本發(fā)明涉及電力技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種自適應(yīng)電力電子變壓器。
背景技術(shù)：
電力電子變壓器將電力電子變換技術(shù)和基于電磁感應(yīng)原理的電能變換技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)將一種電力特征的電能轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N電力特征的電能的新型智能變壓器。目前，通過(guò)采用軟開(kāi)關(guān)技術(shù)，有效解決了大量功率器工作時(shí)的開(kāi)關(guān)損耗問(wèn)題。但是，在大量功率器工作時(shí)，隨著工作實(shí)際情況和負(fù)載的變化，需要的電力也在發(fā)生變化，如果單一的輸出恒定的電力，不利于系統(tǒng)安全也造成了資源的浪費(fèi)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題，特別創(chuàng)新地提出了一種自適應(yīng)電力電子變壓器。
為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，本發(fā)明提供了一種自適應(yīng)電力電子變壓器，包括原邊電路和副邊電路組成，所述原邊電路設(shè)置有電感，所述電感的一端連接直流電源一極，另一端連接逆變橋電路，所述逆變橋電路包括兩個(gè)橋臂，第一橋臂包括串聯(lián)的第一相分電感和開(kāi)關(guān)管，第二橋臂包括串聯(lián)的第二相分電感和開(kāi)關(guān)管，原邊電路輸出端分別與原邊諧振電感和原邊補(bǔ)償電容相連，其中，所述原邊諧振電感和原邊補(bǔ)償電容并聯(lián)，所述副邊電路包括副邊諧振電感、副邊補(bǔ)償電容、整流橋和負(fù)載，所述副邊諧振電感與副邊補(bǔ)償電容并聯(lián)，所述副邊諧振電感輸出的電流經(jīng)整流橋整流后傳輸給負(fù)載，為負(fù)載供電；所述原邊諧振電感和副邊諧振電感均纏繞于變壓器磁芯之上且通過(guò)變壓器磁芯進(jìn)行能量交換，所述變壓器磁芯為圓環(huán)形且在圓環(huán)內(nèi)、外分別均勻設(shè)置有N個(gè)柱形凸起，所述N為正整數(shù)，圓環(huán)內(nèi)以及柱形凸起的腔室內(nèi)填充有導(dǎo)磁液，所述原邊諧振電感纏繞于圓環(huán)內(nèi)的N個(gè)柱形凸起上，或者原邊諧振電感纏繞于圓環(huán)外的N個(gè)柱形凸起上，或者原邊諧振電感在圓環(huán)內(nèi)、外的柱形凸起上間隔纏繞，所述副邊諧振電感分為獨(dú)立的N個(gè)子單元，分別纏繞于剩余的N個(gè)柱形凸起上；還包括控制單元，所述控制單元與電阻檢測(cè)單元相連，所述電阻檢測(cè)單元檢測(cè)負(fù)載的電阻值并傳輸給控制單元，所述控制單元的輸出端與N個(gè)開(kāi)關(guān)單元相連，每一個(gè)開(kāi)關(guān)單元與一個(gè)副邊諧振電感子單元相連。
本發(fā)明的自適應(yīng)電力電子變壓器根據(jù)負(fù)載電阻的大小不同輸出不同的電壓值，實(shí)現(xiàn)輸出電壓的自動(dòng)匹配，提高了工作效率和安全性，降低了損耗。
本發(fā)明變壓器磁芯的設(shè)計(jì)減少漏磁，提高了變壓器的性能。
在本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式中，所述圓環(huán)內(nèi)、外的柱形凸起相對(duì)設(shè)置。
在本發(fā)明的另一種優(yōu)選實(shí)施方式中，所述原邊諧振電感在圓環(huán)內(nèi)的柱形凸起上等間距的間隔纏繞，且纏繞于圓環(huán)內(nèi)空余柱形凸起相對(duì)的圓環(huán)外的柱形凸起上。
原邊諧振電感的交叉纏繞方式，減少漏磁，提高了變壓器的性能。
在本發(fā)明的另一種優(yōu)選實(shí)施方式中，所述N為大于2的偶數(shù)。
有利于變壓器的穩(wěn)定。
在本發(fā)明的另一種優(yōu)選實(shí)施方式中，所述開(kāi)關(guān)單元包括為場(chǎng)效應(yīng)晶體管。
在本發(fā)明的另一種優(yōu)選實(shí)施方式中，在每一個(gè)柱形凸起上，所述原邊諧振電感和副邊諧振電感均設(shè)置為單匝，每匝至少包括兩根線圈，每匝與磁芯圓環(huán)之間設(shè)有通風(fēng)間隙。
