一种光伏发电用变压器

摘要

本发明提供一种光伏发电用变压器，该变压器采用整体结构的低压绕组，每相低压绕组包括两个低压线圈，每个低压线圈均包括头尾两组抽头，第一组抽头位于低压线圈的头部，第二组抽头位于低压线圈的尾部，通过将每相低压绕组的第一低压线圈的第一组抽头的尾部与每相低压绕组的第一低压线圈的第二组抽头的尾部相连，每相低压绕组的第二低压线圈的第一组抽头的尾部与每相低压绕组的第二低压线圈的第二组抽头的尾部相连，从而实现双电压输出，本发明的整体结构的低压绕组与轴向双分裂结构的低压绕组相比，结构简单，制造成本低，采用立体卷铁心可以大幅度降低空载损耗和空载电流，降低能耗。

权利要求

1.一种光伏发电用变压器，包括立体卷铁心和三相绕组，三相绕组包括三相低压绕组和三相高压绕组，绕组套设在立体卷铁心上；其特征在于，所述三相低压绕组在轴向上为整体结构，每相低压绕组包括第一低压线圈和第二低压线圈，第一低压线圈和第二低压线圈均包括第一组抽头和第二组抽头，第一低压线圈和第二低压线圈的第一组抽头位于线圈头部，第一低压线圈和第二低压线圈的第二组抽头位于线圈尾部；

每相低压绕组的第一低压线圈的第一组抽头的尾部与每相低压绕组的第一低压线圈的第二组抽头的尾部相连，每相低压绕组的第二低压线圈的第一组抽头的尾部与每相低压绕组的第二低压线圈的第二组抽头的尾部相连。

2.如权利要求1所述的变压器，其特征在于，所述低压绕组为层式线圈结构，每相低压绕组的第一低压线圈和第二低压线圈的第一组抽头的起始位置对称设置。

3.如权利要求2所述的变压器，其特征在于，每相低压绕组的第一低压线圈的第一组抽头和第二低压线圈的第一组抽头平行绕制，并绕制至少两层。

4.如权利要求1所述的变压器，其特征在于，所述低压绕组为饼式线圈结构，每相低压绕组的第一低压线圈的第一组抽头和每相低压绕组的第二低压线圈的第一组抽头的起始位置位于同一撑条的两侧。

5.如权利要求4所述的变压器，其特征在于，每相低压绕组的第一低压线圈的第一组抽头和每相低压绕组的第二低压线圈的第一组抽头采用双螺旋方式平行绕制。

6.如权利要求1-5任一项所述的变压器，其特征在于，所述立体卷铁心呈立体三角柱状，由三个大小和形状均相同的铁心单框两两相接而成，相邻的两个铁心单框两两相接，形成三个心柱；所述三相低压绕组和三相高压绕组分别套设在立体卷铁心的三个心柱上，并组合形成三角形。

7.如权利要求6所述的变压器，其特征在于，所述铁心单框由梯形的硅钢带连续卷绕多层形成。

8.如权利要求6所述的变压器，其特征在于，所述变压器还包括三个弧形的上轭垫块、六个上边垫块、三个上压部件、三个上压板和用于承载所述立体卷铁心的正Y型托架，所述正Y型托架水平设置，包括三个支撑臂；

上轭垫块的弧度与绕组的弧度相适应，每个上轭垫块分别压覆在一相绕组上，三个上轭垫块呈Y形设置；

三个上压部件呈三角形分布，每个上压部件的两端分别通过一个上边垫块压覆于相邻的两相绕组的顶部，每个上压部件的中间位置通过一个上压板压覆于相邻的两个上轭垫块的自由端。

9.如权利要求8所述的变压器，其特征在于，还包括三个弧形的下轭垫块、六个下边垫块、三个下压部件和三个下压板；

下轭垫块的弧度与绕组的弧度相适应，每个下轭垫块分别支撑在一个绕组下，三个下轭垫块呈Y形设置；

三个下压部件呈三角形分布，每个下压部件的两端分别通过一个下边垫块支撑于相邻的两相绕组的底部，每个下压部件的中间位置通过一个下压板支撑于相邻的两个下轭垫块的自由端；

