具有中频变压器的变压器组件实用新型专利

专利名称：具有中频变压器的变压器组件

专利类型：实用新型专利

专利申请号：CN202010673128.X

专利申请（专利权）人：ABB瑞士股份有限公司
权利人地址：瑞士巴登

专利发明（设计）人：尤韦·德罗费尼克,托马斯·格拉汀格尔,弗朗西斯科·卡纳莱斯

专利摘要：本公开的实施例涉及具有中频变压器的变压器组件。该变压器组件包括第一变压器级(100)以及第二变压器级(200)，第一变压器级(100)具有多个第一级变压器单元(110)。第二变压器级(200)的输入(201)与第一变压器级(100)的输出(102)连接。第二级的变压器单元(210)的雷电冲击击穿电压是第一级的变压器单元(110)的雷电冲击击穿电压的至少两倍。

主权利要求：
1.一种变压器组件(1)，包括：
‑第一变压器级(100)，具有多个第一级变压器单元(110)，所述多个第一级变压器单元(110)中的每个第一级变压器单元包括彼此串联连接的转换器(112)和中频变压器(114)，其中所述多个第一级变压器单元(110)中的每个第一级变压器单元的相应输入被串联连接，并且所述多个第一级变压器单元(110)的每个第一级变压器单元的相应输出被并联连接，以形成所述第一变压器级(100)的输出(102)；以及‑第二变压器级(200)，包括至少一个第二级变压器单元(210)，所述第二级变压器单元(210)包括彼此串联连接的中频变压器(214)和转换器(212)，其中所述至少一个第二级变压器单元(210)的雷电冲击击穿电压是所述第一级变压器单元(110)中的一个第一级变压器单元的雷电冲击击穿电压的至少两倍，其中所述雷电冲击击穿电压是在相应的所述变压器单元(110、210)的输入与输出之间的雷电冲击的峰值电压，在雷电冲击测试期间，相应的所述变压器单元(110、210)在所述雷电冲击击穿电压处击穿，并且其中所述第二变压器级(200)的输入(201)被连接到所述第一变压器级(100)的所述输出(102)。
2.根据权利要求1所述的变压器组件(1)，其中所述至少一个第二级变压器单元(210)被构造为彼此并联连接的多个第二级变压器单元(210)。
3.根据权利要求1所述的变压器组件(1)，其中所述第一变压器级(100)的变压比大于所述第二变压器级(200)的变压比。
4.根据权利要求1所述的变压器组件(1)，其中所述第二变压器级(200)的变压比是在
1.0至10.0之间。
5.根据权利要求1所述的变压器组件(1)，其中与所述多个第一级变压器单元(110)相比较，所述至少一个第二级变压器单元(210)的所述中频变压器(214)的绕组具有附加的固体或液体绝缘。
6.根据权利要求1所述的变压器组件(1)，其中所述第一变压器级(100)中的第一级变压器单元(110)的数目比所述第二变压器级(200)的所述第二级变压器单元(210)的数目大。
7.根据权利要求6所述的变压器组件(1)，其中所述第一变压器级(100)中的第一级变压器单元(110)的数目比所述第二变压器级(200)的所述第二级变压器单元(210)的数目大至少2倍。
8.根据权利要求6所述的变压器组件(1)，其中所述第一变压器级(100)中的第一级变压器单元(110)的数目比所述第二变压器级(200)的所述第二级变压器单元(210)的数目大至少4倍。
9.根据权利要求1所述的变压器组件(1)，其中所述至少一个第二级变压器单元(210)的所述中频变压器(214)包括至少一个套管，所述至少一个套管被设计为用于耐受雷电冲击。
10.根据权利要求1所述的变压器组件(1)，其中所述多个第一级变压器单元(110)中的任何一个第一级变压器单元的所述中频变压器(114)具有所述至少一个第二级变压器单元(210)中的任何一个第二级变压器单元的所述中频变压器(214)的质量的至多一半。
