專利名稱：大功率波形發(fā)生器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子電路領(lǐng)域，尤其是一種大功率波形發(fā)生器。
背景技術(shù)：
由于國家大科學(xué)工程EAST中性束加熱電源的需要，要求該電源額定電壓 100kV，額定電流100A，并且上升時間小于20微秒，關(guān)斷時間小于10微秒，穩(wěn) 態(tài)運行時間最長1000秒。目前使用的波形發(fā)生器，大部分功率小于100W，電流 小于10A，電壓小于100V，遠遠不能滿足國家大科學(xué)工程EAST中性束加熱電源 的需要。要求輸出電壓達100kV，電流100A的大功率波形發(fā)生器在國內(nèi)還是空 白。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種大功率波形發(fā)生器，以解決目前國內(nèi)的波形發(fā)生器 無法滿足國家大科學(xué)工程EAST中性束加熱電源的需要的問題。 為了達到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為
大功率波形發(fā)生器，包括有兩個提供相同電壓的配電柜，配電柜連接有A、 B、 C三相電壓輸出導(dǎo)線，其特征在于還包括有兩個相同的油浸式變壓器，所 述兩個配電柜的A、 B、 C三相電壓輸出導(dǎo)線分別連接至所述兩個油浸式變壓器 的原邊，所述每個油浸式變壓器的副邊有兩個，每個副邊分別通過A、 B、 C三 相導(dǎo)線連接至一個干式變壓器的原邊，所述每個干式變壓器的副邊有二十六個， 分別通過A、 B、 C三相導(dǎo)線連接至對應(yīng)的電源模塊，所述共一百零四個電源模 塊彼此之間通過導(dǎo)線相互串聯(lián)構(gòu)成串聯(lián)支路，所述串聯(lián)支路的兩端分別有導(dǎo)線引 出，所述信號通過所述串聯(lián)支路兩端的導(dǎo)線輸出；
所述電源模塊包括六個二極管，所述六個二極管兩兩串聯(lián)成三組串聯(lián)支路 后，再相互并聯(lián)構(gòu)成二極管整流橋，所述每個干式變壓器的副邊上的A相線和C 相線上分別串聯(lián)有一個真空接觸器和一個熔絲后，再分別連接至兩組串聯(lián)支路中 相互串聯(lián)的兩個二極管之間，所述每個干式變壓器的副邊上的B相線直接連接 至第三組串聯(lián)支路中相互串聯(lián)的兩個二極管之間，所述A相線和B相線上連接的真空接觸器上還分別并聯(lián)連接有電阻；所述二極管整流橋的陽極端和陰極端之 間通過導(dǎo)線連接有電容，所述電容上還并聯(lián)連接有電壓傳感器，所述二極管整流 橋的陽極端上還有導(dǎo)線引出，所述引出導(dǎo)線連接熔絲后分成兩路， 一路連接至一 個晶閘二極管的陽極，所述晶閘二極管的陰極通過導(dǎo)線連接至所述二極管整流橋 的陰極，另一路連接至一個開關(guān)電路的集電極；所述開關(guān)電路的集電極和發(fā)射極 之間還連接有一個二極管，所述丌關(guān)電路的集電極同所述二極管的陰極連接，發(fā) 射機同所述二極管的陽極連接，所述開關(guān)電路的發(fā)射極上還有導(dǎo)線引出，所述引 出導(dǎo)線連接有電感后，再連接至一個二極管的陰極，所述二極管的陽極通過導(dǎo)線 連接有電流傳感器后，再與所述二極管整流橋的陽極端連接，所述二極管上還并 聯(lián)連接有一個電壓傳感器，所述電壓傳感器兩個接線端上還有導(dǎo)線引出，信號通 過所述電壓傳感器的引出導(dǎo)線輸出；所述電感上還并聯(lián)連接有一個支路，所述支 路包括相互串聯(lián)的一個二極管和一個電阻，所述二極管陰極通過導(dǎo)線連接至所述 電感與所述開關(guān)電路的發(fā)射極之間。
