本實(shí)用新型涉及一種電力電子變流裝置，特別是公開(kāi)一種帶變壓器的改進(jìn)型變頻及電能質(zhì)量綜合裝置。

背景技術(shù)：

申請(qǐng)?zhí)枮椋?01510544603.2的發(fā)明專(zhuān)利，公開(kāi)了一種變頻及電能質(zhì)量綜合裝置，具有電機(jī)驅(qū)動(dòng)和電能質(zhì)量治理兩種工作模式，可以根據(jù)需要靈活切換，適合于既有變頻器閑置又需要進(jìn)行電能質(zhì)量治理的應(yīng)用場(chǎng)合，如變頻器冗余配置的系統(tǒng)或電機(jī)變頻軟起動(dòng)應(yīng)用等。該專(zhuān)利中的實(shí)施例12公開(kāi)了一種帶變壓器的變頻及電能質(zhì)量綜合裝置，當(dāng)變流器的輸出電壓等級(jí)與輸入電壓等級(jí)不一致時(shí)，在變壓器的二次側(cè)增加一個(gè)繞組，變流器的輸出端通過(guò)切換單元連接至變壓器二次側(cè)新增的繞組，實(shí)現(xiàn)電壓匹配。

但是，在變壓器的二次側(cè)額外增加一個(gè)繞組，會(huì)造成變壓器體積增大，成本增加，在大功率應(yīng)用時(shí)其弊端愈發(fā)明顯。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，提供一種體積小，成本低的帶變壓器的改進(jìn)型變頻及電能質(zhì)量綜合裝置。

本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種帶變壓器的改進(jìn)型變頻及電能質(zhì)量綜合裝置，包括進(jìn)線單元、變壓器單元、變流器、切換單元，還包括上級(jí)電流控制器或電流傳感器，所述變流器與所述上級(jí)電流控制器或電流傳感器相連；所述電流傳感器分別連接上級(jí)網(wǎng)側(cè)變壓器、外部負(fù)載支路；所述進(jìn)線單元的輸入端與上級(jí)網(wǎng)側(cè)變壓器的二次側(cè)母線相連，所述變壓器單元分別與所述進(jìn)線單元的輸出端、切換單元、變流器相連，所述變流器的輸出端通過(guò)所述切換單元與電機(jī)相連；其特征在于：所述變壓器單元的一次側(cè)包括一個(gè)自耦變壓器，所述變壓器單元的二次側(cè)設(shè)有若干個(gè)繞組，所述變壓器單元的一次側(cè)和二次側(cè)之間設(shè)有鐵芯；所述變壓器單元一次側(cè)的自耦變壓器設(shè)有兩組接線端子，兩組接線端子分別與所述進(jìn)線單元的輸出端和所述切換單元相連，所述變壓器單元的二次側(cè)與所述變流器的輸入端相連。

所述切換單元包括相互連接的開(kāi)關(guān)單元、換流單元；所述開(kāi)關(guān)單元包括第一開(kāi)關(guān)、第二開(kāi)關(guān)，所述第一開(kāi)關(guān)連于所述變流器與電機(jī)之間，所述第二開(kāi)關(guān)與所述換流單元串聯(lián)，且所述第二開(kāi)關(guān)與換流單元串聯(lián)后的一端連于所述第一開(kāi)關(guān)與變流器之間，第二開(kāi)關(guān)與所述換流單元串聯(lián)后的另一端連接所述變壓器單元；所述換流單元由電抗器或?yàn)V波器構(gòu)成，所述變流器包括電能質(zhì)量治理模式、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模式，所述變流器通過(guò)所述切換單元在電能質(zhì)量治理模式與電機(jī)驅(qū)動(dòng)模式之間相互切換。

所述進(jìn)線單元包括進(jìn)線開(kāi)關(guān)、旁路開(kāi)關(guān)、預(yù)充電限流單元；所述進(jìn)線開(kāi)關(guān)與所述二次側(cè)母線相連，所述旁路開(kāi)關(guān)與所述預(yù)充電限流單元并聯(lián)、并聯(lián)后的兩端中的一端與所述進(jìn)線開(kāi)關(guān)相連，并聯(lián)后的兩端中的另一端為所述進(jìn)線單元的輸出端，所述進(jìn)線單元的輸出端與所述變壓器單元相連，所述進(jìn)線開(kāi)關(guān)連入所述二次側(cè)母線的一端為所述進(jìn)線單元的輸入端。

