CN101521471A - 新型串联变压器均压方法及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种新型串联变压器均压方法及应用，属于大功率高压、超高压领域，应用于大功率雷达发射机、加速器、CT、高能气体离子源和高能金属离子源的加速级电源。本发明是通过在设计开关变压器时每个变压器上多留1个次级绕组；开关变压器的初级串联供电，变压器次级的多个绕组分段整流后将输出串联起来，达到所需要的电源输出电压；将每个变压器预留的次级绕组并联起来，达到整流器的均压效果；均压的绕组必须高压绝缘来实现的。采用本发明所述的方法解决了变压器初级串联时的均压问题，方法简单可靠，可适用于各种功率、电压等级的开关电源。这种技术的出现对提高雷达发射机和雷达整机的性能具有重大意义。
Description
技术领域
本发明涉及一种新型串联变压器均压方法及应用，属于大功率高压、超高压领域，应用于大功率雷达发射机、加速器、CT、高能气体离子源和高能金属离子源的加速级电源。
背景技术
随着电源电压和功率的不断提高，开关变压器和整流器的设计难度也不断增大，大功率雷达发射机要求高压电源的输出功率达几十到上百千瓦，输出电压达20-100kV。采用单个变压器变压难度很大，目前高压开关电源一般采用电源逆变器推多个开关变压器，开关变压器采用初级并联或串联次级串联的结构。当开关变压器采用初级串联次级串联的结构时，整流器存在电压不均匀的问题。这将导致其中几个整流器输入电压高于额定工作电压，从而将整流器击穿，引起整个电源故障，严重影响了电源的可靠性。
发明内容
1、所要解决的技术问题：
本发明针对以上问题提供了一种新型串联变压器均压方法。
2、技术方案：
本发明是通过：在设计开关变压器时每个变压器上多留1个次级绕组；开关变压器的初级串联供电，变压器次级的多个绕组分段整流后将输出串联起来，达到所需要的电源输出电压；将每个变压器预留的次级绕组并联起来，达到整流器的均压效果；均压的绕组必须高压绝缘来实现的。
3、有益效果：
采用本发明所述的方法解决了变压器初级串联时的均压问题，方法简单可靠，可适用于各种功率、电压等级的开关电源。这种技术的出现对提高雷达发射机和雷达整机的性能具有重大意义。
附图说明
图1为本发明的串联变压器均压示意图；
图2为本发明一种实施例的原理框图。
具体实施方式
原理：
在设计开关变压器时每个变压器上多留1个次级绕组，即每个变压器有n+1(n>1)次级绕组。开关变压器的初级串联供电，变压器次级的多个绕组分段整流后将输出串联起来，达到所需要的电源输出电压。将每个变压器预留的次级绕组并联起来，达到整流器的均压效果。串联变压器均压示意图见图1。由于变压器的次级采用串联方式，不同变压器的绕组之间存在电位差。因此，均压的绕组必须注意高压绝缘。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细地说明。
根据上述的串联均压设计原理，我们设计了一种30kV/50kW的高压开关电源，该电源采用了一个变换器，两个高压变压整流组件，每个高压变压整流组件内部采用了8个变压器的串联结构。
①50kW相移式ZCZVS变换器设计
变换器采用ZCZVS，电源功率部分电路如图2所示。
我们采用了UC3875相移式控制器，V1和V3为超前臂，V2和V4为滞后臂，每个开关管均采用了4个IGBT并联，D1-D4各采用了2个1200/100A的快恢复二极管并联。L1为滤波电感，L2，L3为辅助谐振电感，C3为谐振电容。V1-V4的驱动采用了变压器驱动。
②高压变压整流组件的设计
整个电源的高压部分采用了两个高压变压整流组件串联，两个高压变压整流组件的初级采用并联结构，每个高压变压整流组件内部采用了8个变压器的串联结构。每个高压变压整流组件采用了8块印制版，每块印制板上装有一个环形超微晶铁芯，每个铁芯绕9组次级绕组(8组用于整流，1组用于均压)，每个绕组的变比为1：5，整流管采用快恢复二极管，滤波电容采用450V/330μF的铝电解电容。由于每块印制版由8组绕组整流后串联，所以每块印制版的变比为1：40，这样当输入达到510V时每个高压整流组件最大可输出20kV，采用两个这样的组件串联输出电压可达40kV，考虑电网的波动范围，电源在电网电压最低时仍然可以满足稳压的要求。
Claims (5)
1、一种新型串联变压器均压方法，其特征在于：在设计开关变压器时每个变压器上多留1个次级绕组；开关变压器的初级串联供电，变压器次级的多个绕组分段整流后将输出串联起来，达到所需要的电源输出电压；将每个变压器预留的次级绕组并联起来，达到整流器的均压效果；均压的绕组必须高压绝缘。
2、根据权利要求1所述的新型串联变压器均压方法的应用，其特征在于：一种高压开关电源包括变换器和高压变压整流组件；高压变压整流组件内部采用了权利要求1所述的新型串联变压器均压方法。
3、根据权利要求2所述的新型串联变压器均压方法的应用，其特征在于：整个高压开关电源的高压部分采用高压变压整流组件之间串联，高压变压整流组件之间的初级采用并联结构，每个高压变压整流组件内部采用了变压器之间的串联结构。
4、根据权利要求2所述的新型串联变压器均压方法的应用，其特征在于：每个高压变压整流组件采用印制版，每块印制板上装有一个环形超微晶铁芯，每个铁芯绕n+1组次级绕组，其中n>1，n组用于整流，1组用于均压；每块印制版绕组整流后串联。
5、根据权利要求2所述的新型串联变压器均压方法的应用，其特征在于：高压变压整流组件的整流管采用快恢复二极管。
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