小型高壓隔離變壓器的制造方法
【專利摘要】小型高壓隔離變壓器，由依次連接的工頻輸入級、逆變器、級聯(lián)變壓器、直流轉(zhuǎn)換級和工頻輸出級組成，所述工頻輸入級將交流工頻電壓轉(zhuǎn)化為直流電壓，所述逆變器將直流電壓轉(zhuǎn)化為高于工頻頻率的高頻交流電壓，所述級聯(lián)變壓器對高頻交流電壓進行電壓隔離傳輸與變壓，所述直流轉(zhuǎn)換級將交流電壓轉(zhuǎn)化為直流電壓，所述工頻輸出級將直流電壓轉(zhuǎn)化為工頻交流電壓輸出。采用本實用新型所述的小型高壓隔離變壓器，成本低，體積小，隔離電壓高，可解決高電壓環(huán)境下的隔離供電問題，尤其適合20kV—800kV高電壓環(huán)境下的隔離，并可以其經(jīng)濟型和緊湊性優(yōu)勢，在部分場合可替代傳統(tǒng)的低壓小型高壓隔離變壓器。
【專利說明】小型高壓隔離變壓器
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于電力電子領域，涉及一種小型高壓隔離變壓器。
【背景技術】
[0002]當前的小型高壓隔離變壓器大都采用傳統(tǒng)的工頻變壓器隔離技術，如要實現(xiàn)高電壓的隔離，采用傳統(tǒng)的技術，體積非常龐大，并且效率低、成本高。若要對懸浮在上百千伏的電壓環(huán)境下進行隔離供電，采用傳統(tǒng)技術需要使用大量的絕緣材料和絕緣線，體積龐大、成本較高?，F(xiàn)今設備所需的場所常常使用UPS隔離電源來代替，但UPS的電池成本較高，并且不能長時間工作，必須有斷電充電過程。
實用新型內(nèi)容
[0003]為克服現(xiàn)有小型高壓隔離變壓器體積龐大、效率低、成本高的技術缺陷，本實用新型公開了一種小型高壓隔離變壓器。
[0004]本實用新型所述小型高壓隔離變壓器，由依次連接的工頻輸入級、逆變器、級聯(lián)變壓器、直流轉(zhuǎn)換級和工頻輸出級組成，所述工頻輸入級將交流工頻電壓轉(zhuǎn)化為直流電壓，所述逆變器將直流電壓轉(zhuǎn)化為高于工頻頻率的高頻交流電壓，所述級聯(lián)變壓器對高頻交流電壓進行電壓隔離傳輸與變壓，所述直流轉(zhuǎn)換級將交流電壓轉(zhuǎn)化為直流電壓，所述工頻輸出級將直流電壓轉(zhuǎn)化為工頻交流電壓輸出。
[0005]優(yōu)選的，所述工頻輸入級為全橋整流電路。
[0006]進一步的，所述工頻輸入級還包括并聯(lián)在火線和零線之間的交流安規(guī)電容及串聯(lián)在火線上的熔絲電阻，以及并聯(lián)在全橋整流電路輸出端之間的第一濾波電容。
[0007]優(yōu)選的，所述逆變器為由四個功率開關器件及PWM控制芯片組成的第一逆變橋，所述功率開關器件的控制端與PWM控制芯片對應輸出端連接。
[0008]優(yōu)選的，所述直流轉(zhuǎn)換器為全橋整流電路。
[0009]進一步的，所述直流轉(zhuǎn)換器還包括連接在全橋整流電路兩個輸出端之間的第二濾波電容。
[0010]優(yōu)選的，所述工頻輸出級為由四個功率開關器件及SPWM控制芯片組成的第二逆變橋，功率開關器件的控制端與SPWM控制芯片對應輸出端連接；所述第二逆變橋還包括連接在輸出火線端和輸出零線端之間的輸出電容及串聯(lián)在輸出火線端的濾波電感。
[0011]采用本實用新型所述的小型高壓隔離變壓器，成本低，體積小，隔離電壓高，可解決高電壓環(huán)境下的隔離供電問題，尤其適合20kV — SOOkV高電壓環(huán)境下的隔離，并可以其經(jīng)濟型和緊湊性優(yōu)勢，在部分場合可替代傳統(tǒng)的低壓小型高壓隔離變壓器。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為本實用新型所述一種小型高壓隔離變壓器的一種【具體實施方式】結構示意圖；[0013]圖中附圖標記名稱為:L_輸入火線N-輸入零線 L-1-輸出火線N-1-輸出零線FUSE-熔絲電阻LB-交流吸峰電容CL-輸出電容LC-濾波電感M1-M8均為功率開關器件；T1、T2、Τ3為變壓器；C1、C3為極性電容；C2、C4為非極性電容。
【具體實施方式】
[0014]下面結合附圖，對本實用新型的【具體實施方式】作進一步的詳細說明。
[0015]實施例1
[0016]如圖1示出本實用新型的一個實施例，50赫茲220V的工頻市電從輸入端輸入，經(jīng)過一個全橋整流電路轉(zhuǎn)化為半正弦波的直流電壓，輸入火線上連接有熔絲電阻，在輸入火線和零線之間連接有交流安規(guī)電容，用于濾除工頻市電中的雜波信號。相對于半橋整流，全橋整流方式效率更高，為提高交流輸入端安全性，可以在交流輸入級的火線和零線之間連接有安規(guī)電容LB，能吸收工頻市電上的高頻尖峰脈沖。