每个下压部件分别与正Y型托架的一个支撑臂固定连接，且每个下压部件分别与一个上压部件借助拉螺杆固定连接，用以将所述绕组的边缘部位在所述正Y型托架上压紧。

10.如权利要求9所述的变压器，其特征在于，还包括：中间夹板和用于承载所述三相绕组的直立支架；

所述中间夹板压覆于所述三个上轭垫块的中间部位的上表面；

所述直立支架垂直固设于所述正Y型托架的中心位置，且所述三相绕组的底部均通过所述下轭垫块的中部压覆于所述直立支架的上表面；

所述直立支架与所述中间夹板借助拉螺杆固定连接，用以将所述三相绕组相邻的部位在所述正Y型托架上压紧。

说明书

一种光伏发电用变压器

技术领域

[0001] 本发明涉及变压器技术领域，特别是涉及一种包括立体卷铁心和整体式低压绕组的光伏发电用变压器。

背景技术

[0002] 目前，国内光伏发电项目在不断扩大，光伏发电用变压器的市场需求正在日益上升。光伏发电用变压器的特点是低压侧绕组一般都要求采用双电压输出，目前现有的低压绕组大都采用轴向双分裂结构，具体结构如图1所示，低压绕组分为沿轴向排列的上下两部分，分为上半部和下半部，上半部包括：a1x1、b1y1、c1z1三相线圈，下半部包括：a2x2、b2y2、c2z2三相线圈，上半部的第一组抽头a1b1c1和第二组抽头x1y1z1均从低压绕组的上半部引出，下半部的第一组抽头a2b2c2和第二组抽头x2y2z2均从低压绕组的下半部引出。

[0003] 这种低压绕组轴向双分裂结构的低压引线设计结构复杂，同时铁心轴向高度较高，铁心硅钢片用量较大，使得产品制造成本较高，产品缺乏市场竞争力。

[0004] 此外，目前传统的光伏发电用变压器的铁心多为平面排列叠片式结构，而平面排列叠片式铁心的三相磁路不一致，其中B相磁路最短，由于磁阻大小和磁路长短成正比，因此三相之间磁阻不平衡。而且，由于平面排列叠片式铁心是由多层叠片相互堆叠形成的，导致磁路中存在着许多接缝形成的空气隙，这种空气隙加大了磁路的磁阻，从而增加了空载电流和空载损耗，造成较高的能源的浪费。

[0005] 因此，亟需一种光伏发电用变压器，以解决上述技术问题。

发明内容

[0006] 本发明针对现有技术中存在的上述不足，提供一种光伏发电用变压器，用以解决低压线圈结构复杂、制造成本高、能耗高的问题。

[0007] 本发明为解决上述技术问题，采用如下技术方案：

[0008] 本发明提供一种光伏发电用变压器，立体卷铁心和三相绕组，三相绕组包括三相低压绕组和三相高压绕组，绕组套设在立体卷铁心上；

[0009] 所述三相低压绕组在轴向上为整体结构，每相低压绕组包括第一低压线圈和第二低压线圈，第一低压线圈和第二低压线圈均包括第一组抽头和第二组抽头，第一低压线圈和第二低压线圈的第一组抽头位于线圈头部，第一低压线圈和第二低压线圈的第二组抽头位于线圈尾部；

[0010] 每相低压绕组的第一低压线圈的第一组抽头的尾部与每相低压绕组的第一低压线圈的第二组抽头的尾部相连，每相低压绕组的第二低压线圈的第一组抽头的尾部与每相低压绕组的第二低压线圈的第二组抽头的尾部相连。