11.根据权利要求1所述的变压器组件(1)，其中所述多个第一级变压器单元(110)的相应输出被连接到所述第一变压器级(100)的所述输出(102)，并且由此被连接到所述第二变压器级(200)的所述输入(201)。
12.根据权利要求1所述的变压器组件(1)，具有在所述第一变压器级(100)的输入(101)处的较高电压输入端子、以及在所述第二变压器级(200)的所述输出(202)处的较低电压输出端子。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的变压器组件(1)，其中所述至少一个第二级变压器单元(210)的所述转换器(212)是AC到DC转换器或AC到AC转换器中的一种。
14.根据权利要求1所述的变压器组件(1)，其中所述变压器组件(1)的输入被连接到电涌放电器。
15.根据权利要求1所述的变压器组件(1)，其中所述多个第一级变压器单元(110)的所述中频变压器(114)中的每个中频变压器的输入被连接到电涌放电器。
16.一种固态变压器，具有根据权利要求1至15中任一项所述的变压器组件(1)。 说明书 : 具有中频变压器的变压器组件技术领域[0001] 本发明的各方面涉及一种具有中频变压器(MFT)的变压器组件，特别是具有变压器单元的变压器组件，每个变压器单元都包括转换器和MFT。另外的方面涉及具有这种变压器组件的固态变压器。背景技术[0002] 由于中频变压器(MFT)具有节省重量和节省空间的潜力，因此在中频变压器(MFT)中存在高的兴趣。在此，MFT被定义为在100Hz至100kHz的频率范围中操作。与操作在50‑60Hz的网络频率处的常规变压器相比较，这种增加的频率由于增加的开关频率而允许磁性部件(MFT)的收缩。因此，与常规变压器相比较，即使需要额外的频率转换器，使用MFT的固态变压器具有节省空间和重量的潜力，在某些情况下还可以节省成本。[0003] 作为比较示例，图1示出了用于固态变压器(SST)的一个相的示例性变压器组件。变压器组件具有与通常为11kV(均方根rms，线间)的中电压电网连接的输入端11。变压器组件具有多个(在此：9个)变压器单元10，变压器单元10的输入(即，变压器单元10的输入转换器12的输入)按照级联的方式连接到中电压电网。变压器单元10中的每个变压器单元10具有输入转换器12、MFT14和输出转换器16。在每个单元中，输入转换器12的输出连接到在MFT的频率的MFT14的输入绕组。同样，输出转换器16的输入连接到在MFT的频率的MFT14的输出绕组。变压器单元10的输出(即，变压器单元10的输出转换器16的输出)并联连接到变压器组件的输出18。[0004] 在固态变压器(SST)中，单独的单元通常需要满足关于中电压网络的限定的绝缘要求。例如，该绝缘要求包括如下能力：能够在标称电压操作而没有局部放电的能力；以及可以耐受较高的耐受电压，特别是可以耐受短的高电压脉冲(例如，雷电冲击)。[0005] 例如，在11kV的、并且具有9个单元的中电压网络中，针对每个单元的标称电压约为1kV(线间网络电压11kVrms与Dy配置中的9kV的峰值电压相关，其被除以单元数)。另外，级联的单元必须耐受较高的电压(例如，标称电压压力的2.5倍)而没有局部放电。[0006] 本文中，除非另有说明，否则所有交流(AC)电压应理解为rms电压。同样，电压是指实际电压，其包括从绕组被施加和经感应的电压的贡献。在此，所施加的电压被称为初级绕组与次级绕组之间的电压，其中，初级绕组完全处于一个电势，而次级绕组完全处于另一电势。对于第一级，由于在电网侧(输入侧)的单元的串联连接，所施加的电压占优势。[0007] 耐受雷电冲击的短时高电压突发的能力通过雷电冲击测试来测试。本文中，雷电冲击测试被理解为是相关标准中(例如，IEC60076‑11:2004中)所定义的标准雷电冲击测试。