CN113629993A - 直流高压发生装置 - Google Patents
直流高压发生装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113629993A CN113629993A CN202110752518.0A CN202110752518A CN113629993A CN 113629993 A CN113629993 A CN 113629993A CN 202110752518 A CN202110752518 A CN 202110752518A CN 113629993 A CN113629993 A CN 113629993A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- diode
- voltage
- transistor
- anode
- cathode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000009466 transformation Effects 0.000 claims abstract description 37
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 59
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 claims description 15
- 238000009499 grossing Methods 0.000 claims description 7
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 16
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 3
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 description 1
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
- H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
- H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
- H02M3/06—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using resistors or capacitors, e.g. potential divider
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
- H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
- H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
- H02M3/08—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes without control electrode or semiconductor devices without control electrode
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
- H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
- H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
- H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
- H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
- H02M3/33569—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
- H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
- H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Rectifiers (AREA)
Abstract
本发明涉及一种直流高压发生装置，包括：整流单元，用于提供初始直流信号；高频逆变单元，与整流单元连接，用于根据直流信号生成第一交流信号；高频变压单元，与高频逆变单元连接，用于将第一交流信号转化为第二交流信号，第二交流信号大于第一交流信号；直流倍压单元，与高频变压单元连接，用于根据第二交流信号生成预设电压值的直流高压。该装置不仅更加小型化而且还能输出更稳定的直流信号。