[0011] 优选的，所述低压绕组为层式线圈结构，每相低压绕组的第一低压线圈和第二低压线圈的第一组抽头的起始位置对称设置。

[0012] 优选的，每相低压绕组的第一低压线圈的第一组抽头和第二低压线圈的第一组抽头平行绕制，并绕制至少两层。

[0013] 优选的，所述低压绕组为饼式线圈结构，每相低压绕组的第一低压线圈的第一组抽头和每相低压绕组的第二低压线圈的第一组抽头的起始位置位于同一撑条的两侧。

[0014] 优选的，每相低压绕组的第一低压线圈的第一组抽头和每相低压绕组的第二低压线圈的第一组抽头采用双螺旋方式平行绕制。

[0015] 优选的，所述立体卷铁心呈立体三角柱状，由三个大小和形状均相同的铁心单框两两相接而成，相邻的两个铁心单框两两相接，形成三个心柱；所述三相低压绕组和三相高压绕组分别套设在立体卷铁心的三个心柱上，并组合形成三角形。

[0016] 优选的，所述铁心单框由梯形的硅钢带连续卷绕多层形成。

[0017] 进一步的，所述光伏发电用变压器还包括三个弧形的上轭垫块、六个上边垫块、三个上压部件、三个上压板和用于承载所述立体卷铁心的正Y型托架，所述正Y型托架水平设置，包括三个支撑臂；

[0018] 上轭垫块的弧度与绕组的弧度相适应，每个上轭垫块分别压覆在一相绕组上，三个上轭垫块呈Y形设置；

[0019] 三个上压部件呈三角形分布，每个上压部件的两端分别通过一个上边垫块压覆于相邻的两相绕组的顶部，每个上压部件的中间位置通过一个上压板压覆于相邻的两个上轭垫块的自由端。

[0020] 进一步的，所述光伏发电用变压器还包括三个弧形的下轭垫块、六个下边垫块、三个下压部件和三个下压板；

[0021] 下轭垫块的弧度与绕组的弧度相适应，每个下轭垫块分别支撑在一个绕组下，三个下轭垫块呈Y形设置；

[0022] 三个下压部件呈三角形分布，每个下压部件的两端分别通过一个下边垫块支撑于相邻的两相绕组的底部，每个下压部件的中间位置通过一个下压板支撑于相邻的两个下轭垫块的自由端；

[0023] 每个下压部件分别与正Y型托架的一个支撑臂固定连接，且每个下压部件分别与一个上压部件借助拉螺杆固定连接，用以将所述绕组的边缘部位在所述正Y型托架上压紧。

[0024] 进一步的，所述光伏发电用变压器还包括：中间夹板和用于承载所述三相绕组的直立支架；

[0025] 所述中间夹板压覆于所述三个上轭垫块的中间部位的上表面；

[0026] 所述直立支架垂直固设于所述正Y型托架的中心位置，且所述三相绕组的底部均通过所述下轭垫块的中部压覆于所述直立支架的上表面；

[0027] 所述直立支架与所述中间夹板借助拉螺杆固定连接，用以将所述三相绕组相邻的部位在所述正Y型托架上压紧。

[0028] 本发明具有如下有益效果：

[0029] 本发明采用整体结构的低压绕组，每相低压绕组包括两个低压线圈，每个低压线圈均包括头尾两组抽头，第一组抽头位于低压线圈的头部，第二组抽头位于低压线圈的尾部，通过将每相低压绕组的第一低压线圈的第一组抽头的尾部与每相低压绕组的第一低压线圈的第二组抽头的尾部相连，每相低压绕组的第二低压线圈的第一组抽头的尾部与每相低压绕组的第二低压线圈的第二组抽头的尾部相连，从而实现双电压输出，本发明的整体结构的低压绕组与轴向双分裂结构的低压绕组相比，结构简单，制造成本低，采用立体卷铁心可以大幅度降低空载损耗和空载电流，降低能耗。