所述的大功率波形發(fā)生器，其特征在于所述每個油浸式變壓器的原邊采用 延邊三角形結(jié)構(gòu)，兩個副邊繞組分別是星形和三角形接法。
2臺油浸式變壓器的原邊是延邊三角形結(jié)構(gòu)，兩個副邊繞組分別是星形和三 角形接法；油變的副邊繞組分別與一臺干式邊壓器相連，每臺干變的都有26副 邊繞組，這樣分別與26個電源模塊相連，4臺干變可以分別與104電源模塊相 連。104個電源模塊的輸出，首尾相連串聯(lián)輸出，這樣可以得到最高145kV/100A 的輸出。
每個電源模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)相同，三相交流輸入先通過真空接觸器S1、 S2和交 流熔絲fusel、 fuse2，然后通過三相二極管整流橋B6U，整流橋的輸出與濾波電 容C1相連，同時，整流橋的陽極通過直流熔絲分別與晶閘管的陽極、開關(guān)電路 的集電極相連、二極管的陰極相連，開關(guān)電路的發(fā)射極分別與二極管的陽極、二 極管的陰極、電感相連，二極管的陽極通過電阻分別與電感和二極管的陰極相連， 最后二極管的陽極分別與晶閘管的陰極和二極管整流橋的陰極相連。
本發(fā)明原理簡單，安裝方便，完全能夠滿足國家大科學(xué)工程EAST中性束加 熱電源的需要，可以按要求輸出各種波形，填補了要求輸出電壓達100kV，電流 100A的大功率波形發(fā)生器在國內(nèi)的空白。


圖1為本發(fā)明電路圖。
圖2為本發(fā)明中電源模塊電路圖。
具體實施例方式
大功率波形發(fā)生器，包括有兩個提供相同電壓的配電柜，配電柜連接有A、 B、 C三相電壓輸出導(dǎo)線，還包括有兩個相同的油浸式變壓器，所述兩個配電柜 的A、 B、 C三相電壓輸出導(dǎo)線分別連接至所述兩個油浸式變壓器的原邊，所述 每個油浸式變壓器的副邊有兩個，每個副邊分別通過A、 B、 C三相導(dǎo)線連接至 一個干式變壓器的原邊，所述每個千式變壓器的副邊有二十六個，分別通過A、 B、 C三相導(dǎo)線連接至對應(yīng)的電源模塊，所述共一百零四個電源模塊彼此之間通 過導(dǎo)線相互串聯(lián)構(gòu)成串聯(lián)支路，所述串聯(lián)支路的兩端分別有導(dǎo)線引出，所述信號 通過所述串聯(lián)支路兩端的導(dǎo)線輸出；
所述電源模塊包括六個二極管，所述六個二極管兩兩串聯(lián)成三組串聯(lián)支路 后，再相互并聯(lián)構(gòu)成二極管整流橋，所述每個干式變壓器的副邊上的A相線和C 相線上分別串聯(lián)有一個真空接觸器和一個熔絲后，再分別連接至兩組串聯(lián)支路中 相互串聯(lián)的兩個二極管之間，所述每個干式變壓器的副邊上的B相線直接連接 至第三組串聯(lián)支路中相互串聯(lián)的兩個二極管之間，所述A相線和B相線上連接 的真空接觸器上還分別并聯(lián)連接有電阻；所述二極管整流橋的陽極端和陰極端之 間通過導(dǎo)線連接有電容，所述電容上還并聯(lián)連接有電壓傳感器，所述二極管整流 橋的陽極端上還有導(dǎo)線引出，所述引出導(dǎo)線連接熔絲后分成兩路， 一路連接至一 個晶閘二極管的陽極，所述晶閘二極管的陰極通過導(dǎo)線連接至所述二極管整流橋 的陰極，另一路連接至一個開關(guān)電路的集電極；所述開關(guān)電路的集電極和發(fā)射極 