Description
技术领域
本发明涉及直流高压测试和检测领域，特别是涉及一种直流高压发生装置。
背景技术
目前，国内变电站、电力科学研究院广泛使用的直流高压发生器。如研究直流高压输电系统中换流站设备和绝缘材料在直流高电压信号下的绝缘强度、直流输电线路电晕效应以及进行高压电力设备的电气绝缘强度和泄漏电流检测等。因此，直流高压发生器是进行高电压信号试验的关键性仪器。
随着微电子技术和电力电子技术的迅速发展，传统的直流高压电源利用高压变压器和高压硅堆将交流信号整流成直流，整个系统存在纹波系数大、体积大、质量重等缺点已经不能满足相关研究人员的要求，需要提供一种稳定的小型化的直流高压发生装置，满足相关人员在开展电力系统绝缘实验等检测活动时的便利要求。
发明内容
基于此，有必要提供一种稳定的小型化的直流高压发生装置。
一种直流高压发生装置，包括：
整流单元，用于提供初始直流信号；
高频逆变单元，与整流单元连接，用于根据直流信号生成第一交流信号；
高频变压单元，与高频逆变单元连接，用于将第一交流信号转化为第二交流信号，第二交流信号的电压值大于第一交流信号的电压值；
直流倍压单元，与高频变压单元连接，用于根据第二交流信号生成预设电压值的直流高压。
在其中一个实施例中，整流单元包括：
工频电源，用于提供工频交流信号；
整流电路，与工频电源连接，用于将工频交流信号整流成第一直流信号；
滤波电路，与整流电路连接，用于根据第一直流信号获取初始直流信号，初始直流信号的纹波低于第一直流信号的纹波。
在其中一个实施例中，滤波电路包括：
平波电感和滤波电容，平波电感和滤波电容串联连接于整流电路的两个输出端之间。
在其中一个实施例中，整流电路包括：
第一二极管，第一二极管的正极与工频电源的正极连接；
第二二极管，第二二极管的负极与第一二极管的正极连接；
第三二极管，第三二极管的正极与工频电源的负极连接，负极与第一二极管的负极连接；
第四二极管，第四二极管的正极与第二二极管的正极连接，负极与第三二极管的正极连接；
其中，第一二极管的负极和第三二极管的负极之间的节点作为整流电路的一个输出端，第二二极管的正极与第四二极管的正极作为整流电路的另一个输出端。
在其中一个实施例中，整流单元包括两个输出端，高频变压单元包括两个输入端，高频逆变单元包括：
第一晶体管，第一晶体管的集电极与整流单元的第一输出端连接，发射极与高频变压单元的第一输入端连接，门极用于接收第一控制信号，第一控制信号用于控制各第一晶体管的通断；
第二晶体管，第二晶体管的集电极与第一晶体管的发射极连接，发射极与整流单元的第二输出端连接，门极用于接收第二控制信号，第二控制信号用于控制各第二晶体管的通断；
第三晶体管，第三晶体管的集电极与第一晶体管的集电极连接，发射极与高频变压单元的第二输入端连接，门极用于接收第三控制信号，第三控制信号用于控制各第三晶体管的通断；
第四晶体管，第四晶体管的集电极与第三晶体管的发射极连接，发射极与第二晶体管的发射极连接，门极用于接收第四控制信号，第四控制信号用于控制各第四晶体管的通断。
在其中一个实施例中，直流倍压单元包括：级联的n个倍压电路，第一级倍压电路的输入端与高频变压单元输出端连接，第m级倍压电路的输入端与第m-1级倍压电路的输出端对应连接，第n级倍压电路用于输出直流高压，其中，1＜m≤n，m和n均为正整数。
在其中一个实施例中，倍压电路包括：
第一电容，一端作为第一输入端口；
第五二极管，第五二极管的负极与第一电容另一端连接；
第六二极管，第六二极管的正极与第五二极管的正极连接；
其中，第五二极管与第六二极管之间的节点作为第二输入端口；
第二电容，一端第二电容与第六二极管的负极连接，另一端作为第三输入端口；
第七二极管，第七二极管的正极与第五二极管的负极连接；
第八二极管，第八二极管的负极与第七二极管的负极连接，正极与六二极管的负极连接；
其中，第七二极管的正极与第五二极管的负极连接的节点，作为第一输出端口；
第七二极管与第八二极管的连接点作为第二输出端口；
第八二极管的正极与第六二极管的负极连接的节点作为第三输出端口；
第三电容，第三电容分别与第五二极管的正极和第七二极管的负极连接。
在其中一个实施例中，高频变压单元包括两个输出端口，第一级倍压电路的第一输入端口与高频变压单元的第一输出端口连接，第二输入端口用于接地，第三输入端口与高频变压单元的第二输出端口连接。
在其中一个实施例中，第n级倍压电路的第二输出端口用于连接负载。
在其中一个实施例中，预设电压值为第二交流信号的电压值的n倍。
上述直流高压发生装置包括整流单元，用于提供初始直流信号；高频逆变单元，与整流单元连接，用于根据直流信号生成第一交流信号；高频变压单元，与高频逆变单元连接，用于将第一交流信号转化为第二交流信号，第二交流信号大于第一交流信号；直流倍压单元，与高频变压单元连接，用于根据第二交流信号生成第一直流高压。本发明的电压信号直接从高频变压单元获取，通过倍压实现直流高压，相比传统的倍压电路输出的电压信号，电压降落，即，电势差更低、更稳定；并且直流倍压单元可以根据需要生成预设电压值的直流高压，轻易提升输出的电压值，相对于传统技术中，可以有效避免了价格昂贵、不可拓展的高压直流电源的使用，同时也提升了模块的可扩展性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为一实施例中的直流高压发生装置的示意图；