附图说明

[0030] 图1为现有的轴向双分裂结构的低压绕组的结构示意图；

[0031] 图2为本发明实施例提供的光伏发电用变压器的整体结构示意图；

[0032] 图3为本发明的三相低压绕组的抽头分布示意图；

[0033] 图4为本发明的低压绕组采用出头错开式层式线圈结构的绕制示意图；

[0034] 图5为本发明的低压绕组采用双螺旋式线圈结构的绕制示意图；

[0035] 图6为本发明提供的立体卷铁心的结构示意图；

[0036] 图7为本发明实施例提供的光伏发电用变压器没有安装立体卷铁心的结构示意图；

[0037] 图8为本发明实施例提供的光伏发电用变压器没有安装绕组和立体卷铁心的结构示意图。

[0038] 图例说明：

[0039] 1、绕组         2、立体卷铁心     3、正Y型托架

[0040] 21、铁心单框    22、心柱          31、支撑臂

[0041] 41、上轭垫块    42、上边垫块      43、上压部件

[0042] 44、上压板      5、中间夹板       6、直立支架

[0043] 7、拉螺杆       81、下轭垫块      82、下边垫块

[0044] 83、下压部件    84、下压板

具体实施方式

[0045] 为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

[0046] 参见图2，本发明提供一种光伏发电用变压器，可以包括三相绕组1和立体卷铁心2，三相绕组包括三相低压绕组和三相高压绕组，三相绕组1(即三相低压绕组和三相高压绕组)套设在立体卷铁心2上，其中，三相低压绕组在轴向上为整体结构。每相低压绕组包括第一低压线圈(图中未绘示)和第二低压线圈(图中未绘示)，第一低压线圈和第二低压线圈均包括两组抽头。

[0047] 以下结合如图3，对三相低压绕组的抽头分布进行详细说明。如图3所示，低压绕组包括A、B、C三相低压绕组，A、B、C三相低压绕组分别包括第一低压线圈和第二低压线圈，A、B、C三相低压绕组的第一低压线圈和第二低压线圈均包括两组抽头，第一低压线圈和第二低压线圈的第一组抽头位于线圈的头部，第一低压线圈和第二低压线圈的第二组抽头位于线圈的尾部。A相低压绕组的第一低压线圈包括第一组抽头a1和第二组抽头x1，A相低压绕组的第二低压线圈包括第一组抽头a2和第二组抽头x2；B相低压绕组的第一低压线圈包括第一组抽头b1和第二组抽头y1，B相低压绕组的第二低压线圈包括第一组抽头b2和第二组抽头y2；C相低压绕组的第一低压线圈包括第一组抽头c1和第二组抽头z1两组抽头，C相低压绕组的第二低压线圈包括第一组抽头c2和第二组抽头z2。A、B、C三相低压绕组的第一低压线圈的第一组抽头a1b1c1绞合为一组，A、B、C三相低压绕组的第二低压线圈的第一组抽头a2b2c2绞合为一组，A、B、C三相低压绕组的第一低压线圈的第二组抽头x1y1z1绞合为一组，A、B、C三相低压绕组的第二低压线圈的第二组抽头x2y2z2绞合为一组。

[0048] A、B、C三相低压绕组的第一低压线圈的第一组抽头a1b1c1的尾部与A、B、C三相低压绕组的第一低压线圈的第二组抽头x1y1z1的尾部相连，A、B、C三相低压绕组的第二低压线圈的第一组抽头a2b2c2与A、B、C三相低压绕组的第二低压线圈的第二组抽头x2y2z2的尾部相连。

[0049] 低压绕组可以选用层式线圈结构，也可以选用饼式线圈结构，以下分别结合图4和图5，对层式的低压绕组的绕制方式和饼式的低压绕组的绕制方式进行详细说明。

[0050] 如图4所示，当低压绕组为层式线圈结构时，可以采用低压分裂出头错开方式绕制。具体的，低压绕组呈中空的圆柱形状，其上分别均匀设置有多个档位，每相低压绕组的第一低压线圈的第一组抽头a1b1c1和每相低压绕组的第二低压线圈的第一组抽头a2b2c2绕圆柱形状的低压绕组绕制，且每相低压绕组的第一低压线圈的第一组抽头a1b1c1和每相低压绕组的第二低压线圈的第一组抽头a2b2c2的起始位置在低压绕组上对称设置，也就是说，每相低压绕组的第一低压线圈的第一组抽头a1b1c1与每相低压绕组的第二低压线圈的第一组抽头a2b2c2之间的连线过低压绕组的横截面的圆心，即每相低压绕组的第一低压线圈的第一组抽头a1b1c1的起始位置和每相低压绕组的第二低压线圈的第一组抽头a2b2c2的起始位置分别对应圆形的低压绕组的横截面的直径的两端。在本发明实施例中，低压绕组均匀设置有8个档位，每相低压绕组的第一低压线圈的第一组抽头a1b1c1的起始位置位于档位5处，每相低压绕组的第二低压线圈的第一组抽头a2b2c2的起始位置位于档位1处，其位置相互对称。

