CN110148515A - 高压变压装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高压变压装置，包括：桶体；高压变压器，立设于桶体中一侧，包括产生正电压的第一变压单元和产生负电压的第二变压单元；正高压端子和负高压端子分别设置于与第一变压单元、第二变压单元相对的桶体的另一侧；第一电路板，设置于第一变压单元和正高压端子邻近桶壁的一侧；以及第二电路板，设置于第二变压单元和负高压端子邻近桶壁的一侧；其中第一电路板对第一变压单元产生的正电压进行整流、滤波和采样，第二电路板对第二变压单元产生的负电压进行整流、滤波和采样。通过将整流、滤波和采样整合到了同一块电路板上，同时将电路板设置于桶壁侧，使得高压变压装置的制成更加简单，空间更加紧凑，体积变得更小，重量变得更轻。

Description

高压变压装置

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，具体涉及一种高压发生器中的高压变压装置。

背景技术

高压发生器在工业、医疗等行业都有着十分广泛的应用，而高压发生器中的高压变压装置(或者俗称高压桶)的设计是高压发生器的核心。因为高压桶中存在超高的电压(几十到二百千伏)，桶内器件自身的绝缘，以及不同器件之间的绝缘是设计的难点。

现有技术中的做法是在高压桶内将高压器件分为两组，一组产生正电压，一组产生负电压，产生正电压的一组包括产生正电压的变压器、整流电路板、滤波电路板、采样电路板等，而产生负电压的一组包括产生负电压的变压器、整流电路板、滤波电路板、采样电路板等。两组之间通过固体来做绝缘。

如果想要进一步减少高压桶的损耗以提高效率，同时使高压桶的制成变得更加简单，体积变得更加紧凑，重量变得更轻，现有技术的做法就有些难以满足要求了，主要表现在：

1、所有的元件都有两套，板子数量多，板子和板子之间的连线较多；

2、正电压组和负电压组之间需要用固体的绝缘把两组器件完全隔开，不利于高压桶的进一步小型化。

因此，需要开发一种新的高压发生器中的高压变压装置。

在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本发明背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本发明公开一种高压变压装置，进而至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的一个或者多个问题。

本发明的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本发明的实践而习得。

根据本发明的一示例实施方式，公开一种高压变压装置，其特征在于，包括：

桶体；

高压变压器，立设于桶体中一侧，包括产生正电压的第一变压单元和产生负电压的第二变压单元；

正高压端子和负高压端子分别设置于与第一变压单元、第二变压单元相对的桶体的另一侧；

第一电路板，设置于第一变压单元和正高压端子邻近桶壁的一侧；以及

第二电路板，设置于第二变压单元和负高压端子邻近桶壁的一侧；

其中第一电路板对第一变压单元产生的正电压进行整流、滤波和采样，第二电路板对第二变压单元产生的负电压进行整流、滤波和采样。

根据本发明的一示例实施方式，第一变压单元包括多个正绕组，第一变压单元产生的正电压沿桶体竖直方向由上到下从零电位依次增加；第二变压单元包括多个负绕组，第二变压单元产生的负电压沿桶体竖直方向由上到下从零电位依次减小；其中，同一高度上，对应正绕组的电位和负绕组的电位的绝对值相同。

根据本发明的一示例实施方式，第一电路板和第二电路板上分别集成有整流单元、滤波单元、采样单元。

根据本发明的一示例实施方式，同一高度上，第一电路板上的整流单元、滤波单元、采样单元的电位与对应正绕组的电位的差值的绝对值不超过五千伏，第二电路板上的整流单元、滤波单元、采样单元的电位与对应负绕组的电位的差值的绝对值不超过五千伏。

根据本发明的一示例实施方式，同一高度上，第一电路板上的整流单元、滤波单元、采样单元的电位与对应正绕组的电位相同，第二电路板上的整流单元、滤波单元、采样单元的电位与对应负绕组的电位相同。