图2为一实施例中的整流单元的结构示意图；
图3为一实施例中的整流单元的电路图；
图4为一实施例中的高频逆变单元的电路图；
图5为一实施例中的直流高压发生装置的电路图；
图6为一实施例中的交流信号两个第三电容充电的示意图之一；
图7为一实施例中的交流信号两个第三电容充电的示意图之二；
图8为一实施例中的两个第三电容放电示意图。
具体实施方式
为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本申请的公开内容更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。
可以理解，本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。举例来说，在不脱离本申请的范围的情况下，可以将第一二极管称为第二二极管，且类似地，可将第二二极管称为第一二极管。第一二极管和第二二极管两者都是二极管，但其不是同一二极管。
可以理解，以下实施例中的“连接”，如果被连接的电路、模块、单元等相互之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。
在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。
在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”、“理想实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性描述不一定指的是相同的实施例或示例。
在其中一个实施例中，如图1所示，提供了一种直流高压发生装置的示意图。直流高压发生装置100包括整流单元110、高频逆变单元120、高频变压单元130和直流倍压单元140。整流单元110用于为整个系统提供初始直流信号，高频逆变单元120的输入端与整流单元110的输入端连接，用于根据初始直流信号生成第一交流信号；高频变压单元130的输入端与高频逆变单元130的输出端连接，高频变压单元130用于将第一交流信号转化为电压信号较高值的第二交流信号；直流倍压单元140的输入端与高频变压单元130的输出端连接，直流倍压单元140用于将电压值较高的第二交流信号转化为更高预设电压值的直流高压。
上述实施例提供了一种可以输出直流高电压信号的装置，其具备紧凑式的电路结构且具备实现模块化的潜力，能够输出更稳定的预设电压值的直流高压。相比传统技术中直接从工频电源中获取交流信号，并通过倍压电路输出直流高压电压信号，本方案的交流信号从高频变压单元取得，通过直流倍压单元实现直流高压，其电压降落更低，更稳定，具有充电速度较快的优点。同时小型模块化设计无需大型高压变压器，制作成本更低，为各种现场实现检测带来极大的方便。
在其中一个实施例中，如图2所示，提供了一种整流单元的结构示意图，整流单元110包括工频电源111、整流电路113和滤波电路115。整流电路113的输入端与工频电源111的正负极输出端一一对应连接，整流电路113用于将工频交流信号整流成第一直流信号；滤波电路115的输入端与整流电路113的输出端口连接，滤波电路115用于根据第一直流信号获取纹波更小的初始直流信号。
其中，纹波是由于直流稳定电源的电压信号波动而造成的一种现象，纹波过大会对电路中的元件造成损害，因此上述实施例中，通过整流电路与滤波电路的组合，能够将交流信号转化为纹波更小、更加稳定的第一直流信号。
在其中一个实施例中，如图3所示，提供一种整流单元的电路图，图中的滤波电路115包括平波电感L0和滤波电容C0，二者串联连接于整流电路的两个输出端之间。
平波电感可以有效抑制在上电瞬间流过二极管的过电流，减小上电瞬间对电力系统的影响，平波电感与滤波电容串联组合可以是的输出的直流纹波更小，更接近于理想直流。
在其中一个实施例中，滤波电容C0为的铝电解电容。其中，铝电解电容相对其他电容的电容较大，可以有效降低纹波系数。
在其中一个实施例中，继续如图3所示，整流电路113包括第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3和第四二极管D4。第一二极管D1的正极与工频电源111的正极连接；第二二极管D2的负极与第一二极管D1的正极连接；第三二极管D3的正极与工频电源111的负极连接，D3的负极与第一二极管的负极连接；第四二极管D4正极与第二二极管D2的正极连接，D4的负极与第三二极管D3的正极连接。第一二极管D1的负极和第三二极管D3的负极之间的节点作为整流电路113的一个输出端，第二二极管D2的正极与第四二极管D4的正极之间的节点作为整流电路113的另一个输出端。