之間還連接有一個二極管，所述開關(guān)電路的集電極同所述二極管的陰極連接，發(fā) 射機同所述二極管的陽極連接，所述開關(guān)電路的發(fā)射極上還有導(dǎo)線引出，所述引 出導(dǎo)線連接有電感后，再連接至一個二極管的陰極，所述二極管的陽極通過導(dǎo)線 連接有電流傳感器后，再與所述二極管整流橋的陽極端連接，所述二極管上還并 聯(lián)連接有一個電壓傳感器，所述電壓傳感器兩個接線端上還有導(dǎo)線引出，信號通 過所述電壓傳感器的引出導(dǎo)線輸出；所述電感上還并聯(lián)連接有一個支路，所述支 路包括相互串聯(lián)的一個二極管和一個電阻，所述二極管陰極通過導(dǎo)線連接至所述電感與所述開關(guān)電路的發(fā)射極之間。
所述每個油浸式變壓器的原邊采用延邊三角形結(jié)構(gòu)，兩個副邊繞組分別是星 形和三角形接法。
如圖1，多副邊繞組變壓器的副邊輸出通過二極管整流形成不共地的直流電 壓源模塊，把這些直流源模塊串聯(lián)，通過各模塊上的高速丌關(guān)器件 IGBT(insulated-gate bipolar transistor )控制各模塊的投入和切除，產(chǎn)生可控的直流 高壓輸出。圖l中Kl、K2是10kV配電柜，分別控制兩臺油浸式變壓器的進線。 2臺油浸式隔離變壓器的原邊是延邊三角形結(jié)構(gòu)，兩個副邊繞組分別是星形和三 角形接法；這樣單臺油變可以輸出12脈波整流電壓，2臺串聯(lián)可以輸出24脈波 整流電壓。4臺干式變壓器的結(jié)構(gòu)相同，各鐵芯對地電壓不同，每臺干變的最上 面一個副邊輸出是450Vac，其它副邊輸出是900Vac。 4臺干式變壓器有104個 副邊繞組，分別連接104個結(jié)構(gòu)相同的電源模塊。104個模塊串聯(lián)，產(chǎn)生高電壓 輸出?？刂葡到y(tǒng)全部通過光纖與各電源模塊聯(lián)系。
圖2給出了電源模塊的結(jié)構(gòu)圖，電源模塊有兩部分組成主回路和控制單元。 主回路包括軟啟動電路、整流濾波電路、IGBT開關(guān)電路、限流電路、crowbar 保護電路、二極管續(xù)流電路、熔絲保護電路和測量電路等組成。控制電路包括 IGBT控制、邏輯狀態(tài)分析及保護、與主控進行信息交換。模塊的外殼與直流側(cè) 輸出的低電勢端短接。在模塊的輸入端加入軟啟動電路Sl、 S2是真空接觸器， R2、 R3是軟啟動電阻，分別接在輸入端的A、 C相上，B相輸入和整流橋相連， 電阻R2， R3阻值為lkQ 。 二極管整流橋B6U選擇株洲南車時代產(chǎn)的ZP7型號， 濾波電容Cl參數(shù)為；1500V/3mF， IGBT選擇EUPEC公司的FF400R33KF2C 型號，電感L為100uH， 二極管Dl， D2的型號都為DH 40-18A型快恢復(fù)二極 管，續(xù)流二極管考慮采用IGBT的反并聯(lián)快恢復(fù)二極管代替，R阻值為20Q。為 了防止在負(fù)載短路時IGBT拒關(guān)斷，模塊增加了 crowbar電路，來強制模塊輸出 為零，該電路由圖2中晶閘管SCR來實現(xiàn)，晶閘管SCR額定電壓3000V，電流 400A 。
權(quán)利要求