所述變壓器單元一次側(cè)的自耦變壓器的兩組接線端子分別為變壓器一次側(cè)高電壓接線端子、變壓器一次側(cè)低電壓接線端子。

所述變壓器單元二次側(cè)的若干個(gè)繞組數(shù)量大于或等于1，小于100。

所述電流傳感器檢測(cè)上級(jí)網(wǎng)側(cè)變壓器的總電流信號(hào)或檢測(cè)外部負(fù)載支路的輸入電流信號(hào)，測(cè)得的電流信號(hào)連接至所述變流器；所述上級(jí)電流控制器將無(wú)功電流和/或諧波電流指令信號(hào)發(fā)送至所述變流器。

所述進(jìn)線單元、變壓器單元、變流器、切換單元均為3相，所述變流器為3相交直交型逆變器，電壓等級(jí)為380V~15kV。

本實(shí)用新型的有益效果是：將變壓器的一次側(cè)設(shè)計(jì)為一個(gè)自耦變壓器，通過(guò)此自耦變壓器實(shí)現(xiàn)變流器輸出端電壓與電網(wǎng)側(cè)電壓的匹配，不需要在變壓器的二次側(cè)額外增加繞組，變壓器的體積小，降低了生產(chǎn)成本。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型方框結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例一的方框結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例二的方框結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本實(shí)用新型變壓器單元在實(shí)施例一和實(shí)施例二中的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中：1、進(jìn)線單元；101、進(jìn)線開(kāi)關(guān)；102、旁路開(kāi)關(guān)；103、預(yù)充電限流單元；

2、變壓器單元；201、變壓器一次側(cè)高電壓接線端子；204、變壓器一次側(cè)低電壓接線端子；207、變壓器一次側(cè)中心點(diǎn)；208、鐵芯；209、繞組；

3、變流器；

4、切換單元；401、第一開(kāi)關(guān)；402、第二開(kāi)關(guān)；41、換流單元；

5、電流傳感器；6、上級(jí)網(wǎng)側(cè)變壓器；7、二次側(cè)母線；8、電機(jī)；9、外部負(fù)載支路；10、上級(jí)電流控制器。

具體實(shí)施方式

根據(jù)附圖1～圖4，本實(shí)用新型包括進(jìn)線單元1、變壓器單元2、變流器3、切換單元4、還包括上級(jí)電流控制器10或電流傳感器5，所述變流器3與所述上級(jí)電流控制器10或電流傳感器5相連；所述電流傳感器5分別連接上級(jí)網(wǎng)側(cè)變壓器6、外部負(fù)載支路9；所述進(jìn)線單元1的輸入端與上級(jí)網(wǎng)側(cè)變壓器6的二次側(cè)母線7相連，所述變壓器單元2分別與所述進(jìn)線單元1的輸出端、切換單元4、變流器3相連，所述變流器3的輸出端通過(guò)所述切換單元4與電機(jī)8相連；所述變壓器單元2的一次側(cè)包括一個(gè)自耦變壓器，所述變壓器單元2的二次側(cè)設(shè)有若干個(gè)繞組209，所述變壓器單元2的一次側(cè)和二次側(cè)之間設(shè)有鐵芯208；所述變壓器單元2一次側(cè)的自耦變壓器設(shè)有兩組接線端子，兩組接線端子分別與所述進(jìn)線單元1的輸出端和所述切換單元4相連，所述變壓器單元2的二次側(cè)與所述變流器3的輸入端相連。

所述切換單元4包括相互連接的開(kāi)關(guān)單元、換流單元41；所述開(kāi)關(guān)單元包括第一開(kāi)關(guān)401、第二開(kāi)關(guān)402，所述第一開(kāi)關(guān)401連于所述變流器3與電機(jī)8之間，所述第二開(kāi)關(guān)402與所述換流單元41串聯(lián)，且所述第二開(kāi)關(guān)402與換流單元41串聯(lián)后的一端連于所述第一開(kāi)關(guān)401與變流器3之間，第二開(kāi)關(guān)402與所述換流單元41串聯(lián)后的另一端連接所述變壓器單元2；所述換流單元41由電抗器或?yàn)V波器構(gòu)成，所述變流器3包括電能質(zhì)量治理模式、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模式，所述變流器3通過(guò)所述切換單元4在電能質(zhì)量治理模式與電機(jī)驅(qū)動(dòng)模式之間相互切換。