根据此测试，每个单元必须耐受变压器组件的输入11与输出18之间的95kV(峰值)的短时高电压突发，并且因此在最坏的情况下，耐受变压器单元中的每个变压器单元10的输入与输出之间的95kV(峰值)的短时高电压突发。[0008] 上面的示例显示95kV(峰值)的LI(雷电冲击)比变压器组件需要能够耐受的任何其他电压都高得多。特别地，由于高电压雷电(LI)测试的这些要求(其远高于标称电压)，绝缘距离必须非常大。这些绝缘距离导致MFT单元中的每个MFT单元均相当大且体积大。[0009] 此外，为了满足LI测试条件，绕组的灌封(例如，绕组的绝缘环氧树脂封装)被采用。这可能导致针对冷却和注意局部放电的另外的工程挑战。另外，针对每个MFT都需要较大的套管，这进一步增加了变压器的成本和体积。[0010] 由于无论功率如何，MFT均被要求满足上述绝缘要求，特别是对于小功率，由于LI耐受要求，绝缘支配每个MFT的体积。因此，在这一领域中，基于MFT的系统的关键优点之一，即它们针对小大小以及轻重量的潜力，被很大程度地减少。[0011] 因此，存在对一种基于MFT的变压器组件的需要，其中至少减少了上述缺点。发明内容[0012] 鉴于上述，提供了根据本发明的变压器组件和根据本发明的固态变压器。[0013] 根据第一个方面，变压器组件包括第一变压器级，第一变压器级具有多个第一级变压器单元，该第一级变压器单元中的每个第一级变压器单元包括彼此串联连接的转换器和中频变压器；以及第二变压器级，包括至少一个第二级变压器单元，该第二级变压器单元包括彼此串联连接的中频变压器和转换器。第二级变压器单元的雷电冲击击穿电压是第一级变压器单元中的一个第一级变压器单元的雷电冲击击穿电压的至少两倍。雷电冲击击穿电压是相应的变压器单元的输入与输出之间的雷电冲击的峰值电压，在雷电冲击测试期间，相应的变压器单元在雷电冲击击穿电压处击穿。第二变压器级的输入连接到第一变压器级的输出。[0014] 根据第二方面，提供了一种具有根据本发明的变压器组件的固态变压器。[0015] 变压器组件的这种两级拓扑结构的潜在优点在于，特别是没有针对第一级单元提供套管和/或灌封的情况下，绝缘距离(特别是在第一级中的绝缘距离)可以显著地减小。作为结果，相当大的体积和重量可以被节省。此外，针对不同要求，两个级的MFT可以有利地进行优化。这些优点特别与低功率相关，例如直到500MW的额定功率。[0016] 第一个方面的变压器组件也可以在一种用于操作变压器组件和/或操作包括该变压器组件的固态变压器的方法中使用。该方法包括：将输入DC或AC电流输入到第一变压器级；使用第一级变压器单元的转换器将所输入的电流转换为中频电流(即，通过使用输入电流的能量生成中频电流以作为输出)，并且使用第一级变压器单元的第一级中频变压器对经转换的中频电流进行变换；以及将经变换的电流(由第一级变压器单元变换)变换到第二级变压器单元。该方法可以进一步包括：使用至少一个第二级变压器单元的至少一个第二级中频变压器来变换馈送电流；以及使用该至少一个第二级变压器单元的转换器来转换所得电流。[0017] 根据优选实施方式，说明书和附图，可以与本文描述的实施例结合的另外的优点、特征、方面和细节是明显的。附图说明[0018] 下面将参考附图进行详细描述，其中[0019] 图1是作为比较示例的变压器组件的示意图；以及[0020] 图2是根据本发明的实施例的变压器组件的示意图。具体实施方式[0021] 现在将详细参考本发明的各种实施例和方面，其中的一些在图2中示出。每个示例是通过解释的方式提供，并且不意味着限制。例如，作为一个方面或实施例的一部分而被示出或描述的特征可以在任何其他方面或实施例上或与之结合地使用。本公开的方面或实施例旨在包括这样的组合，修改和变化。[0022] 图2示出了根据本发明的一个实施例的变压器组件。变压器组件包括第一变压器级100，其具有多个第一级变压器单元110(在图2中：九个变压器单元)。