變換器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及包含具有互相平行布置并且垂直于多邊形所跨基本區域的角點的至少三個芯柱的變換器芯的變換器，其芯柱的相應的兩個軸向端區域在兩端轉變為布置成相對于其橫切的相應的軛部分，以及各情況下布置成以空心筒的繞組區域來圍繞相應的芯柱的主繞組，其中相應的芯柱的磁截面大于相應的軛部分的磁截面。
【背景技術】
[0002]公知的是，為了將具有不同電壓電平的電源單元互相耦合，變換器用于電能配電系統。諸如此類的變換器常常設計為干式(dry-type)變換器，電壓電平在消費者或發電機電壓附近，并且具有額定電壓，例如，在低壓側在IkV到6kV的范圍內以及在高壓側在1kV到30kV的范圍內，其中相應的額定功率在例如0.5MVA到10MVA的范圍內。但是，諸如此類的變換器還用于風力裝置的領域中，其中在這種情況下，變換器的額定功率針對風力裝置關聯的功率。
[0003]因低電壓范圍內的高額定電流(例如其能夠是約100A)的緣故，低電壓繞組常常設計以帶狀導線纏繞的方式，其中帶狀導線的寬度與相應變換器繞組的至少完整的軸向長度對應。取決于有關變換器的實施例和要求，特別是還應用于風力裝置，低電壓側線匝的數量例如是大約十圈，其中發電機側生成的電壓是相對低的并且將要由變換器設為較高的工作電平。
[0004]為了調整，已知的過程優選提供具有多個抽頭的變換器的高電壓側繞組(或多個繞組)，其能夠通過相應的帶載抽頭轉換器選擇，例如，結果是，變換器的變換系數能夠因此在調整范圍內改變。為了確保變換器適應由不同的風力條件導致的邊界條件，增加的調整能力有必要應用于風力裝置。
[0005]變換器的有效部分具有閉合磁路以及具有纏繞在相應的芯柱的整數個閉合線匝的至少一個高壓和低壓繞組。每個閉合導線環的感應電壓取決于主頻率、磁通密度和芯橫截面。
[0006]另一方面，不利的是，因高壓要求的緣故制造布置在高電壓側的帶載抽頭轉換器是非常復雜的，并且電壓的該調整能夠在與完整線匝的感應電壓對應的該電壓調整中最低限度地發生。在電壓調整的情況中，最小調整級因此限于兩個線匝之間的壓差。特別是在上述低電壓側帶狀繞組的情形下，由于相對低的線匝總數(例如大約十圈)的緣故，不可能在額定變化附近作精細調整，所以這是不利的。
【發明內容】
[0007]從這樣的現有技術出發，本發明解決的問題是要提供使低電壓側上的電壓以較小電壓步長被調整的變換器，其中由此較低的電壓要求的緣故，要制成較簡單的相應的帶載抽頭轉換器。
[0008]通過開始提到的變換器的類型來解決這個問題。所述變換器特征在于:各情況下附加繞組電連接到相應的主繞組，并且布置成圍繞在相應分配的軛部分。
[0009]本發明的基本概念在于減少為了調整而提供的一個或多個完整線匝的感應電壓，其中所述線匝沒有環繞完整的芯柱的磁截面，而是圍繞相應的軛的橫截面。在具有多邊形圖案的變換器的情況中，軛的橫截面通常較小，特別是與完整的芯柱的橫截面相比。因此，與在芯柱上布置的情況相比，在軛上布置的情況中，由線匝圍繞的磁通量以及由此相應的感應電壓較低。
[0010]因主繞組與可優選數量的附加繞組的相應串聯連接的緣故，其中可優選數量的附加繞組布置成圍繞在變換器芯的軛，有利的是，可能達成變換器的調整區域的較精細的分度。
[0011]根據依照本發明的變換器的具體優選配置，變換器芯具有等邊三角形的基本區域。這樣的形狀是公知的，例如，名為“hexaformer形狀”或“三角形(delta)芯”。三角形芯具有例如以環形方式纏繞的三個框狀部分，并且當根據三角形圖案互相結合時，其構成三角形的變換器芯。例如，用于三相變換器的這種變換器芯的對稱形狀有利地促成對稱的工作行為。
