專利名稱：大功率直流高壓隔離變壓器分布電容儲(chǔ)能吸收器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種大功率直流高壓隔離變壓器分布電容儲(chǔ)能吸收器。
背景技術(shù)：
在大功率直流高電壓電源裝置中，出于電位隔離的目的，需要直流高壓隔離變壓 器提供隔離的電能供給，它的副邊連接一臺(tái)被隔離電位的大功率變壓器。這樣在直流高壓 隔離變壓器的原副邊之間存在直流高電壓，由于變壓器內(nèi)部各部件之間存在分布電容，特 別是副邊對(duì)原邊和對(duì)外殼之間，有較大的分布電容；在隔離變壓器運(yùn)行時(shí)，這些分布電容有 電能儲(chǔ)存，當(dāng)變壓器供電的負(fù)載裝置在短路時(shí)，變壓器分布電容儲(chǔ)能要通過負(fù)載釋放。在等 離子體基礎(chǔ)研究領(lǐng)域的輔助加熱系統(tǒng)，有些負(fù)載，如加速極和速調(diào)管，它們?cè)诙搪窌r(shí)，要求 電源系統(tǒng)向其注入的能量只有焦耳量級(jí)，如果注入能量太多負(fù)載就會(huì)損壞。由于負(fù)載價(jià)格 昂貴，這樣就要求有分布電容儲(chǔ)能的吸收裝置。目前通用的吸收裝置是在負(fù)載端加能量吸 收裝置，這種能量吸收裝置過于笨重，成本高，安裝困難，對(duì)于直流高壓隔離變壓器分布電 容儲(chǔ)能吸收的裝置尚沒有文獻(xiàn)研究。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種簡(jiǎn)單和可靠的能量吸收裝置，特別是直接吸收大功率直 流高壓隔離變壓器內(nèi)部分布電容儲(chǔ)能；使之不向負(fù)載釋放，以增加負(fù)載在短路時(shí)的安全性。本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種大功率直流高壓隔離變壓器分布電容儲(chǔ)能吸收器，包括有隔離變壓器和被隔 離變壓器，其特征在于所述隔離變壓器的副邊和所述被隔離變壓器的原邊通過導(dǎo)線相連， 且所述的隔離變壓器和所述的被隔離變壓器處在相同的電位上且對(duì)地分別具有分布電容； 所述被隔離變壓器的副邊接有電源模塊，所述電源模塊的輸出端設(shè)有與所述被隔離變壓器 原邊的中性點(diǎn)的對(duì)地電壓相等的特定點(diǎn)，所述的特定點(diǎn)與隔離變壓器原邊的中性點(diǎn)間串接 有電阻，所述的電阻在所述的電源模塊發(fā)生短路時(shí)構(gòu)成分布電容儲(chǔ)能吸收器。所述的大功率直流高壓隔離變壓器分布電容儲(chǔ)能吸收器，其特征在于所述的電 阻為無(wú)感電阻。所述的大功率直流高壓隔離變壓器分布電容儲(chǔ)能吸收器，其特征在于所述的電 阻為無(wú)感電阻。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明利用無(wú)感電阻作為變壓器內(nèi)部分布電容儲(chǔ)能吸收器，簡(jiǎn)單可靠、成本低、安 裝方便、空間要求小；在負(fù)載發(fā)生短路時(shí)，無(wú)感電阻直接吸收大功率直流高壓隔離變壓器內(nèi) 部分布電容的儲(chǔ)能，使之不向負(fù)載釋放，增加了負(fù)載在短路時(shí)的安全性。


圖1為本發(fā)明大功率直流高壓電源的結(jié)構(gòu)圖。
圖2為變壓器分布電容在負(fù)載短路時(shí)的放電回路示意圖。

具體實(shí)施例方式參見圖1，一種大功率直流高壓隔離變壓器分布電容儲(chǔ)能吸收器，包括有隔離變壓 器Tl、T2和被隔離變壓器T3、T4、T5、T6，隔離變壓器Tl的副邊和被隔離變壓器T3、T4的 原邊通過導(dǎo)線相連，隔離變壓器T2的副邊和被隔離變壓器T5、T6的原邊通過導(dǎo)線相連，且 隔離變壓器Tl、T2和被隔離變壓器T3、T4、T5、T6處在相同的電位上且對(duì)地分別具有分布 電容；被隔離變壓器T3、T4、T5、T6的副邊分別接有電源模塊，電源模塊的輸出端分別設(shè) 有與被隔離變壓器Τ3、Τ4、Τ5、Τ6原邊的中性點(diǎn)的對(duì)地電壓相等的特定點(diǎn)，特定點(diǎn)與隔離變 壓器Τ3、Τ4、Τ5、Τ6原邊的中性點(diǎn)間分別串接有無(wú)感電阻，無(wú)感電阻在電源模塊發(fā)生短路時(shí) 分別構(gòu)成分布電容儲(chǔ)能吸收器。該種結(jié)構(gòu)的直流高壓電源的最大輸出電壓超過100kV，隔離變壓器Tl和Τ2的內(nèi)部 分布電容儲(chǔ)能可通過被隔離變壓器T3、T4、T5和Τ6的原邊中性點(diǎn)與電源模塊輸出端之間各 串聯(lián)一個(gè)無(wú)感電阻來(lái)吸收。每臺(tái)被隔離變壓器的副邊及其連接電源模塊選擇可以根據(jù)實(shí)際工程需要來(lái)定，單 臺(tái)被隔離變壓器的任意一個(gè)副邊繞組及其連接的電源模塊都可以通過無(wú)感電阻與其原邊 中性點(diǎn)通過無(wú)感電阻連接。