第一级变压器单元110中的每个第一级变压器单元包括转换器112和中频变压器114。转换器112和中频变压器114彼此串联连接，使得转换器112的输入形成了单元的输入，转换器112的输出与MFT的输入绕组连接，并且MFT的输出绕组形成单元的输出。[0023] 变压器单元110的输入在形成第一变压器级100的输入101的输入线之间，按照级联的方式彼此连接。变压器单元的输出彼此并联连接，并且形成第一变压器级100的输出102(低电压AC输出)。[0024] 变压器组件还包括第二变压器级200。第二变压器级200包括第二级变压器单元210。第二级变压器单元210包括彼此串联连接的中频变压器214和转换器212。MFT214的输入绕组形成单元210的输入，MFT214的输出绕组与转换器212的输入连接，并且转换器212的输出形成单元210的输出。[0025] 单元210的输入形成第二变压器级200的输入201。第二变压器级200的输入201与第一变压器级100的输出102连接。单元210的输出形成第二变压器级200的输出202，并且由此形成变压器组件的输出。在图2的示例中，第二级MFT是高功率MFT，其针对变压器组件的总额定功率而额定。备选地，单个第二级单元210可以由具有对应的较低额定值的多个单元来代替，该多个单元彼此并联布置。[0026] 在此，输入101、201和输出102、202是指形成图1所示的相应的输入/输出的导体线的组(对)。输入与输出之间的连接意指这样的连接，该连接是从输入的导体中的任何一个导体到输出的导体中的任何一个导体的连接，特别是从输入的导体中的每个导体到输出的导体中的每个导体的连接。[0027] 第一级转换器被示为可连接到AC网络的AC‑AC转换器。但是，备选地，第一级转换器也可以是可连接到DC网络的DC‑AC转换器。类似地，第二级转换器212被示为可连接到低功率DC部件(能量源、负载和/或DC网络)的AC‑DC转换器。备选地，第二级转换器212可以是可连接到交流部件的AC‑AC转换器。[0028] 对于图2所示的变压器组件的两级拓扑，仅第二级满足雷电冲击耐受要求、但第一级不一定满足雷电冲击耐受要求是足够的。因此，如上文关于图1的比较示例所描述的，与雷电测试相关的附加绝缘要求仅应用于第二级，而不一定应用到第一级。这种高功率MFT(“第二级”)提供针对50Hz耐受电压测试和雷电冲击测试的绝缘。直接连接到单元的多个第一级MFT可以提供针对标称操作的绝缘，但不一定针对LI测试而设计。[0029] 更精确地，根据本发明，第二级变压器单元210的雷电冲击击穿电压是第一级变压器单元110中的一个第一级变压器单元的雷电冲击击穿电压的至少两倍。本文中，雷电冲击击穿电压是相应的变压器单元的输入101、201与输出102、202之间的雷电冲击的峰值电压，在根据IEC60076‑11：2004的雷电冲击测试期间，相应的变压器单元在雷电冲击击穿电压处击穿。[0030] 从另一个角度来看，第二级变压器单元210的雷电冲击耐受电压可以是第一级变压器单元110中的一个第一级变压器单元的雷电冲击耐受电压的至少两倍。本文中，雷电冲击耐受电压被定义为在相应的变压器单元的输入101、201与输出102、202之间的雷电冲击的最大电压，在根据IEC60076‑11：2004的雷电冲击测试期间，相应的变压器单元耐受该雷电冲击耐受电压。[0031] 由此，由于第一级的较低放电要求，因此针对第一级，可以使用紧凑且轻便的部件。例如，仅第二级的MFT、而非第一级的MFT可以要求套管。[0032] 针对第一级，能够在标称电压操作(例如，在线间11kVrms的中电压电网中，9kV(峰值)相到地)、且耐受在此电压水平处的局部放电是足够的。例如，针对11kV的网络电压(标称线间rms电压)，第一级可以被要求以耐受16.5kVrms的测试电压而没有局部放电。