所述進(jìn)線單元1包括進(jìn)線開(kāi)關(guān)101、旁路開(kāi)關(guān)102、預(yù)充電限流單元103；所述進(jìn)線開(kāi)關(guān)101與所述二次側(cè)母線7相連，所述旁路開(kāi)關(guān)102與所述預(yù)充電限流單元103并聯(lián)、并聯(lián)后的兩端中的一端與所述進(jìn)線開(kāi)關(guān)101相連，并聯(lián)后的兩端中的另一端為所述進(jìn)線單元1的輸出端，所述進(jìn)線單元1的輸出端與所述變壓器單元2相連，所述進(jìn)線開(kāi)關(guān)101連入所述二次側(cè)母線7的一端為所述進(jìn)線單元1的輸入端。

所述變壓器單元2一次側(cè)的自耦變壓器的兩組接線端子分別為變壓器一次側(cè)高電壓接線端子201、變壓器一次側(cè)低電壓接線端子204。

所述變壓器單元2二次側(cè)的若干個(gè)繞組209的數(shù)量大于或等于1，小于100。

所述電流傳感器5檢測(cè)上級(jí)網(wǎng)側(cè)變壓器6的總電流信號(hào)或檢測(cè)外部負(fù)載支路9的輸入電流信號(hào)，測(cè)得的電流信號(hào)連接至所述變流器3；所述上級(jí)電流控制器10將無(wú)功電流和/或諧波電流指令信號(hào)發(fā)送至所述變流器3。

所述進(jìn)線單元1、變壓器單元2、變流器3、切換單元4均為3相，所述變流器3為3相交直交型逆變器，電壓等級(jí)為380V~15kV。

下面通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步闡述：

實(shí)施例一：

根據(jù)圖2結(jié)合圖1和圖4，本實(shí)施例包括進(jìn)線單元1、變壓器單元2、變流器3、切換單元4、電流傳感器5，所述進(jìn)線單元1包括進(jìn)線開(kāi)關(guān)101、旁路開(kāi)關(guān)102、預(yù)充電限流單元103，所述預(yù)充電限流單元103通常為電阻器或電抗器或其他可以實(shí)現(xiàn)限流的器件，所述切換單元4包括相互連接的開(kāi)關(guān)單元、換流單元41，所述開(kāi)關(guān)單元包括第一開(kāi)關(guān)401、第二開(kāi)關(guān)402，所述換流單元41為濾波器，通常選擇LCL濾波器（某些情況下也會(huì)在電容上串聯(lián)電阻）或其它能濾除高頻開(kāi)關(guān)分量的濾波器；所述濾波器在最簡(jiǎn)單情況下為電抗器。

所述電流傳感器5的一端與所述變流器3相連，電流傳感器5的另一端與上級(jí)網(wǎng)側(cè)變壓器6的輸入或輸出相連，所述電流傳感器5檢測(cè)上級(jí)網(wǎng)側(cè)變壓器6的總電流，電流傳感器5的數(shù)量通常為1個(gè)、2個(gè)或3個(gè)，測(cè)得的電流信號(hào)連接至所述變流器3。

所述進(jìn)線開(kāi)關(guān)101與所述二次側(cè)母線7相連，所述旁路開(kāi)關(guān)102與所述預(yù)充電限流單元103并聯(lián)、并聯(lián)后的兩端中的一端與所述進(jìn)線開(kāi)關(guān)101相連，并聯(lián)后的兩端中的另一端為所述進(jìn)線單元1的輸出端，所述進(jìn)線單元1的輸出端與所述變壓器單元2相連，所述進(jìn)線開(kāi)關(guān)101連入所述二次側(cè)母線7的一端為所述進(jìn)線單元1的輸入端。