根据本发明的一示例实施方式，第一电路板上和第二电路板上的不同电位之间设置有开槽。

根据本发明的一示例实施方式，产生正电压的第一变压单元和产生负电压的第二变压单元以绝缘板相隔。

根据本发明的一示例实施方式，正高压端子和负高压端子各自均包覆有第一绝缘层。

根据本发明的一示例实施方式，所述的高压变压装置还包括第二绝缘层，设置于第一电路板、第二电路板与各自邻近的桶壁之间以及设置于桶体中各部件与桶底之间。

根据本发明的一示例实施方式，桶体中还注满有绝缘油。

根据本发明的一示例实施方式，所述的高压变压装置还包括桶盖。

根据本发明的一些实施方式，通过将高压变压装置中产生正电压的第一变压单元和产生负电压的第二变压单元立设于桶体中的同一侧，使得高压变压装置的制成变得更加简单，体积变得更加紧凑，重量变得更轻。

根据本发明的一些实施方式，通过把整流单元、滤波单元和采样单元整合到了同一块电路板上，减少了把整流、滤波、采样电路分开以后，各个电路板之间的连线，使得组装变得简单。

根据本发明的另一些实施方式，通过采用绝缘材料和绝缘油的组合，使得可以在满足高压绝缘要求的同时，尽可能地减小高压元件之间、高压元件和高压桶壁之间的距离，进一步减小高压变压装置的尺寸。

根据本发明的又一些实施方式，通过使得同一高度上，第一电路板上的整流单元、滤波单元、采样单元的电位与对应正绕组的电位相同，第二电路板上的整流单元、滤波单元、采样单元的电位与对应负绕组的电位相同，这样就能够尽可能的减小变压器和对应的做整流、滤波、采样的电路板之间的距离，从而使得设计更加紧凑。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并非用于限制本发明。

附图说明

通过参照附图详细描述其示例实施例，本发明的上述和其它目标、特征及优点将变得更加显而易见。

图1示出根据本发明一示例实施方式的高压变压装置无盖时的俯视图。

图2示出根据本发明一示例实施方式的高压变压装置在A侧去除该侧桶壁后的侧视图。

图3示出根据本发明一示例实施方式的高压变压装置在B侧的侧视图。

图4示出根据本发明一示例实施方式的高压变压装置实现同一高度上对应正绕组的电位和负绕组的电位的绝对值相同的示意图。

图5示出根据本发明一示例实施方式的高压变压装置中的第一、二电路板的具体结构的示意图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本发明的描述将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。附图仅为本发明的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。

此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本发明的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本发明的技术方案而省略所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、方法、实现或者操作以避免喧宾夺主而使得本发明的各方面变得模糊。

附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。

下面结合附图和具体实施例，对本发明的高压变压装置进行详细说明。

首先结合附图1-3详述本发明的高压变压装置的具体结构。图1示出根据本发明一示例实施方式的高压变压装置无盖时的俯视图；图2示出根据本发明一示例实施方式的高压变压装置在A侧去除该侧桶壁后的侧视图；图3示出根据本发明一示例实施方式的高压变压装置在B侧的侧视图。

如图1-3所示，高压变压装置包括：桶体1；高压变压器，立设于桶体中一侧，包括产生正电压的第一变压单元2(包含铁芯8)和产生负电压的第二变压单元2’(包含铁芯8’)；正高压端子3和负高压端子3’分别设置于与第一变压单元、第二变压单元相对的桶体的另一侧；第一电路板4，设置于第一变压单元和正高压端子邻近桶壁的一侧；以及第二电路板4’，设置于第二变压单元和负高压端子邻近桶壁的一侧；其中第一电路板对第一变压单元产生的正电压进行整流、滤波和采样，第二电路板对第二变压单元产生的负电压进行整流、滤波和采样。通过将高压变压装置中产生正、负电压的第一、二变压单元设于桶体中的同一侧，使得高压变压装置的制成更加简单，体积更加紧凑，重量变得更轻。

根据本发明的一示例实施方式，产生正电压的第一变压单元2和产生负电压的第二变压单元2’以绝缘板5相隔，以实现产生正电压的第一变压单元和产生负电压的第二变压单元之间的可靠绝缘。

进一步地，除了在第一变压单元和第二变压单元之间以绝缘板5相隔之外，为了更好地实现可靠绝缘，本发明还采用了多种绝缘方式，以下分别具体说明。

根据本发明的一示例实施方式，正高压端子3和负高压端子3’各自均包覆有第一绝缘层6和6’。

根据本发明的一示例实施方式，所述的高压变压装置还包括第二绝缘层(7、7’和10)，设置于第一电路板、第二电路板与各自邻近的桶壁之间(如7、7’所示)以及设置于桶体中各部件与桶底之间(如10所示)。