[0033] 第一级的该要求允许相对小的绝缘距离。因此，第一级MFT的绕组窗口很好地被利用。一个大的优点是，可以不针对第一级单元提供任何套管，借此可以节省相当大的体积和重量。尽管这种套管可以被提供在第二级单元210中，但是在该示例中，仅存在与9个第一级单元相对的单个第二级单元210，使得存在显著的总体空间和重量减小。更一般地，第二级单元210的数目(彼此并联)是第一级单元的数目的至多一半，并且优选地是至多3个单元、至多2个单元或者甚至仅一个单元。[0034] 而且，还关于一些另外的绝缘要求，例如，对于根据标准的空气绝缘距离，在这种绝缘要求由第二级满足、但不一定由第一级满足的情况下是足够的。[0035] 由此，第一级部件可以通过简单、可靠且低成本的空气绝缘的MFT来实现。因此，效率和成本可以保持相对低。[0036] 另一个方面，通过将多个第一级单元的转换器按照级联的方式连接到第一级输入，第一级可以较好地优化以用于高电压转换；并且与第二级相比，第一级可以较好地优化以用于在较高的电压处的连续操作。[0037] 出于此目的，第一级MFT有利地不被灌封。这允许经受最高绝缘压力的第一级单元被空气绝缘。由此，冷却可以被改进，并且针对变压器组件的长期持久性所需考虑的部件数目减少。在输入101可连接到具有相关联的DC绝缘压力的DC网络的情况下，该优点特别明显。[0038] 因此，总体上，两个级的MFT均可以比现有技术的单级MFT更好地优化。特别是针对低功率，这导致改进的总体性能。针对直到500kW的额定功率、以及特别地直到200MW的低额定功率的情况，和/或直到52kV、特别是直到18kV的在输入侧的电网电压的情况尤其如此。对于这些范围，与图1的比较示例相反，由于与雷电冲击耐受要求相关的绝缘部件而导致的大小和体积节省是特别明显的。[0039] 作为进一步的优点，具有两个级的拓扑具有显著地简化整个SST绝缘系统的设计的潜力，该SST包括冷却系统。此外，由于两个级能够针对不同的要求进行优化，因此该系统允许SST的设计中的附加的自由度，并且例如通过针对级中的每个级选择经优化的半导体部件，而允许改进的单元和系统优化。[0040] 尽管前述内容针对实施例，但是在不脱离由权利要求确定的基本范围的情况下，可以设想其他和进一步的实施例。[0041] 首先，描述与第一级相关的方面。[0042] 根据一个方面，第一级变压器单元110的相应输入按照级联的方式连接在变压器组件的输入端子之间(其也构成第一级的输入)。根据一个方面，第一级变压器单元110的中频变压器114的绕组是不灌封的和/或空气绝缘的。根据一个方面，第一变压器级100具有至少5kV、优选地至少10kV的额定标称耐受电压。根据一个方面，第一变压器级100具有不多于52kV的额定标称耐受电压。[0043] 根据一个方面，第一级包括至少2个第一级单元，优选地至少六个第一级单元。根据一个方面，第一级单元各自具有至少10kW，并且具有至多100kW、至多50kW、或仅至多30kW的功率。[0044] 接下来，描述与第二级相关的方面。[0045] 根据一个方面，第二级具有单个单元(或至多三个单元)，其包括高功率MFT，高功率MFT被设计用于满足LI测试要求。根据一个方面，变压器组件被配置为使第二级经受在标称操作(相对于地面)处的不多于5kV的电压、优选地不多于2kV的电压。因此，即使封装或以其他方式绝缘，第二级也不会经受大的电压压力并且导致局部放电问题。[0046] 根据一个方面，第二级的(多个)MFT通过固体和/或液体绝缘绝缘(例如，油绝缘)。固体绝缘可以具有至少1kV的击穿强度和/或至少1mm的厚度。这样的固体绝缘体可以包括诸如环氧树脂的树脂，和/或可以通过灌封或真空压力浸渍而获得。[0047] 根据一个方面，(多个)第二级MFT具有(多个)端子，该端子通过套管(特别是被设计成耐受雷电冲击的套管)连接到相应的MFT。