[0051] 每相低压绕组的第一低压线圈的第一组抽头a1b1c1和每相低压绕组的第二低压线圈的第一组抽头a2b2c2平行绕制，并绕制至少两层。

[0052] 如图5所示，当低压绕组为饼式线圈结构时，低压绕组可以采用低压分裂螺旋方式绕制。具体的，每相低压绕组的第一低压线圈的第一组抽头a1b1c1和每相低压绕组的第二低压线圈的第一组抽头a2b2c2的起始位置位于同一撑条的两侧。例如，在本发明实施例中，每相低压绕组的第一低压线圈的第一组抽头a1b1c1和每相低压绕组的第二低压线圈的第一组抽头a2b2c2两组抽头的起始位置分别位于撑条1的两侧。

[0053] 对于饼式线圈结构来说，只绕制一层，每相低压绕组的第一低压线圈的第一组抽头a1b1c1和每相低压绕组的第二低压线圈的第一组抽头a2b2c2采用双螺旋方式平行绕制。

[0054] 在本发明中，光伏发电用变压器的铁心采用立体卷铁心，以下结合图6，对该立体卷铁心的结构进行详细说明。如图6所示，立体卷铁心2呈立体三角柱状，由三个大小和形状均相同的铁心单框21两两相接而成。铁心单框21呈(近似)矩形形状，即铁心单框21的四个角为圆角，三个铁心单框21之间呈60°夹角连接，形成等边三角柱。相邻的两个铁心单框21两两相接，形成三个心柱22，三相低压绕组分别套设在立体卷铁心2的三个心柱22上。

[0055] 优选的，铁心单框21可以由梯形的硅钢带连续卷绕多层形成。

[0056] 需要说明的是，立体卷铁心已在传统变压器上广泛应用，但是并未应用于光伏发电用变压器技术领域。因此，立体卷铁心的结构及制造方法属于现有技术，在此不再赘述。

[0057] 本发明采用立体卷铁心作为光伏发电用变压器的铁心，立体卷铁心的结构更为紧凑，磁路为最理想的立体三角形，三个心柱的磁路最短且长度一致，三个心柱的磁阻一致，因此三相磁阻相互平衡。立体卷铁心由硅钢带连续卷绕形成，磁路无接缝，硅钢带的导磁方向与磁路方向完全一致，且都最短，可以大幅度降低空载损耗和空载电流，高效节能。

[0058] 结合图2、图7和图8所示，该光伏发电用变压器还可以包括：三个弧形的上轭垫块41、六个上边垫块42、三个上压部件43、三个上压板44和用于承载所述立体卷铁心的正Y型托架3，正Y型托架3水平设置，包括三个支撑臂31。

[0059] 上轭垫块41的弧度与绕组1(包括高压绕组和低压绕组)的弧度相适应，每个上轭垫块41分别压覆在一相绕组1上，三个上轭垫块41呈Y形设置。即三个上轭垫块41分别压在三相绕组1上，也就是说，每个上轭垫块41均位于其所压覆的一相绕组1与另外两相绕组1的邻接处，从而组成正Y形。

[0060] 三个上压部件43呈三角形分布，优选呈正三角形分布，每个上压部件43的两端分别通过一个上边垫块42压覆于相邻的两相绕组1的顶部，每个上压部件43的中间位置通过一个上压板44压覆于相邻的两个上轭垫块41的自由端。