在其中一个实施例中，如图4所示，提供一种高频逆变单元的电路图，高频逆变单元120包括第一晶体管T1、第二晶体管T2、第三晶体管T3和第四晶体管T4。整流单元包括第一输出端和第二输出端，高频变压单元包括第一输入端和第二输入端，高频逆变单元中的第一晶体管T1的集电极与整流单元的第一输出端连接，发射极与高频变压单元的第一输入端连接，门极用于接收第一控制信号，以控制第一晶体管的通断；第二晶体管T2的集电极与第一晶体管T1的发射极连接，发射极与整流单元的第二输出端连接，门极用于接收第二控制信号，以控制第二晶体管T2的通断；第三晶体管T3的集电极与第一晶体管T1的集电极连接，发射极与高频变压单元的第二输入端连接，门极用于接收第三控制信号，以控制第三晶体管T3的通断；第四晶体管T4的集电极与第三晶体管T3的发射极连接，发射极与第二晶体管T2的发射极连接，门极用于接收第四控制信号，以控制第四晶体管的通断。
在其中一个实施例中，继续如图4所示，包括4个具有并联二极管的绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)，包括第一晶体管T1、第二晶体管T2、第三晶体管T3、第四晶体管T4、第一体二极管DT1、第二体二极管DT2、第三体二极管DT3、第四体二极管DT4。各体二极管的正极分别与对应的晶体管的发射极连接，负极与各对应晶体管的集电极连接。各晶体管连接对应的体二极管可以有效防止电路的异常导通，从而保护电路。
其中，各晶体管还连接有对应的驱动电路、隔离供电电源和控制电路，为使得电路图简洁，图4未示各驱动电路、隔离供电电源和控制电路。各隔离供电电源的正负极与各对应的驱动电路连接，各控制电路与各对应的驱动电路连接，各晶体管的门极和发射极与各对应的驱动电路连接。各驱动电路可以为各晶体管的门极和发射极极之间提供+15V和-8V的驱动电压，与其连接的隔离供电电源可以隔离3kV的电压，使每个晶体管的驱动电路实现隔离供电，控制电路发射驱动信号，通过脉冲宽度调制法控制输出电压。
其中，脉冲宽度调制法控制输出的交流电压通过高频变压单元可以作为一个高频电压源对后级电路进行充电。通过控制高频变压单元一次侧的电压脉宽可以调节变压器二次侧的电压幅值。
在其中一个实施例中，如图5所示，提供一种直流高压发生装置的电路图，直流倍压单元140包括级联的n个倍压电路140N，第一级倍压电路的输入端与高频变压单元130连接，第m级倍压电路的输入端与第m-1级倍压电路的输出端对应连接，第n级倍压电路用于输出直流高压，其中，1＜m≤n，m和n均为正整数。具体地，在图5所示的实施例中，直流倍压单元140包括级联的2个倍压电路140N。
该电路可以输出正极性直流高压，通过增加倍压电路的级联数，可以在改变整体拓扑的条件下，提高输出的电压值。同时，倍压电路拓扑结构还具备应用于低压电子电路中的潜质，为低压电子电路提供稳定预设电压值的电压。
在其中一个实施例中，倍压电路中各器件正常工作时的耐压值相同，最高工作电压为高频变压单元的二次侧输出的电压值，这将有利于高压发生装置的绝缘的设计。
在其中一个实施例中，继续如图5所示，倍压电路140N包括：第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第五二极管D5、第六二极管D6、第七二极管D7和第八二极管D8。第一电容C1的一端作为第一输入端口；第五二极管D5的负极与第一电容连接；第六二极管D6的正极与第五二极管D5的正极连接；其中，第五二极管D5与第六二极管D6之间的节点作为第二输入端口；第二电容C2的一端与第六二极管D6的负极连接，另一端作为第三输入端口；第七二极管D7的正极与第五二极管D5的负极连接；第八二极管D8的负极与第七二极管D7的负极连接，正极与六二极管的负极连接；其中，第七二极管D7的正极与第五二极管D5的负极连接的节点，作为第一输出端口；第七二极管D7与第八二极管D8的连接点作为第二输出端口；第八二极管D8的正极与第六二极管D6的负极连接的节点作为第三输出端口；第三电容C3分别与第五二极管D5的正极和第七二极管D7的负极连接。
在其中一个实施例中，倍压电路中的各二极管和各电容的最高耐受电压相同，均为10kV。
目前针对高压直流发生装置的倍压电路中，对各电容以及二极管的耐受电压要求较高，而面向高电压大电流应用的高压电容，其电容值往往不能达到很高的耐压度，这就导致采用传统倍压电路设计的直流高压发生装置存在暂态响应速度慢、纹波系数大、体积大等问题。因此，本发明提供的电路中对各器件耐压要求低、响应速度快、电压信号降落低的直流电压发生装置可以为电力系统绝缘试验的开展带来极大的便利。
在其中一个实施例中，高频变压单元包括两个输出端口，第一级倍压电路的第一输入端口与高频变压单元的第一输出端口连接，第二输入端口用于接地，第三输入端口与高频变压单元的第二输出端口连接。
在其中一个实施例中，第n级倍压电路的第二输出端口用于连接负载。