選擇被隔離變壓器的中間那個(gè)副邊繞組及與其連接的電源模塊 的輸出端與被隔離變壓器原邊中性點(diǎn)串聯(lián)100歐的無(wú)感電阻，實(shí)際測(cè)量電阻電流峰值達(dá)到 百安培量級(jí)，電阻參數(shù)是100歐，功率300W。以下結(jié)合本發(fā)明的具體工作原理對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明參見圖2，C為變壓器內(nèi)部總等效分布電容之和，R為變壓器中性點(diǎn)與電源模塊特 定點(diǎn)之間串聯(lián)的電阻，Rload為負(fù)載，K為負(fù)載短路模擬開關(guān)(K閉合時(shí)負(fù)載短路)，隔離變 壓器副邊與其連接的被隔離電位的變壓器原邊，它們處在相同的電位上，對(duì)地有很大的分 布電容；被隔離變壓器原邊的中性點(diǎn)與電源系統(tǒng)內(nèi)部特定點(diǎn)通過無(wú)感電阻連接。特定點(diǎn)的 選擇如下在電源穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，該點(diǎn)的對(duì)地電壓與被隔離變壓器原邊中性點(diǎn)的對(duì)地電壓相 等。在負(fù)載短路時(shí)，變壓器內(nèi)部分布電容儲(chǔ)能通過該電阻向負(fù)載釋放，負(fù)載短路時(shí)的端電壓 近似為零，也就K閉合，負(fù)載側(cè)短路。主回路中的線路電阻相對(duì)于該電阻來(lái)說非常小，實(shí)際 電路中，線路電阻遠(yuǎn)小于1歐姆，而串聯(lián)電阻R在百歐姆量級(jí)，電阻R作為變壓器分布電容 儲(chǔ)能吸收器。分布電容的絕大部分儲(chǔ)能被電阻R吸收，釋放到負(fù)載上的能量就非常小，從而 保護(hù)了負(fù)載在短路時(shí)的安全。在電源系統(tǒng)正常工作時(shí)，變壓器中性點(diǎn)沒有太大的電壓波動(dòng)，所以中性點(diǎn)上串聯(lián) 的電阻在電源運(yùn)行期間功耗很??；如果是電源是直流穩(wěn)態(tài)運(yùn)行，則該電阻上的功耗近似為 零；電阻的體積可以選擇很小，僅考慮在負(fù)載短路時(shí)的瞬間能量釋放。電阻承受的峰值電流 是短路時(shí)刻的分布電容對(duì)地電壓除以電阻值；可以根據(jù)實(shí)際裝置來(lái)計(jì)算峰值電流，然后確 定無(wú)感電阻的具體參數(shù)。
權(quán)利要求
1.一種大功率直流高壓隔離變壓器分布電容儲(chǔ)能吸收器，包括有隔離變壓器和被隔離 變壓器，其特征在于所述隔離變壓器的副邊和所述被隔離變壓器的原邊通過導(dǎo)線相連，且 所述的隔離變壓器和所述的被隔離變壓器處在相同的電位上且對(duì)地分別具有分布電容；所 述被隔離變壓器的副邊接有電源模塊，所述電源模塊的輸出端設(shè)有與所述被隔離變壓器原 邊的中性點(diǎn)的對(duì)地電壓相等的特定點(diǎn)，所述的特定點(diǎn)與隔離變壓器原邊的中性點(diǎn)間串接有 電阻，所述的電阻在所述的電源模塊發(fā)生短路時(shí)構(gòu)成分布電容儲(chǔ)能吸收器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率直流高壓隔離變壓器分布電容儲(chǔ)能吸收器，其特征在 于所述的電阻為無(wú)感電阻。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種大功率直流高壓隔離變壓器分布電容儲(chǔ)能吸收器，包括有隔離變壓器和被隔離變壓器，隔離變壓器的副邊和被隔離變壓器的原邊通過導(dǎo)線相連，且隔離變壓器和被隔離變壓器處在相同的電位上且對(duì)地分別具有分布電容；被隔離變壓器的副邊接有電源模塊，電源模塊的輸出端設(shè)有與被隔離變壓器原邊的中性點(diǎn)的對(duì)地電壓相等的特定點(diǎn)，特定點(diǎn)與隔離變壓器原邊的中性點(diǎn)間串接有電阻，電阻在所述的電源模塊發(fā)生短路時(shí)構(gòu)成分布電容儲(chǔ)能吸收器。本發(fā)明簡(jiǎn)單可靠、成本低、安裝方便、空間要求??；在負(fù)載發(fā)生短路時(shí)，無(wú)感電阻直接吸收大功率直流高壓隔離變壓器內(nèi)部分布電容的儲(chǔ)能，增加了負(fù)載在短路時(shí)的安全性。
文檔編號(hào)H02M1/32GK102035362SQ20101055081
公開日2011年4月27日 申請(qǐng)日期2010年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月19日
發(fā)明者付鵬, 楊雷 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院等離子體物理研究所