抗器，所述集成式電抗繞組分別由匝數相等、繞向相反、相互串聯的兩段子繞組構成，并與對應相的變壓器繞組繞制在同一鐵芯柱上。本發明具有適用于船體空間受限、減小整流設備總體積，改善船舶供電側電能質量、抑制諧波電流對整流變壓器的不良影響等優點。
【專利說明】
一種應用于船舶電力系統的船載12脈波整流變壓器
技術領域
[0001 ]本發明涉及一種應用于船舶電力系統的船載12脈波整流變壓器。
【背景技術】
[0002]電力推進是當前船舶推進最有效率的方式，與過去的機械推動方式相比，在動力效率、燃料節約和船舶操控性等方面具有很大技術優勢。隨著電力電子技術的發展，電力電子裝置廣泛應用于船舶電力推進系統，在提升該推進系統性能的同時，也給該系統帶來了諧波污染等問題。在多種船舶類型中，12脈波整流器通過與整流變壓器的配合將發電機輸出的交流電轉化成直流電，為下游系統提供電能。與6脈波系統相比，12脈波系統能有效清除低次諧波對供電側的影響，然而仍然需要濾波器以進一步改善電能質量。在傳統方案中，濾波器往往安裝在供電側，但是，這種方式仍不能阻止諧波電流對整流變壓器本身的危害，即采用供電側濾波方案，諧波電流仍能流經各個整流變壓器從而對變壓器造成諸如損耗、振動和噪音等不良影響。針對上述問題，并考慮船舶本體空間和設備尺寸大小有嚴格限制的特點，提出一種濾波電抗集成的感應濾波繞組并聯型船載12脈波整流變壓器方案，具有改善船舶供電側電能質量、抑制諧波電流對整流變壓器的不良影響(如降低噪音等)和適用于船體空間受限、減小整流設備總體積等的技術特點。

【發明內容】

[0003]本發明所要解決的技術問題是，針對現有技術不足，提供一種應用于船舶電力系統的船載12脈波整流變壓器。
[0004]為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是:一種應用于船舶電力系統的船載12脈波整流變壓器，包括上橋6脈波整流變壓器和下橋6脈波整流變壓器;所述上橋6脈波整流變壓器的原邊繞組、副邊繞組、感應濾波繞組分別為星形、星形、三角形連接;所述上橋6脈波整流變壓器上帶有兩套濾波線性電抗器，且同一相的兩套濾波線性電抗器的繞組與所述上橋6脈波整流變壓器的同一相的原邊繞組、副邊繞組、感應濾波繞組繞制中同一鐵心柱上;所述下橋6脈波整流變壓器的原邊繞組、副邊繞組、感應濾波繞組分別為星形、三角形、三角形連接;所述下橋6脈波整流變壓器的感應濾波繞組與所述上橋6脈波整流變壓器的副邊繞組相連;所述下橋6脈波整流變壓器上帶有兩套濾波線性電抗器，且同一相的兩套濾波線性電抗器的繞組與所述下橋6脈波整流變壓器的同一相的原邊繞組、副邊繞組、感應濾波繞組繞制中同一鐵心柱上。
[0005]所述濾波線性電抗器由匝數相等、繞向相反、相互串聯的兩段子繞組構成。
[0006]與現有技術相比，本發明所具有的有益效果為:本發明將11和13次濾波電抗器集成在變壓器上，能有效減小船載12脈波整流變壓器組及配套獨立的11和13次濾波電抗器的總體積，適用于船載裝備空間受限的場合。并聯的三角接感應濾波繞組可抵消流經12脈波變壓器組中單個6脈波整流變壓器的3、5、7、17、19等次數的諧波電流，配套的集成濾波電抗的11和13次無源濾波器可降低11和13次諧波電流，因此可有效削弱整流變壓器鐵芯內的3、5、7、11、13、17、19等次數的諧波電流，能夠有效降低因諧波磁通而引起的變壓器鐵芯在損耗、溫升、振動噪音等方面的不良影響;本發明可以改善船舶供電側電能質量、抑制諧波電流對整流變壓器的不良影響(如降低噪音等)和適用于船體空間受限、減小整流設備總體積的技術優勢。
【附圖說明】
[0007]圖1為本發明一實施例的電氣接線圖；
圖2為本發明一實施例的變壓器和集成電抗器結構示意圖。
【具體實施方式】
[0008]如圖1所示，I表示濾波電抗集成的感應濾波繞組并聯型船載12脈波整流變壓器的上橋6脈波整流變壓器，其原邊繞組、副邊繞組和感應濾波繞組分別為星形、星形和三角形連接;2表示濾波電抗集成的感應濾波繞組并聯型船載12脈波整流變壓器的下橋6脈波整流變壓器，其原邊繞組、副邊繞組和感應濾波繞組分別為星形、三角形和三角形連接;3和4分別表示上橋和下橋兩個6脈波整流變壓器本體;5、6、7和8分別表示集成在本體3和本體4上的集成濾波電抗器。另外，在圖1中，整流變壓器I和2中的感應濾波繞組相互并聯，組成并聯三角接的濾波繞組;集成濾波電抗5、6、7、8可外接濾波電容器組成無源濾波器以濾除諧波電流。同一相的原邊繞組、副邊繞組、感應濾波繞組和集成濾波電抗繞組是繞制在變壓器鐵芯的同一個芯柱上(即同一鐵芯柱上)ο繞組布置方式見圖2，感應濾波繞組必須放置在原邊繞組和副邊繞組之間，集成濾波電抗繞組可放置在最里層(如圖2)，或最外層(參照圖2，12和13放在9的右邊)。
