CN103501116A - 高压直流电子设备的供电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高压直流电子设备的供电装置，本发明采用多个中压变压器串联，以取代高压变压器；采用低成本位于地电位的工频或高频电源变压器，通过多个变压器串联的方法，把处于地电位的电源耦合到高电位的电子设备。每个变压器在结构上是串联的，系统对供电电源超高的绝缘电压要求被串联的多级变压器分担或者平均分担，极大的降低了变压器的绝缘等级，降低了变压器的造价及生产难度，为高压直流电子式设备的应用创造了条件。

Description

高压直流电子设备的供电装置
技术领域
本发明涉及一种高压直流电子设备的供电装置。
背景技术
高压直流电子设备，包括IGBT、晶闸管和其他功率管等等。如图1所示的高压电子式直流断路器由高压直流隔离开关、辅助电子式开关及主电子式开关等几部分组成。其中辅助电子式开关及主电子式开关是有多级IGBT串联而成。对于这种高压、超高压直流线路上的电子设备，由于无法从直流电网直接取能，而且电子设备所需能量又很少，因此，其供电是一难题。
尽管理论上采用高压送能变压器可以实现高电位的送能，但是对于高电压的送能变压器而言，其对地绝缘耐压要求很高，这对于一个容量并不大的送能变压器而言，其制造难度相当大，而且成本极高，并且没有厂家愿意生产这种价值不高的高压送能变压器。
发明内容
本发明的目的是提供一种高压直流电子设备的供电装置，用以解决现有供电方式制造难度大、成本高的问题。
为实现上述目的，本发明的方案包括：
高压直流电子设备的供电装置，所述供电装置包括一个串联中压变压器组，该串联中压变压器组由至少两个中压变压器串联而成，后一级中压变压器原边连接前一级中压变压器副边，第一级的中压变压器原边连接电源，最后一级中压变压器副边用于连接待供电的高压直流电子设备。
所述供电装置还包括至少一个串联低压变压器组，每个串联低压变压器组由至少两个低压变压器串联而成，每个串联低压变压器组的第一级低压变压器原边连接所述最后一级中压变压器副边；所述串联低压变压器组中，各低压变压器的原边和/或副边用于连接待供电的高压直流电子设备。
所述串联低压变压器组中，各低压变压器的原边和/或副边连接有一个串联级间绝缘低压变压器组；每个串联级间绝缘低压变压器组由至少两个级间绝缘低压变压器串联而成，每个串联级间绝缘低压变压器组的第一级级间绝缘低压变压器原边连接对应的所述低压变压器的原边和/或副边，各级间绝缘低压变压器的原边和/或副边用于连接待供电的高压直流电子设备。
由于高压送能变压器制造难度大，成本很高，本发明采用多个中压变压器串联，以取代高压变压器；采用低成本位于地电位的工频或高频电源变压器，通过多个变压器串联的方法，把处于地电位的电源耦合到高电位的电子设备。每个变压器在结构上是串联的，系统对供电电源超高的绝缘电压要求被串联的多级变压器分担或者平均分担，极大的降低了变压器的绝缘等级，降低了变压器的造价及生产难度，为高压直流电子式设备的应用创造了条件。
附图说明
图1是高压电子式直流断路器结构图；
图2是实施例1的电路原理图；
图3是实施例2的电路原理图；
图4是实施例3的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
实施例1
本文中所指串联（中压、低压、级间绝缘低压）变压器组，是指多个变压器串联形成的变压器组，变压器串联是指后一级变压器原边连接前一级变压器副边。如图2所示，串联中压变压器组有三个中压变压器1TFa、2TFa、3TFa依次串联而成，1TFa原边连接电源，3TFa副边连接到待供电的高压电子设备。电源为独立于高压电子设备的电源，如地电位的电源（如图2），变压器1TFa二次输出电压作为第二个变压器2TFa的一次输入电压，第二个变压器2TFa的输出电压作为第三个变压器3TFa的输入电压，这样一级一级的耦合，把处于地电位的电源耦合到处于高电位的电子设备，第三个变压器3TFa副边连接待供电的高压直流电子设备（需要通过相应的变流设备）。从图中可以看出，高压电子设备对地绝缘耐压为500kV，按照设计要求分配在三个中压变压器1TFa、2TFa、3TFa上，绝缘电压由三个中压变压器分担或者平均分担。
依照本实施例，也可以设置更多变压器的串联。
实施例2
如图3所示，本实施例与实施例1不同在于，第三个中压变压器3TFa副边不再直接连接到待供电的高压直流电子设备，而是经过了低压变压器。如图3，这些低压变压器形成两个串联低压变压器组（作为其他实施方式，也可以是更多个串联低压变压器组），每个串联低压变压器组的第一级低压变压器均连接到最后一级中压变压器的副边。低压变压器的原边和/或副边连接待供电的高压直流电子设备。
位于高电位的电子设备往往是由多个串联的IGBT、晶闸管或其它串联的电子设备组成。实施例2和实施例3适合于为串联的多个电子设备供电。位于高电位每一个低压变压器均是耐压较低的小型耦合变压器，因其与串联的电子设备等电位，其耐压等级只要与串联的电子设备的耐压等级相当即可。本实施例中，每个低压变压器之间的绝缘电压为20kV。
实施例3
如图4，与实施例2不同在于，低压变压器的原边和/或副边不直接连接待供电的高压直流电子设备，而是经过了级间绝缘低压变压器——各低压变压器的原边和/或副边连接有一个串联级间绝缘低压变压器组，级间绝缘低压变压器的原边和/或副边连接待供电的高压直流电子设备。级间绝缘低压变压器可以用于对应图1中电子式开关的串联的单个IGBT，每个级间绝缘低压变压器组可以用于为电子式开关的一个阀段供电。
本实施例中，每个级间绝缘低压变压器之间的绝缘电压为2kV。
此项专利受国家高技术研究发展计划（863计划）课题资助，课题编号：2012AA050206。

Claims (3)

1.高压直流电子设备的供电装置，其特征在于，所述供电装置包括一个串联中压变压器组，该串联中压变压器组由至少两个中压变压器串联而成，后一级中压变压器原边连接前一级中压变压器副边，第一级的中压变压器原边连接电源，最后一级中压变压器副边用于连接待供电的高压直流电子设备。
2.根据权利要求1所述的高压直流电子设备的供电装置，其特征在于，所述供电装置还包括至少一个串联低压变压器组，每个串联低压变压器组由至少两个低压变压器串联而成，每个串联低压变压器组的第一级低压变压器原边连接所述最后一级中压变压器副边；所述串联低压变压器组中，各低压变压器的原边和/或副边用于连接待供电的高压直流电子设备。
3.根据权利要求2所述的高压直流电子设备的供电装置，其特征在于，所述串联低压变压器组中，各低压变压器的原边和/或副边连接有一个串联级间绝缘低压变压器组；每个串联级间绝缘低压变压器组由至少两个级间绝缘低压变压器串联而成，每个串联级间绝缘低压变压器组的第一级级间绝缘低压变压器原边连接对应的所述低压变压器的原边和/或副边，各级间绝缘低压变压器的原边和/或副边用于连接待供电的高压直流电子设备。
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