[0048] 根据一个方面，第二变压器级200具有至少50kV、优选地至少80kV的雷电冲击击穿电压和/或额定雷电冲击耐受电压。[0049] 根据一个方面，至少一个第二级变压器单元210是单个第二级变压器单元210，或者备选地是彼此并联连接的多个第二级变压器单元210。因此，若干个第二级MFT可以并联地采用。[0050] 根据一个方面，第二变压器级200的变压比是在1.0至10.0之间、和/或不多于3.0、甚至不多于2.0。根据一个方面，(多个)第二级MFT的变压比是1∶1。1：1的比率可以例如允许通过同轴电缆的变压器绕组。[0051] 根据一个方面，第二级变压器单元210的转换器是AC到DC转换器或AC到AC转换器中的一种。在AC到AC转换器的情况下，DC链接可以可选地提供附加的DC连接。[0052] 接下来，描述与第一级和第二级的比较相关的方面。[0053] 根据一个方面，第一级变压器单元和第二级变压器单元具有相互不同的绝缘性质。在发明内容中(以及在权利要求1中)，该差异已经依据第一级变压器单元和第二级变压器单元的不同的雷电冲击击穿电压而被表达——即，第二级变压器单元(例如，至少一个第二级变压器单元中的任何一个)的雷电冲击击穿电压是第一级变压器单元中的一个第一级变压器单元的雷电冲击击穿电压的至少两倍。本文中，雷电冲击击穿电压是在相应的变压器单元的输入与输出之间的雷电冲击的(最小)峰值电压，在雷电冲击测试期间，该相应的变压器单元在雷电冲击击穿电压处击穿。[0054] 该不同的绝缘性质也可以按照不同的方式来定义，并且一些这样的定义在本发明的以下方面中给出。本公开内容将涵盖具有这些差异的任何组合的变压器单元，即其中，除了或代替以上依据雷电冲击击穿电压的定义，备选的定义可以给出。[0055] 例如，根据另一个方面，第二级变压器单元的雷电冲击耐受电压可以是第一级变压器单元中的一个第一级变压器单元的雷电冲击耐受电压的至少两倍。本文中，雷电冲击耐受电压定义了在相应的变压器单元的输入与输出之间的雷电冲击的电压，在雷电冲击测试期间，相应的变压器单元对耐受该雷电冲击耐受电压而进行额定。[0056] 根据另外的方面，变压器组件包括两个级，各自具有使用不同的绝缘系统的MET，使得与第二级的(多个)MFT相比，第一级的MFT用不同的绝缘系统来设计。特别地，第一级的绝缘针对标称中电压(例如，10kV..50kV)、而不是针对LI脉冲保护来设计，并且第二级的绝缘强度针对标称低电压(例如，0.2kV..2kV)、并且针对LI脉冲保护来设计，LI脉冲具有标称电压的至少三倍的电压。[0057] 根据一个方面，与第一级变压器单元110的中频变压器114的对应绕组相比较，第二级变压器单元210的中频变压器214的绕组通过附加的(和/或较厚的)固体或液体绝缘体封装来进行包封。对应的固体或液体绝缘体封装可以不存在于第一级中频变压器的绕组(或较薄)。[0058] 根据一个方面，第二级变压器单元210的中频变压器214具有附加的(或较大的)套管，其将端子与中频变压器214的绕组连接，而第一级变压器单元110的中频变压器114缺少对应的套管，即，缺少可比较的尺寸的套管，即，没有套管或具有较小的套管(例如，一半大小或更小)。套管可以是导体部分的固体封装，其通向相应的中频变压器的绕组(例如，在端子与中频变压器的绕组之间)、具有高的击穿强度(1kV以上)以及通常至少1mm的厚度。套管可以被集成到固体绝缘体封装中，或者可以被提供为单独的件，其可能与绝缘体封装直接接触。在这种情况下，套管的大小可以定义为一对套管的相应的出口之间的间隙距离。因此，根据一个方面，至少一个第二级变压器单元210的中频变压器中的任何一对套管出口之间的间隙距离，比第一级变压器单元110中的任何一个第一级变压器单元的中频变压器的对应导体对的间隙距离大。[0059] 根据另外的方面，与第一级变压器单元110中的任何一个第一级变压器单元相比，至少一个第二级变压器单元210具有在被连接到绕组的导体与接地部分之间的较大的间隙距离。