1、大功率波形發(fā)生器，包括有兩個提供相同電壓的配電柜，配電柜連接有A、B、C三相電壓輸出導(dǎo)線，其特征在于還包括有兩個相同的油浸式變壓器，所述兩個配電柜的A、B、C三相電壓輸出導(dǎo)線分別連接至所述兩個油浸式變壓器的原邊，所述每個油浸式變壓器的副邊有兩個，每個副邊分別通過A、B、C三相導(dǎo)線連接至一個干式變壓器的原邊，所述每個干式變壓器的副邊有二十六個，分別通過A、B、C三相導(dǎo)線連接至對應(yīng)的電源模塊，所述共一百零四個電源模塊彼此之間通過導(dǎo)線相互串聯(lián)構(gòu)成串聯(lián)支路，所述串聯(lián)支路的兩端分別有導(dǎo)線引出，所述信號通過所述串聯(lián)支路兩端的導(dǎo)線輸出；所述電源模塊包括六個二極管，所述六個二極管兩兩串聯(lián)成三組串聯(lián)支路后，再相互并聯(lián)構(gòu)成二極管整流橋，所述每個干式變壓器的副邊上的A相線和C相線上分別串聯(lián)有一個真空接觸器和一個熔絲后，再分別連接至兩組串聯(lián)支路中相互串聯(lián)的兩個二極管之間，所述每個干式變壓器的副邊上的B相線直接連接至第三組串聯(lián)支路中相互串聯(lián)的兩個二極管之間，所述A相線和B相線上連接的真空接觸器上還分別并聯(lián)連接有電阻；所述二極管整流橋的陽極端和陰極端之間通過導(dǎo)線連接有電容，所述電容上還并聯(lián)連接有電壓傳感器，所述二極管整流橋的陽極端上還有導(dǎo)線引出，所述引出導(dǎo)線連接熔絲后分成兩路，一路連接至一個晶閘二極管的陽極，所述晶閘二極管的陰極通過導(dǎo)線連接至所述二極管整流橋的陰極，另一路連接至一個開關(guān)電路的集電極；所述開關(guān)電路的集電極和發(fā)射極之間還連接有一個二極管，所述開關(guān)電路的集電極同所述二極管的陰極連接，發(fā)射機同所述二極管的陽極連接，所述開關(guān)電路的發(fā)射極上還有導(dǎo)線引出，所述引出導(dǎo)線連接有電感后，再連接至一個二極管的陰極，所述二極管的陽極通過導(dǎo)線連接有電流傳感器后，再與所述二極管整流橋的陽極端連接，所述二極管上還并聯(lián)連接有一個電壓傳感器，所述電壓傳感器兩個接線端上還有導(dǎo)線引出，信號通過所述電壓傳感器的引出導(dǎo)線輸出；所述電感上還并聯(lián)連接有一個支路，所述支路包括相互串聯(lián)的一個二極管和一個電阻，所述二極管陰極通過導(dǎo)線連接至所述電感與所述開關(guān)電路的發(fā)射極之間。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率波形發(fā)生器，其特征在于所述每個油浸 式變壓器的原邊采用延邊三角形結(jié)構(gòu)，兩個副邊繞組分別是星形和三角形接法。
全文摘要
本發(fā)明涉及大功率波形發(fā)生器，包括2臺油浸式隔離變壓器，油浸式隔離變壓器的副邊繞組分別與一臺干式邊壓器相連，每臺干變的都有26副邊繞組，這樣分別與26個電源模塊相連，4臺干變可以分別與104電源模塊相連。104個電源模塊的輸出，首尾相連串聯(lián)輸出，這樣可以得到最高145kV/100A的輸出。本發(fā)明原理簡單，安裝方便，完全能夠滿足國家大科學(xué)工程EAST中性束加熱電源的需要，可以按要求輸出各種波形，填補了要求輸出電壓達100kV，電流100A的大功率波形發(fā)生器在國內(nèi)的空白。
文檔編號H02J5/00GK101510696SQ20091011645
公開日2009年8月19日 申請日期2009年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月30日
發(fā)明者鵬 傅, 李云娜, 雷 楊, 梁向陽, 潘圣民, 力 蔣, 郭文軍 申請人:中國科學(xué)院等離子體物理研究所