[0061] 进一步优选的是，如图7、8所示，所述光伏发电用变压器还可以包括中间夹板5和用于承载三相绕组1的直立支架6。中间夹板5压覆于三个上轭垫块41的中间部位的上表面。直立支架6垂直固设于正Y型托架3的中心位置，与正Y型托架3形成底座，三相绕组1的底部均通过下轭垫块81的中部压覆于直立支架6的上表面。

[0062] 直立支架6与中间夹板5借助拉螺杆7固定连接，用以将三相绕组相邻的部位在正Y型托架1上压紧。

[0063] 进一步的，所述立体三角形立体卷铁心变压器还可以包括三个弧形的下轭垫块81、六个下边垫块82、三个下压部件83和三个下压板84。

[0064] 下轭垫块81的弧度与绕组1的弧度相适应，每个下轭垫块81分别支撑在一相绕组1下，三个下轭垫块81呈Y形设置。即三个下轭垫块81分别支撑在三相绕组1下，也就是说，每个下轭垫块81均位于其所支撑的一相绕组1与另外两相绕组1的邻接处，从而组成正Y形。

[0065] 三个下压部件83呈三角形分布，优选呈正三角形分布，每个下压部件83的两端分别通过一个下边垫块82支撑于相邻的两相绕组1的底部，每个下压部件83的中间位置通过一个下压板84支撑于相邻的两个下轭垫块81的自由端。

[0066] 通过以上描述可以看出，上轭垫块41、上边垫块42、上压部件43和上压板44，与下轭垫块81、下边垫块82、下压部件83和下压板84的分布及设置方式均相同，也就是说，上述部件在绕组1的顶部和底部对称设置。

[0067] 优选的，上轭垫块41、上边垫块42、上压板44、下轭垫块81、下边垫块82和下压板84可以采用优质纸板100/00制作，具有优良的绝缘性能和一定的收缩性，在所述光伏发电用变压器工作时，减小震动带来的上压部件43和下压部件83对绕组1的损坏。

[0068] 进一步的，每个下压部件83分别与正Y型托架3的一个支撑臂31固定连接，即正Y型托架3的三个支撑臂31的自由端分别与不同的下压部件83固定连接。正Y型托架3、直立支架6和下压部件83形成下框架(即底座和下压部件83形成下框架)。每个下压部件83分别与一个上压部件43借助拉螺杆7固定连接，用以将三相绕组1的边缘部位在正Y型托架3上压紧。

[0069] 借助拉螺杆7将上压部件43与下压部件83固定连接，并借助拉螺杆7将中间夹板5与直立支架6固定连接，从而可以将三相绕组1在下框架上压紧，在光伏发电用变压器工作时减小震动和噪音的产生。

[0070] 本发明通过将与绕组1的弧度相适应的上轭垫块41和下轭垫块81呈Y形设置，并将上压部件43与下框架通过拉螺杆7相对地固定安装在一起，使得立体卷铁心2不会受到上压部件43、下压部件83和下框架的压力，压装绕组1时受力均匀，可以提高变压器器身整体的抗震能力。

[0071] 所述光伏发电用变压器利用正Y型托架3将立体卷铁心2托起，上压部件43和下压部件83的力量通过上轭垫块41、上边垫块42、上压板44、下轭垫块81、下边垫块82和下压板84施加在绕组1上，使得立体卷铁心2不承受外力，防止外力对立体卷铁心2造成损坏。

[0072] 本发明采用整体结构的低压绕组，每相低压绕组包括两个低压线圈，每个低压线圈均包括头尾两组抽头，第一组抽头位于低压线圈的头部，第二组抽头位于低压线圈的尾部，通过将每相低压绕组的第一低压线圈的第一组抽头的尾部与每相低压绕组的第一低压线圈的第二组抽头的尾部相连，每相低压绕组的第二低压线圈的第一组抽头的尾部与每相低压绕组的第二低压线圈的第二组抽头的尾部相连，从而实现双电压输出，本发明的整体结构的低压绕组与轴向双分裂结构的低压绕组相比，结构简单，制造成本低，采用立体卷铁心可以大幅度降低空载损耗和空载电流，降低能耗。

[0073] 可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。