[0060] 根据另外的方面，与第一级变压器单元110中的任何一个第一级变压器单元的中频变压器相比较，第二级变压器单元210的中频变压器214的绕组具有附加的固体或液体绝缘。由此，第二级中频变压器214的绝缘可以例如比第一级中频变压器厚和/或具有比第一级中频变压器高的击穿电压。例如，第二级变压器单元210的中频变压器214可以是液体绝缘的和/或固体绝缘的(例如，通过灌封或真空压力浸渍)，而第一级变压器单元(110)的中频变压器(114)的绕组可以缺少(可比较的厚度和/或击穿强度的，例如，通过1mm或更多的厚度的不绝缘)对应的绝缘，例如，可以是非液体绝缘的、不灌封的以及不通过真空压力浸渍而绝缘的。[0061] 根据一个方面，第一变压器级100的变压比多于第二变压器级200的变压比。本文中，变压比定义为输入电压除以相应的变压器级的经变换的输出电压。[0062] 根据一个方面，第一级变压器单元110的中频变压器114中的任何一个中频变压器具有一质量和/或一体积，该质量和/或该体积是至少一个第二级变压器单元210中的任何一个第二级变压器单元的中频变压器214的质量/或体积的至多一半。[0063] 根据一个方面，第一变压器级100中的单元的数目比第二变压器级200的单元210的数目多，优选地至少是1.5倍、是2.0倍、甚至是3.0倍。[0064] 根据一个方面，第一变压器级100的第一级变压器单元110的数目比第二变压器级200的至少一个第二级变压器单元210的数目大，优选地大至少2倍、特别优选地大至少4倍。[0065] 根据一个方面，第二变压器级200的变压比比第一变压器级100的变压比小，小于第一变压器级100的变压比的至少50％。[0066] 接下来，描述与变压器组件内的互连相关的方面。[0067] 根据一个方面，第一级和第二级在变压器组件的输入与输出端子之间彼此串联连接，使得第二级的输入是第一级的输出。[0068] 根据一个方面，第一级变压器单元110的相应输出彼此并联、连接到第一级的输出102，并且由此连接到第二级的输入201。[0069] 根据一个方面，变压器组件被配置为使在第一变压器级的输入101处的输入端子连接到较高的标称电压，并且使在第二变压器级的输出202处的输出端子连接到较低的标称电压。[0070] 接下来，描述与变压器组件及其参数相关的其他方面。[0071] 根据一个方面，变压器组件被包括在固态变压器(SST)中。根据一个方面，电涌放电器连接到变压器组件的输入。根据一个方面，电涌放电器被配置为将第一级MFT上的电压压力限制为低于第一级MFT的介电强度的值。[0072] 根据一个方面，固态变压器包括如本文所描述的多个变压器组件，例如，针对每个相，一个或多个变压器组件。[0073] 根据一个方面，变压器组件适于直到52kV、优选地直到18kV(例如，中电压电网)的输入电压和/或至少1kV、优选地至少5kV的输入电压，该输入电压连接到变压器组件的输入。根据一个方面，变压器组件适于不多于1kV的、和/或至少110V的、优选地至少230V的、特别是至少300V的输出电压(例如，低电压电网)，该输出电压连接到变压器组件的输入。[0074] 根据一个方面，变压器组件适于至少100kW和/或至多100MW、优选地至多1MW的功率。[0075] 根据一个方面，SST用于将在SST输出处的诸如太阳能或风能的可再生能源，电池和/或电动车辆连接到在SST输入处的电网。本文中，术语“输入”用于较高电压侧，术语“输出”用于较低电压侧，但是并不暗示功率流的方向。SST可以被配置为将功率从输入传输到输出、或将功率从输出传输到输入、或前述两者。

专利地区：瑞士

专利申请日期：2020-07-14

专利公开日期：2024-07-26

专利公告号：CN112242791B