[0012]但是，還能夠看出在三角形芯上為什么軛的橫截面小于芯柱的橫截面。框狀纏繞芯部分的環繞橫截面沿著其周長一致。芯柱的橫截面由相鄰芯部分的相接的兩邊的橫截面的總和形成，而軛具有單個框部分的環繞橫截面，其中形成總共三個芯柱以及各情況下具有一半的磁截面面積的六個軛。
[0013]根據依照本發明的變換器的優選配置，相應的軛部分的磁截面面積因此為相應的芯柱的磁截面面積的一半。
[0014]根據依照本發明的變換器的優選變形例，主繞組和/或附加繞組由相應扁平的帶狀導線形成。扁平的帶狀導線特別適合適應高電流，其在相應的低電壓側繞組的情況中是特別有利的。另外，扁平的帶狀導線具有相對高的填充因數。
[0015]根據依照本發明的變換器的另外的不同的配置，在軛部分中相應的附加繞組的至少一個繞組由間隙引導。其結果是，附加繞組的相應的線匝中的感應電壓能夠進一步降低，這是由于線匝僅環繞在軛的磁截面面積的一部分并且由此感應電壓變得相對較低。因此，以簡單的方式實現關于額定變換的分度部分的進一步精細，例如，以各情況下1.5%的步長的+/-15%的調整區域。
[0016]軛特別適合由至少沿著所述軛的軸向延伸的部分的間隙被分為兩個橫截面面積，這是因為由此引起的(在磁截面保持相同的情形下的)幾何橫截面的增加不導致變換器安裝尺寸的增加。如果間隙布置在變換器的柱區域中，則在保持相同的幾何橫截面的情況中，因環繞在相應的柱的線匝內有限的空間供給的緣故，至少在間隙區域中將導致磁截面中的有效減少。
[0017]不言而喻的是，還可能提供相應較高數量的間隙以及還由此的橫截面面積的間隙。原則上，為了滿足調整能力的要求，任意細分能夠發生，例如1/3或1/4。但是，還能夠由置于圍繞軛的一部分的多個線匝，例如圍繞在軛橫截面的1/4的3個線匝或者圍繞在軛的橫截面的1/5的4個線匝，來實現具體電壓級。如果繞組分開置于圍繞軛橫截面的一部分，則為了使所述線匝以或正或負的方式工作，能夠通過繞組方向或(附加)線匝的極性的選擇使用配線。因此，可能減少用于電壓調整能力的(附加)線匝的必要的數量。
[0018]根據依照本發明的變換器的優選配置，相應的附加繞組配備有多個接入相應的附加繞組的不同線匝的抽頭。有利的是，由抽頭的適當選擇可能實現所需調整區域。附加繞組可選地具有由抽頭從附加繞組的線匝來辨別的精細分度區域，在軛中該附加繞組的線匝通過相應的間隙引導。所述線匝在各情況下具有低于完整圍繞相應的軛的線匝的感應電壓。另外，能夠提供粗略分度區域，其通過來自各情況下完整圍繞軛的線匝的抽頭來辨別。通過粗糙和精細分度區域的適當串聯連接，可能在寬范圍上達成精細分度。
[0019]根據依照本發明的變換器的另外的變形例，為了將主繞組選擇地連接到附加繞組的抽頭之一，提供切換部件，結果是，能夠因此匹配電連接主繞組和附加繞組的有效線匝的數量。如果合適，提供分開的切換部件用于附加繞組的粗糙和精細分度區域。
[0020]根據變換器的另外的配置，切換部件包含帶載抽頭轉換器和/或電力電子組件。帶載抽頭轉換器已被證實作為標準組件是成功的，該標準組件用于變換器繞組的抽頭的配線和可選的選擇。根據要求，還提供諸如晶閘管或IGBT之類的電力電子組件。
[0021]另外的有利配置的可能性能夠從進一步的從屬權利要求得出。
【附圖說明】
[0022]本發明，基于附圖中所示的示范性實施例更詳細地描述另外的實施例和另外的優點，其中:
圖1示出示范性第一變換器，
圖2示出示范性第二變換器，
圖3示出示范性第三變換器，
圖4示出示范性主繞組和附加繞組的配線，并且圖5示出通過示范性軛部分的橫截面。
【具體實施方式】