在其中一个实施例中，第m级倍压电路的各输入端与第m-1级倍压电路的各输出端对应连接，即，第m级倍压电路第一输入端与第m-1级倍压电路第一输出端连接，第m级倍压电路第二输入端与第m-1级倍压电路第二输出端连接，第m级倍压电路第三输入端与第m-1级倍压电路第三输出端连接。
在其中一个实施例中，预设电压值为第二交流信号信号的电压值的n倍。即，每一级倍压电路可以将电压值提升为高频变压单元高压侧输出电压信号峰值的1倍，通过对倍压电路n次级联，即可输出满足要求的直流高压，其值可达nUac，其中，n为级联个数，Uac为高频变压单元二次侧输出电压信号。
在其中一个实施例中，高频变压单元130为高频变压器，变压器变比为310V：8kV，变压器工作频率为10kHz。
在其中一个实施例中，继续如图5所示，提供的直流高压发生装置的电路图，包括了如上实施例中的电子元件，其中，电子元件的连接关系如上述中的限定，在此不再赘述。
该系统的工频电源为220V市电，通过整流电路整流后对滤波电容进行充电，当系统接入电源后，滤波电容上电压稳定在
由于铝电解的电容容值较大，其电压信号纹波系数较小。通过由4个带反并联二极管的IGBT模块组成的高频逆变单元逆变后可以在高频变压单元一次侧输入第一交流信号，通过高频变压器升压后，在二次侧输出第二交流信号，该高频高压的主频率与高频逆变单元的频率相同。
在其中一个实施例中，如图6所示，提供了一种在高频交流信号正半周时对倍压电路中的两个第三电容充电的示意图。当在高频变压单元输出电压信号正半周时，第七二极管D71、第六二极管D61、第七二极管D72和第六二极管D62导通，其他二极管关断。此时，对于第一级倍压电路，将由高频变压单元130、第一电容C11为第三电容C31和第二电容C21补充电荷，其电压值将提高。对于第二级倍压电路，将由高频变压单元130、第一电容C12为其第三电容C32和第二电容C22补充电荷，其电压值增加。上述过程中使得第三电容C31和第三电容C32，第二电容C21和第二电容C22上的电压值可以维持在高频变压单元输出电压信号峰值。
在其中一个实施例中，如图7所示，提供了在高频变压器输出电压信号负半周时对第三电容充电的示意图。当在高频变压单元输出电压信号负半周时，第五二极管D51、第八二极管D81、第八二极管D82和第七二极管D72导通，其他二极管关断。此时，对于第一级倍压电路，将由高频变压单元130、第二电容C21为第三电容C31和第一电容C11补充电荷，其电压值将提高。对于第二级倍压电路，将由高频变压单元130、第二电容C22为其第三电容C32和第一电容C12补充电荷，其电压值增加。上述过程中使得第三电容C31和C32，第一电容C11和第一电容C12上的电压值得以维持在高频变压单元输出的电压信号峰值。
在其中一个实施例中，如图8所示，提供了第三电容放电电路示意图。当第三电容在正负半周充电完成后，所有二极管将全部处于截止状态。此时，若倍压电路第二输出端连接负载，则第三电容C31和第三电容C32将对负载放电，第三电容电压值将逐渐降低。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种直流高压发生装置，其特征在于，包括：
整流单元，用于提供初始直流信号；
高频逆变单元，与所述整流单元连接，用于根据所述直流信号生成第一交流信号；
高频变压单元，与所述高频逆变单元连接，用于将所述第一交流信号转化为第二交流信号，所述第二交流信号的电压值大于所述第一交流信号的电压值；
直流倍压单元，与所述高频变压单元连接，用于根据所述第二交流信号生成预设电压值的直流高压。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述整流单元包括：
工频电源，用于提供工频交流信号；
整流电路，与所述工频电源连接，用于将所述工频交流信号整流成第一直流信号；
滤波电路，与所述整流电路连接，用于根据所述第一直流信号获取初始直流信号，所述初始直流信号的纹波低于所述第一直流信号的纹波。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述滤波电路包括：
平波电感和滤波电容，所述平波电感和所述滤波电容串联连接于所述整流电路的两个输出端之间。
4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述整流电路包括：
第一二极管，所述第一二极管的正极与所述工频电源的正极连接；
第二二极管，所述第二二极管的负极与所述第一二极管的正极连接；
第三二极管，所述第三二极管的正极与所述工频电源的负极连接，负极与所述第一二极管的负极连接；
第四二极管，所述第四二极管的正极与所述第二二极管的正极连接，负极与所述第三二极管的正极连接；
其中，所述第一二极管的负极和所述第三二极管的负极之间的节点作为所述整流电路的一个输出端，所述第二二极管的正极与所述第四二极管的正极作为所述整流电路的另一个输出端。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述整流单元包括两个输出端，所述高频变压单元包括两个输入端，所述高频逆变单元包括：