所述變壓器單元2分別與所述進(jìn)線單元1的輸出端、切換單元4、變流器3相連，所述變壓器單元2的一次側(cè)包括一個(gè)自耦變壓器，所述自耦變壓器為三相自耦變壓器，所述變壓器單元2的二次側(cè)設(shè)有若干個(gè)繞組209，所述變壓器單元2二次側(cè)的若干個(gè)繞組209的數(shù)量大于或等于1，小于100，每個(gè)繞組209均為3相繞組，這些繞組209的三相連接形式可以是星形、角形或延邊三角形，所述變壓器單元2的一次側(cè)和二次側(cè)之間設(shè)有鐵芯208，所述鐵芯208作為變壓器磁通流通的路徑，起到能量傳輸和電氣隔離的作用；所述變壓器單元2一次側(cè)的自耦變壓器設(shè)有兩組接線端子，兩組接線端子分別與所述進(jìn)線單元1的輸出端和所述切換單元4相連，兩組接線端子分別為變壓器一次側(cè)高電壓接線端子201、變壓器一次側(cè)低電壓接線端子204，所述變壓器單元2的二次側(cè)與所述變流器3的輸入端相連；所述自耦變壓器可以為星形或角形連接，若為星形連接，變壓器一次側(cè)中心點(diǎn)207可以接地，也可以不接地。

所述變流器3的輸出端通過(guò)所述第一開(kāi)關(guān)401與電機(jī)8相連，所述第二開(kāi)關(guān)402與所述濾波器串聯(lián)，且所述第二開(kāi)關(guān)402與濾波器串聯(lián)后的一端連于所述第一開(kāi)關(guān)401與變流器3之間，第二開(kāi)關(guān)402與所述濾波器串聯(lián)后的另一端連接所述自耦變壓器的其中一組接線端子，該組接線端子的電壓和電機(jī)8電壓相匹配，所述自耦變壓器的另一組接線端子與所述進(jìn)線單元1的輸出端相連；所述第二開(kāi)關(guān)402與所述濾波器的位置可以互換；當(dāng)所述濾波器的漏抗足夠大即為2%-30%時(shí)，省略所述濾波器或?yàn)V波器中靠近所述變壓器單元2側(cè)的那組電抗器。

當(dāng)變流器3的輸出電壓比上級(jí)網(wǎng)側(cè)變壓器6的二次側(cè)母線7的電壓低時(shí)，所述自耦變壓器的變壓器一次側(cè)高電壓接線端子201連接至進(jìn)線單元1的輸出端，變壓器一次側(cè)低電壓接線端子204連接至切換單元4；當(dāng)變流器3的輸出電壓比上級(jí)網(wǎng)側(cè)變壓器6的二次側(cè)母線7的電壓高時(shí)，所述自耦變壓器的變壓器一次側(cè)低電壓接線端子204連接至進(jìn)線單元1的輸出端，變壓器一次側(cè)高電壓接線端子201連接至切換單元4。

所述變流器3包括電能質(zhì)量治理模式、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模式，所述變流器3通過(guò)所述切換單元4在電能質(zhì)量治理模式與電機(jī)驅(qū)動(dòng)模式之間相互切換；當(dāng)需要驅(qū)動(dòng)電機(jī)8時(shí)，所述第二開(kāi)關(guān)402斷開(kāi)，第一開(kāi)關(guān)401閉合，變流器3運(yùn)行于電機(jī)驅(qū)動(dòng)模式；當(dāng)需要補(bǔ)償無(wú)功及消除諧波時(shí)，所述第二開(kāi)關(guān)402閉合，第一開(kāi)關(guān)401斷開(kāi)，變流器3運(yùn)行于電能質(zhì)量治理模式。

所述進(jìn)線單元1、變壓器單元2、變流器3、切換單元4均為3相，所述變流器3為3相交直交型逆變器，電壓等級(jí)為380V~15kV。

實(shí)施例二：

根據(jù)圖3，與實(shí)施例一不同的是，本實(shí)施例所述變流器3與外部的上級(jí)電流控制器10相連，省略了電流傳感器5，其余結(jié)構(gòu)同實(shí)施例一。

本實(shí)施例二與實(shí)施例一相比，所述變流器3與上級(jí)電流控制器10相連，所述變流器3接收來(lái)自上級(jí)電流控制器10的無(wú)功電流和/或諧波電流指令信號(hào)，連接方式可以是數(shù)字通訊方式或模擬信號(hào)連接方式，進(jìn)一步擴(kuò)大本實(shí)施例的使用范圍。

以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，用于對(duì)本實(shí)用新型作詳細(xì)解釋?zhuān)⒎鞘菍?duì)本實(shí)用新型的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員顯然可以根據(jù)本實(shí)用新型公開(kāi)的內(nèi)容對(duì)具體實(shí)施方式作各種等同修改、變化和替換，這些等同修改、變化和替換都應(yīng)該屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。本實(shí)用新型的保護(hù)范圍以本案權(quán)利要求書(shū)的描述為準(zhǔn)。