[0009]整流變壓器中的感應濾波繞組為三角形接法，可為三次諧波電流提供流通回路而濾除諧波，可削弱鐵芯中的三次諧波磁通。12脈波換流變壓器組之間采用濾波繞組相互并聯的方式，能讓5、7、17、19等次諧波電流在各相并聯線路之間因相互抵消而形成流通路徑。此外，若在感應濾波繞組并聯線上連接的由集成濾波電抗和外接濾波電容器組成的11和13次濾波器可為各整流變壓器的11和13次諧波電流提供流通路徑。由于感應濾波繞組為等效零阻抗設計，對于上述諧波電流相當于零阻抗短路環的性質。由于變壓器濾波繞組中的諧波電流是通過鐵芯中由負載側產生的諧波磁通以感應的形式形成的，因此根據零阻抗短路環的磁鏈守恒原理，相反地，這些諧波電流將產生大小相等、極性相反的諧波磁通以抵消鐵芯中原來的諧波磁通。這樣，本發明所述方案能有效阻止負載側的諧波通過電磁感應而進入網側，還可降低由這些諧波磁通引起的換流變壓器鐵芯振動噪音等。
[0010]圖2為單個集成濾波電抗繞組整流變壓器一種實施例的單相結構示意圖，圖中9、
10、11分別為整流變壓器的原邊繞組、副邊繞組和感應濾波繞組，12和13均為集成濾波電抗器繞組。對于整流變壓器本身繞組，感應濾波繞組11放置在原邊繞組9和副邊繞組10之間，通過調節感應濾波繞組13與其它兩個繞組之間的絕緣距離(若在此規定原邊、副邊和感應濾波繞組分別以1、2和3表示，根據《電機學》中的三相變壓器等效短路阻抗計算方法，感應濾波繞組的等效短路阻抗為Z3=(Z13+Z23-Z12)/2。絕緣距離的調整影響I和3之間的短路阻抗Z13、2和3之間的短路阻抗Z23、l和2之間的短路阻抗Z12的大小，因此根據3的等效短路阻抗Z3的計算公式，必定可以調整Z3=0(理論上)，而實際上Z3?O )，可以實現感應濾波繞組的等效短路阻抗零設計，可以極大提高對諧波電流的抑制作用。對于集成濾波電抗繞組，它們均由匝數相等、繞向相反的二段式串聯子繞組構成。而集成濾波電抗繞組在鐵芯中的流通的主磁通為兩段子繞組之和，由于采用了上述的集成繞組結構，因此兩段子繞組在鐵芯中產生的主磁通是大小相等、極性相反的，因而從整體上看，集成濾波繞組的主磁通為零，因而不會通過鐵芯的作用與其它繞組實現電磁耦合，因此可以實現集成濾波電抗繞組與其它繞組的電磁解耦，保證了集成濾波電抗繞組的獨立性，可避免其它繞組對該繞組正常獨立工作的不良影響。由于主磁通的抵消，因此集成濾波電抗繞組的電感由漏磁通所決定，因而其電感具有良好的線性度，可以保證良好的調諧和濾波效果。另外，兩個集成濾波電抗繞組之間還保持了一定的垂直距離(該垂直距離根據變壓器鐵芯的垂直高度(準確地，應該說窗高)和集成電抗器電感值而進行調整的。電感值越大，電抗繞組匝數越大，在輻向尺寸不變的情況下，電抗繞組的軸向垂直高度越大;在變壓器鐵芯窗高不變的情況下，集成電抗繞組的垂直高度越大，則同一鐵芯柱上的兩個集成電抗繞組之間的垂直距離就越小。所以具體的垂直距離是要根據具體情況而定的，且小容量的集成電抗的變壓器一般比大容量的要小)，可以有效降低兩者之間因互漏磁場交疊而產生的耦合作用。
【主權項】
1.一種應用于船舶電力系統的船載12脈波整流變壓器，其特征在于，包括上橋6脈波整流變壓器和下橋6脈波整流變壓器;所述上橋6脈波整流變壓器的原邊繞組、副邊繞組、感應濾波繞組分別為星形、星形、三角形連接;所述上橋6脈波整流變壓器上帶有兩套濾波線性電抗器，且同一相的兩套濾波線性電抗器的繞組與所述上橋6脈波整流變壓器的同一相的原邊繞組、副邊繞組、感應濾波繞組繞制在同一鐵心柱上;所述下橋6脈波整流變壓器的原邊繞組、副邊繞組、感應濾波繞組分別為星形、三角形、三角形連接;所述下橋6脈波整流變壓器的感應濾波繞組與所述上橋6脈波整流變壓器的副邊繞組相連;所述下橋6脈波整流變壓器上帶有兩套濾波線性電抗器，且同一相的兩套濾波線性電抗器的繞組與所述下橋6脈波整流變壓器的同一相的原邊繞組、副邊繞組、感應濾波繞組繞制在同一鐵心柱上。2.根據權利要求1所述的應用于船舶電力系統的船載12脈波整流變壓器，其特征在于，所述濾波線性電抗器由匝數相等、繞向相反、相互串聯的兩段子繞組構成。
【文檔編號】H01F27/38GK105931817SQ201610500136
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年6月30日
【發明人】梁崇淦, 李勇, 羅隆福
【申請人】湖南大學