第一晶体管，所述第一晶体管的集电极与所述整流单元的第一输出端连接，发射极与高频变压单元的第一输入端连接，门极用于接收第一控制信号，所述第一控制信号用于控制各所述第一晶体管的通断；
第二晶体管，所述第二晶体管的集电极与所述第一晶体管的发射极连接，发射极与所述整流单元的第二输出端连接，门极用于接收第二控制信号，所述第二控制信号用于控制各所述第二晶体管的通断；
第三晶体管，所述第三晶体管的集电极与所述第一晶体管的集电极连接，发射极与所述高频变压单元的第二输入端连接，门极用于接收第三控制信号，所述第三控制信号用于控制各所述第三晶体管的通断；
第四晶体管，所述第四晶体管的集电极与所述第三晶体管的发射极连接，发射极与所述第二晶体管的发射极连接，门极用于接收第四控制信号，所述第四控制信号用于控制各所述第四晶体管的通断。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述直流倍压单元包括：级联的n个倍压电路，第一级所述倍压电路的输入端与所述高频变压单元输出端连接，第m级所述倍压电路的输入端与第m-1级所述倍压电路的输出端对应连接，第n级所述倍压电路用于输出所述直流高压，其中，1＜m≤n，所述m和n均为正整数。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述倍压电路包括：
第一电容，一端作为第一输入端口；
第五二极管，所述第五二极管的负极与所述第一电容另一端连接；
第六二极管，所述第六二极管的正极与所述第五二极管的正极连接；
其中，所述第五二极管与所述第六二极管之间的节点作为第二输入端口；
第二电容，一端所述第二电容与所述第六二极管的负极连接，另一端作为第三输入端口；
第七二极管，所述第七二极管的正极与所述第五二极管的负极连接；
第八二极管，所述第八二极管的负极与所述第七二极管的负极连接，正极与所述六二极管的负极连接；
其中，所述第七二极管的正极与所述第五二极管的负极连接的节点，作为第一输出端口；
所述第七二极管与所述第八二极管的连接点作为第二输出端口；
所述第八二极管的正极与所述第六二极管的负极连接的节点作为第三输出端口；
第三电容，所述第三电容分别与所述第五二极管的正极和所述第七二极管的负极连接。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述高频变压单元包括两个输出端口，所述第一级倍压电路的第一输入端口与所述高频变压单元的第一输出端口连接，第二输入端口用于接地，第三输入端口与所述高频变压单元的第二输出端口连接。
9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第n级倍压电路的第二输出端口用于连接负载。
10.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述预设电压值为所述第二交流信号的电压值的n倍。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110752518.0A CN113629993A (zh) | 2021-07-02 | 2021-07-02 | 直流高压发生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110752518.0A CN113629993A (zh) | 2021-07-02 | 2021-07-02 | 直流高压发生装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113629993A true CN113629993A (zh) | 2021-11-09 |
Family
ID=78378929
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110752518.0A Pending CN113629993A (zh) | 2021-07-02 | 2021-07-02 | 直流高压发生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113629993A (zh) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1249562A (zh) * | 1998-09-30 | 2000-04-05 | 日本电气株式会社 | 具有多个串联到变压器次级线圈的二极管电桥的高压电源电路 |
| US20130114970A1 (en) * | 2010-07-09 | 2013-05-09 | Canon Kabushiki Kaisha | High-voltage power source |
| CN204334356U (zh) * | 2013-10-18 | 2015-05-13 | 三菱电机株式会社 | 直流电源装置、电动机驱动装置、空调机和冰箱 |