根据本发明的一示例实施方式，桶体中还注满有绝缘油。

这样，通过采用以上多种绝缘方式中的一种或多种的组合，本发明可以做到高压器件和桶壁距离很小。采用绝缘材料和绝缘油的组合，使得本发明可以在满足高压绝缘要求的同时，尽可能地减小高压元件之间、高压元件和高压桶壁之间的距离，使得桶体的尺寸很小。

根据本发明的一示例实施方式，所述的高压变压装置还包括桶盖9。

如图5所示，根据本发明的一示例实施方式，第一电路板和第二电路板上分别集成有整流单元(41、41’)、滤波单元(42、42’)、采样单元(43、43’)，以分别对第一变压单元产生的正电压和对第二变压单元产生的负电压进行整流、滤波和采样。通过把整流单元、滤波单元和采样单元整合到了同一块电路板上，减少了把整流、滤波、采样电路分开以后，各个电路板之间的连线，使得组装变得简单。

根据本发明的一示例实施方式，第一变压单元包括多个绕在铁芯8上依次串联的正绕组，第二变压单元包括多个绕在铁芯8’上依次串联的负绕组，以实现更高的电压。

根据本发明的一示例实施方式，同一高度上，第一电路板上的整流单元、滤波单元、采样单元的电位与对应正绕组的电位的差值的绝对值不超过五千伏(kV)，第二电路板上的整流单元、滤波单元、采样单元的电位与对应负绕组的电位的差值的绝对值不超过五千伏(kV)。

进一步地，根据本发明的又一些实施方式，在同一高度上，第一电路板上的整流单元、滤波单元、采样单元的电位与对应正绕组的电位相同，第二电路板上的整流单元、滤波单元、采样单元的电位与对应负绕组的电位相同，这样能够尽可能地减小变压器和对应的做整流、滤波、采样的电路板之间的距离，从而使得设计更加紧凑。下面结合附图4-5进行具体说明。

如图4所示，对于产生正电压的第一变压单元，按照箭头所示的方向，从上端到下端，正电压从0开始增加到某一个值，如90kV，其相邻的第一电路板4上的电压，按照箭头所示的方向，从上端到下端，正电压从0开始增加到90kV；而对于产生负电压的第二变压单元，沿着箭头的方向，从0开始减小到-90kV，同样，相邻的第二电路板4’上的电压也是从0开始减小到-90kV。这样，第一、二变压单元和各自相邻的集成有整流、滤波、采样的电路板，在相同的高度上几乎是相同的电压，这样就能够尽可能的减小第一、二变压单元2和2’与集成有整流、滤波、采样的第一电路板4和第二电路板4’之间的距离，从而使得设计很紧凑。

从电气原理上说，对于两端电位相差几十千伏这个等级的电压，需要在空间保证一定的距离，以避免这么高的电压差带来的放电。如果空间上面两个点的电压相等，那两者之间需要的距离就很小。本发明的做法，如图4左侧，第一变压单元2的电压从顶部到底部，从0增加到90kV，而它旁边的第一电路板4，也是从顶部到底部，电压从0增加到90kV，并且保证在相同的高度上，第一变压单元2和第一电路板4的电压几乎保持相等，这样，就可以把第一电路板4和变压器的距离放得很近。同样的，右边的第二变压单元2’的电压和第二电路板4’的电压从顶部到底部，由0减小到-90kV，同样保证在相同的高度上，第二变压单元2’和第二电路板4’的电压几乎保持相等，这样，就可以把第二电路板4’和变压器的距离放得很近。

图5示出电路板4(4’)的一种具体实现结构。如图5所示，第一(二)电路板上集成有整流单元41(41’)、滤波单元42(42’)、采样单元43(43’)，其中采样单元用9颗电阻示意，滤波单元用六颗电容示意，整流单元用六颗二极管示意(最终的实现方式并不限于图5中示意的方式)。用线相连的地方代表相同的电位。可见，采样单元中90kV的部分对应着整流和滤波单元中90kV的部分，采样单元中60kV的部分对应着整流和滤波单元中60kV的部分，采样单元中30kV的部分对应着整流和滤波单元中30kV的部分，当然这里是用第一电路板4示意，第二电路板4’同理。这样就保证了在相同的高度上面，采样、整流和滤波的相应部分保持同样的电位，从而缩小采样、滤波和整流部分元件在电路板上的距离。