每匝至少包括兩根線圈的設(shè)計(jì)，保證磁通至電力的轉(zhuǎn)換效率，設(shè)置通風(fēng)間隙，保證變壓器的效率。
在本發(fā)明的另一種優(yōu)選實(shí)施方式中，每一個(gè)副邊諧振電感子單元纏繞于一個(gè)副邊柱形凸起上，或者每一個(gè)副邊諧振電感子單元纏繞于所有的副邊柱形凸起上，所有的副邊諧振電感子單元并聯(lián)連接，每一個(gè)開(kāi)關(guān)單元與一個(gè)副邊諧振電感子單元相連。
每一個(gè)副邊諧振電感子單元纏繞于所有的副邊柱形凸起上，所有的副邊諧振電感子單元并聯(lián)連接，每一個(gè)開(kāi)關(guān)單元與一個(gè)副邊諧振電感子單元相連，保證負(fù)載變化時(shí)，變壓器的穩(wěn)定且提高了效率。
在本發(fā)明的另一種優(yōu)選實(shí)施方式中，還包括電壓檢測(cè)單元，所述電壓檢測(cè)單元的輸入端與副邊諧振電感的輸出端相連，電壓檢測(cè)單元的輸出端與第一控制單元的電壓信號(hào)輸入端相連。保證了變壓器輸出的穩(wěn)定性。
本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過(guò)本發(fā)明的實(shí)踐了解到。
附圖說(shuō)明
本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：
圖1是本發(fā)明變壓器磁芯的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類(lèi)似的標(biāo)號(hào)表示相同或類(lèi)似的元件或具有相同或類(lèi)似功能的元件。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
在本發(fā)明的描述中，除非另有規(guī)定和限定，需要說(shuō)明的是，術(shù)語(yǔ)“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是機(jī)械連接或電連接，也可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通，可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)的具體含義。
本發(fā)明提供了一種自適應(yīng)電力電子變壓器，其包括原邊電路和副邊電路組成，原邊電路設(shè)置有電感，電感的一端連接直流電源一極，另一端連接逆變橋電路，逆變橋電路包括兩個(gè)橋臂，第一橋臂包括串聯(lián)的第一相分電感和開(kāi)關(guān)管，第二橋臂包括串聯(lián)的第二相分電感和開(kāi)關(guān)管，原邊電路輸出端分別與原邊諧振電感和原邊補(bǔ)償電容相連，其中，原邊諧振電感和原邊補(bǔ)償電容并聯(lián)，副邊電路包括副邊諧振電感、副邊補(bǔ)償電容、整流橋和負(fù)載，副邊諧振電感與副邊補(bǔ)償電容并聯(lián)，副邊諧振電感輸出的電流經(jīng)整流橋整流后傳輸給負(fù)載，為負(fù)載供電。
原邊諧振電感和副邊諧振電感均纏繞于變壓器磁芯之上且通過(guò)變壓器磁芯進(jìn)行能量交換，如圖1所示，在本實(shí)施方式中，變壓器磁芯為圓環(huán)1的形狀且在圓環(huán)內(nèi)、外分別均勻設(shè)置有N個(gè)柱形凸起2，N為正整數(shù)，優(yōu)選的N為大于2的偶數(shù)，更有選地，圓環(huán)內(nèi)、外的柱形凸起2相對(duì)設(shè)置。在圓環(huán)內(nèi)1以及柱形凸起2的腔室內(nèi)填充有導(dǎo)磁液。原邊諧振電感3纏繞于圓環(huán)內(nèi)的N個(gè)柱形凸起上，或者原邊諧振電感3纏繞于圓環(huán)外的N個(gè)柱形凸起上，或者原邊諧振電感3在圓環(huán)內(nèi)、外的柱形凸起上間隔纏繞，副邊諧振電感4分為獨(dú)立的N個(gè)子單元，分別纏繞于剩余的N個(gè)柱形凸起上。優(yōu)選地，原邊諧振電感3在圓環(huán)內(nèi)的柱形凸起上等間距的間隔纏繞，且纏繞于圓環(huán)內(nèi)空余柱形凸起相對(duì)的圓環(huán)外的柱形凸起上。更優(yōu)選地，以圓環(huán)內(nèi)的任意一個(gè)柱形凸起開(kāi)始，原邊諧振電感3在圓環(huán)內(nèi)的柱形凸起上纏繞一個(gè)，空余一個(gè)，纏繞一個(gè)，空余一個(gè)，直至最后一個(gè)柱形凸起，在圓環(huán)外，纏繞于圓環(huán)內(nèi)空余柱形凸起相對(duì)的圓環(huán)外的柱形凸起上。