| CN212989444U (zh) * | 2020-07-09 | 2021-04-16 | 武汉福润斯电气有限公司 | 一种超低频高压发生器 |
-
2021
- 2021-07-02 CN CN202110752518.0A patent/CN113629993A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1249562A (zh) * | 1998-09-30 | 2000-04-05 | 日本电气株式会社 | 具有多个串联到变压器次级线圈的二极管电桥的高压电源电路 |
| US20130114970A1 (en) * | 2010-07-09 | 2013-05-09 | Canon Kabushiki Kaisha | High-voltage power source |
| CN204334356U (zh) * | 2013-10-18 | 2015-05-13 | 三菱电机株式会社 | 直流电源装置、电动机驱动装置、空调机和冰箱 |
| CN212989444U (zh) * | 2020-07-09 | 2021-04-16 | 武汉福润斯电气有限公司 | 一种超低频高压发生器 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101997324A (zh) | 具有电隔离的双向能量输送的系统和方法 | |
| CN102074971B (zh) | 一种老化测试用回馈负载节能电路及控制方法 | |
| Singh et al. | A new single-source nine-level quadruple boost inverter (NQBI) for PV application | |
| CN109560708A (zh) | 一种数控高压直流发生装置及方法 | |
| CN115149831A (zh) | 一种共地型开关电容多电平逆变器 | |
| CN106899203B (zh) | 正激式五电平逆变器 | |
| US20230253877A1 (en) | Power factor correction and dc-dc multiplexing converter and uninterruptible power supply including the same | |
| CN110557031A (zh) | 一种变频器以及变频器系统 | |
| Xiang et al. | The resonant modular multilevel DC converters for high step-ratio and low step-ratio interconnection in MVDC distribution network | |
| CN113629993A (zh) | 直流高压发生装置 | |
| EP3916980A1 (en) | Conversion device | |
| CN210350838U (zh) | 车载充放电系统 | |
| CN212875687U (zh) | 一种基于LC谐振与同步Boost的高增益升压电路 | |
| CN111987913B (zh) | 可实现有源功率解耦的准单级ac/dc变换器电路 | |
| CN210405105U (zh) | 一种变频器以及变频器系统 | |
| CN210724554U (zh) | 一种嵌位型升压功率变换电路结构 | |
| CN210490731U (zh) | 一种高升压比直流转换装置 | |
| CN207475408U (zh) | 一种高压大容量直流变压器 | |
| Reddivari et al. | Differential mode gamma source inverter with reduced switching stresses | |
| CN220173111U (zh) | 一种基于同步二极管的整流电路 | |
| CN111525792A (zh) | 一种混合开关电感高输出电压增益z源逆变器 | |
| CN104993721A (zh) | 三相三倍压整流电路 | |
| CN105048827A (zh) | 倍压整流电路 | |
| Liu et al. | Research on symmetrical switched capacitor multilevel AC-AC converter | |
| Heidari et al. | Single-switch single-magnetic core high step-up converter with continuous input current and reduced voltage stress for photovoltaic applications |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20211109 |