[0017]全橋整流電路的輸出端連接由四個功率開關器件組成的第一逆變橋，通過本領域技術人員公知的開關順序調(diào)節(jié)，例如移相控制技術將半正弦波直流電壓轉(zhuǎn)化為高頻交流電壓，可以利用現(xiàn)有的集成電路芯片、例如MPS1010B、BIT3105、0Z960、TL494等，控制四個功率開關器件以一定順序開關，功率開關器件的開關頻率決定了轉(zhuǎn)化后的開關頻率，所述功率開關器件可以是功率MOS管、功率三極管或IGBT等。
[0018]得到高頻交流電后，利用后續(xù)級聯(lián)變壓器對交流電壓幅值進行調(diào)節(jié)，激勵后級變壓器；級聯(lián)變壓器單元進行電壓隔離，可根據(jù)用戶隔離電壓高低調(diào)節(jié)數(shù)量，例如在圖1中，每IOOkV使用一級級聯(lián)變壓器，300kV使用三級變壓器Tl、T2、T3。
[0019]經(jīng)過級聯(lián)變壓器得到高頻交流電，再次利用全橋整流電路將交流電轉(zhuǎn)化為正弦半波直流電。本實施例中，兩個全橋整流電路輸出端可以分別連接有第一濾波電容和第二濾波電容，第一濾波電容和第二濾波電容都由極性電容和非極性電容組成，在圖1中，第一濾波電容由極性電容Cl和非極性電容C2組成，第二濾波電容由極性電容C3和非極性電容C4組成，主要對交流變換單元輸出的波形進行處理，獲得更加穩(wěn)定的直流電波形，減少了交變脈動波紋對電子電路的干擾，保證了電子器件的穩(wěn)定工作，其中極性電容采用極性的點解電容，不僅體積小而且電容量大，非極性電容采用非極性的薄膜電容，具有充放電能力強、適應高頻工作的優(yōu)點，采用極性電容和非極性電容配合使用，既能獲得大容值，同時具備強充放電能力。
[0020]最后，再次利用四個功率開關器件組成第二逆變橋，由四個功率開關器件及SPWM控制芯片組成的第二逆變橋，功率開關器件的控制端與SPWM控制芯片對應輸出端連接，SPWM (Sinusoidal PWM，正弦脈沖寬度調(diào)制)是用脈沖寬度按正弦規(guī)律變化而和正弦波等效的PWM波形即SPWM波形控制逆變電路中開關器件的通斷，使其輸出正弦波形的交流電壓信號；SPWM控制芯片可以采用SA838、EG8010、SLE4520、MA8188、XC196Mx等；所述第二逆變橋還包括連接在輸出火線端和輸出零線端之間的輸出電容及串聯(lián)在輸出火線端的濾波電感，構成LC濾波電路，將高頻雜波濾除，第二逆變橋各個開關的周期頻率設置為50赫茲工頻，將直流電轉(zhuǎn)化為工頻交流電。
[0021]前文所述的為本實用新型的各個優(yōu)選實施例，各個優(yōu)選實施例中的優(yōu)選實施方式如果不是明顯自相矛盾或以某一優(yōu)選實施方式為前提，各個優(yōu)選實施方式都可以任意疊加組合使用，所述實施例以及實施例中的具體參數(shù)僅是為了清楚表述實用新型人的實用新型驗證過程，并非用以限制本實用新型的專利保護范圍，本實用新型的專利保護范圍仍然以其權利要求書為準，凡是運用本實用新型的說明書及附圖內(nèi)容所作的等同結構變化，同理均應包含在本實用新型的保護范圍內(nèi)。
【權利要求】
1.小型高壓隔離變壓器，由依次連接的工頻輸入級、逆變器、級聯(lián)變壓器、直流轉(zhuǎn)換級和工頻輸出級組成，所述工頻輸入級將交流工頻電壓轉(zhuǎn)化為直流電壓，所述逆變器將直流電壓轉(zhuǎn)化為高于工頻頻率的高頻交流電壓，所述級聯(lián)變壓器對高頻交流電壓進行電壓隔離傳輸與變壓，所述直流轉(zhuǎn)換級將交流電壓轉(zhuǎn)化為直流電壓，所述工頻輸出級將直流電壓轉(zhuǎn)化為工頻交流電壓輸出。
2.如權利要求1所述的小型高壓隔離變壓器，其特征在于，所述工頻輸入級為全橋整流電路。
3.如權利要求2所述的小型高壓隔離變壓器，其特征在于，所述工頻輸入級還包括并聯(lián)在火線和零線之間的交流安規(guī)電容及串聯(lián)在火線上的熔絲電阻，以及并聯(lián)在全橋整流電路輸出端之間的第一濾波電容。
4.如權利要求1所述的小型高壓隔離變壓器，其特征在于，所述逆變器為由四個功率開關器件及PWM控制芯片組成的第一逆變橋，所述功率開關器件的控制端與PWM控制芯片對應輸出端連接。
5.如權利要求1所述的小型高壓隔離變壓器，其特征在于，所述直流轉(zhuǎn)換器為全橋整流電路。
6.如權利要求5所述的小型高壓隔離變壓器，其特征在于，所述直流轉(zhuǎn)換器還包括連接在全橋整流電路兩個輸出端之間的第二濾波電容。
7.如權利要求1所述的小型高壓隔離變壓器，其特征在于，所述工頻輸出級為由四個功率開關器件及SPWM控制芯片組成的第二逆變橋，功率開關器件的控制端與SPWM控制芯片對應輸出端連接；所述第二逆變橋還包括連接在輸出火線端和輸出零線端之間的輸出電容及串聯(lián)在輸出火線端的濾波電感。
【文檔編號】H02M5/458GK203691250SQ201420083193
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年2月26日 優(yōu)先權日:2014年2月26日
【發(fā)明者】王凌云 申請人:中國工程物理研究院流體物理研究所