最后纏繞形成的結(jié)構(gòu)如圖1所示，當(dāng)然，在圖1中，圓環(huán)上也可以纏繞原邊諧振電感3和副邊諧振電感4，例如原邊諧振電感3相連地纏繞在柱形凸起和圓環(huán)上，而副邊諧振電感4的子單元纏繞在柱形凸起及其相連的一段圓環(huán)上。
在本實(shí)施方式中，還設(shè)置有控制單元，該控制單元與電阻檢測(cè)單元相連，電阻檢測(cè)單元檢測(cè)負(fù)載的電阻值并傳輸給控制單元，具體電阻檢測(cè)單元檢測(cè)負(fù)載的電阻值的方法采用現(xiàn)有技術(shù)，例如電阻分壓檢測(cè)法，在此不做贅述?？刂茊卧妮敵龆伺cN個(gè)開(kāi)關(guān)單元相連，優(yōu)選的，開(kāi)關(guān)單元包括為場(chǎng)效應(yīng)晶體管。每一個(gè)開(kāi)關(guān)單元與一個(gè)副邊諧振電感子單元相連，控制單元內(nèi)預(yù)設(shè)有與電阻值對(duì)應(yīng)的電壓值，當(dāng)檢測(cè)到負(fù)載的電阻值后，控制相應(yīng)數(shù)量的開(kāi)關(guān)閉合，輸出與電阻值相對(duì)應(yīng)的電壓值。
本發(fā)明的自適應(yīng)電力電子變壓器根據(jù)負(fù)載電阻的大小不同輸出不同的電壓值，實(shí)現(xiàn)輸出電壓的自動(dòng)匹配，提高了工作效率和安全性，降低了損耗。
在本實(shí)施方式中，在每一個(gè)柱形凸起上，原邊諧振電感和副邊諧振電感均設(shè)置為單匝，每匝至少包括兩根線圈，每匝與磁芯圓環(huán)之間設(shè)有通風(fēng)間隙。每匝至少包括兩根線圈的設(shè)計(jì)，保證磁通至電力的轉(zhuǎn)換效率，設(shè)置通風(fēng)間隙，保證變壓器的效率。
在本實(shí)施方式中，每一個(gè)副邊諧振電感子單元纏繞于一個(gè)副邊柱形凸起上，或者每一個(gè)副邊諧振電感子單元纏繞于所有的副邊柱形凸起上，所有的副邊諧振電感子單元并聯(lián)連接，每一個(gè)開(kāi)關(guān)單元與一個(gè)副邊諧振電感子單元相連。保證負(fù)載變化時(shí)，變壓器的穩(wěn)定且提高了效率。
在本發(fā)明另外的優(yōu)選實(shí)施方式中，還可以設(shè)置第二控制單元，該第二控制單元的輸出端與直流電源的輸出控制端相連，第二控制單元接收電阻檢測(cè)單元檢測(cè)負(fù)載的電阻值并控制直流電源的輸出值，同時(shí)或者獨(dú)立于通過(guò)開(kāi)關(guān)單元控制副邊電壓的調(diào)節(jié)方式，保證了輸出電壓的大小穩(wěn)定調(diào)節(jié)。
在本實(shí)施方式中，還可以設(shè)置有電壓檢測(cè)單元，該電壓檢測(cè)單元的輸入端與副邊諧振電感的輸出端相連，電壓檢測(cè)單元檢測(cè)副邊輸出的電壓值，電壓檢測(cè)單元的輸出端與控制單元和第二控制單元的電壓信號(hào)輸入端相連，電壓檢測(cè)單元將副邊輸出的電壓值傳輸至控制單元和第二控制單元，控制單元和第二控制單元將電壓檢測(cè)值與預(yù)設(shè)值進(jìn)行對(duì)比，根據(jù)對(duì)比結(jié)果輸出控制命令，例如，當(dāng)發(fā)現(xiàn)電壓采樣值大時(shí)，控制單元打開(kāi)部分副邊輸出子繞組的開(kāi)關(guān)，第二控制單元使直流電源的輸出電壓減小，當(dāng)然，具體每一步調(diào)節(jié)的副邊輸出子繞組的數(shù)量和直流電源的輸出電壓的變化值可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)定。
在本說(shuō)明書(shū)的描述中，參考術(shù)語(yǔ)“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說(shuō)明書(shū)中，對(duì)上述術(shù)語(yǔ)的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。
盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解：在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求及其等同物限定。