根据本发明的一示例实施方式，第一电路板上和第二电路板上的不同电位之间设置有开槽，以进一步增加绝缘的能力。比如0kV部分和10kV部分之间把电路板挖掉一部分，以达到电路板尺寸的最小化(否则为了保证绝缘0kV部分和10kV部分之间必须要保持很大的间距从而增加电路板尺寸)，如图5中的A部分所示。其余有电位差的部分亦可做同样的处理，在此不再一一列举。

通过以上的详细描述，本领域的技术人员易于理解，根据本发明实施例的高压变压装置具有以下优点中的一个或多个。

根据本发明的一些实施方式，通过将高压变压装置中产生正电压的第一变压单元和产生负电压的第二变压单元立设于桶体中的同一侧，使得高压变压装置的制成变得更加简单，体积变得更加紧凑，重量变得更轻。

根据本发明的一些实施方式，通过把整流单元、滤波单元和采样单元整合到了同一块电路板上，减少了把整流、滤波、采样电路分开以后，各个电路板之间的连线，使得组装变得简单。

根据本发明的另一些实施方式，通过采用绝缘材料和绝缘油的组合，使得可以在满足高压绝缘要求的同时，尽可能地减小高压元件之间、高压元件和高压桶壁之间的距离，进一步减小高压变压装置的尺寸。

根据本发明的又一些实施方式，通过使得同一高度上，第一电路板上的整流单元、滤波单元、采样单元的电位与对应正绕组的电位相同，第二电路板上的整流单元、滤波单元、采样单元的电位与对应负绕组的电位相同，这样就能够尽可能地减小变压器和对应的做整流、滤波、采样的电路板之间的距离，从而使得设计更加紧凑。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (11)

1.一种高压变压装置，其特征在于，包括：

桶体；

高压变压器，立设于桶体中一侧，包括产生正电压的第一变压单元和产生负电压的第二变压单元；

正高压端子和负高压端子分别设置于与第一变压单元、第二变压单元相对的桶体的另一侧；

第一电路板，设置于第一变压单元和正高压端子邻近桶壁的一侧；以及

第二电路板，设置于第二变压单元和负高压端子邻近桶壁的一侧；

其中第一电路板对第一变压单元产生的正电压进行整流、滤波和采样，第二电路板对第二变压单元产生的负电压进行整流、滤波和采样。

2.根据权利要求1所述的高压变压装置，其特征在于，第一变压单元包括多个正绕组，第一变压单元产生的正电压沿桶体竖直方向由上到下从零电位依次增加；第二变压单元包括多个负绕组，第二变压单元产生的负电压沿桶体竖直方向由上到下从零电位依次减小；其中，同一高度上，对应正绕组的电位和负绕组的电位的绝对值相同。

3.根据权利要求1所述的高压变压装置，其特征在于，第一电路板和第二电路板上分别集成有整流单元、滤波单元、采样单元。

4.根据权利要求3所述的高压变压装置，其特征在于，同一高度上，第一电路板上的整流单元、滤波单元、采样单元的电位与对应正绕组的电位的差值的绝对值不超过五千伏，第二电路板上的整流单元、滤波单元、采样单元的电位与对应负绕组的电位的差值的绝对值不超过五千伏。

5.根据权利要求4所述的高压变压装置，其特征在于，同一高度上，第一电路板上的整流单元、滤波单元、采样单元的电位与对应正绕组的电位相同，第二电路板上的整流单元、滤波单元、采样单元的电位与对应负绕组的电位相同。

6.根据权利要求4所述的高压变压装置，其特征在于，第一电路板上和第二电路板上的不同电位之间设置有开槽。

7.根据权利要求1所述的高压变压装置，其特征在于，产生正电压的第一变压单元和产生负电压的第二变压单元以绝缘板相隔。

8.根据权利要求1所述的高压变压装置，其特征在于，正高压端子和负高压端子各自均包覆有第一绝缘层。

9.根据权利要求1所述的高压变压装置，还包括第二绝缘层，设置于第一电路板、第二电路板与各自邻近的桶壁之间以及设置于桶体中各部件与桶底之间。

10.根据权利要求1-9任一项所述的高压变压装置，其特征在于，桶体中还注满有绝缘油。

11.根据权利要求1所述的高压变压装置，其特征在于，还包括桶盖。