CN201072700Y - 可产生宽脉冲的脉冲变压器 - Google Patents

Abstract

一种可产生宽脉冲的脉冲变压器，包括在铁心两侧绕制的原、次级线圈，其特征在于，设置一个套在外部的铁心护套及绕制用的线圈骨架，将原、次级线圈绕组由绝缘材料相隔开；将所述变压器绕组连接到由两对场效应管组成的桥式接线驱动电路中。该设计由于原、次级线圈匝数甚少，原、次级线圈间的绝缘就变得很好处理，脉冲变压器的原、次级线圈各占铁芯的一侧，互不重叠，提高了它们之间的绝缘耐压水平。其耐压预计可达20kV以上。

Description

可产生宽脉冲的脉冲变压器

技术领域

本实用新型属于电力设备领域，特别涉及到在电力电子系统中一种可产生宽脉冲的脉冲变压器。

背景技术

现代大型晶闸管变流装置中，由于不断增长的功率(电压、电流)要求，常常要采取多个支路的并联以及单个支臂多个元件的串联，方能满足电路运行参数的需要。

目前多支路并联以及单个支臂多个元件串联的技术已取得了长足的发展，在实际工程中已得到了广泛的应用。然而，做为单个晶闸管的触发电路与设计上仍然还是一个值得引起注意的问题。这里存在两个有待改善的地方：

其一，触发电流脉冲宽度尚需适度展宽，以保证并联支路的可靠触发，不致发生部分并联支路导通而另外部分支路不导通，从而造成部分并联支路的过载现象。为了避免这种现象的发生，目前有些设计采用了脉冲列的方法，即一次触发操作给出的是一个脉冲间隔很短的脉冲列，设计者的想法是，如果首个脉冲未能使相应的晶闸管导通，那么其后紧随的脉冲列中的其它脉冲应能使其导通。显然这种并联支路导通时间的差异是不利于并联支路间的均流的。故这种方法并不可取。

据了解现在有些厂商在大型晶闸管变流装置中采用了控制触发脉冲首发时间的方式来达到并联支路均流的目的，并且取得了很好的效果。然而如果由于触发电流脉宽的不足，不能保证首个脉冲即能有效触发导通，那么这种均流措施的效果会受影响。从而导致变流装置运行质量的下降，并迫使设计者考虑更大的设计的安全余量。

其二，由于大功率晶闸管变流装置工作电压往往较高，所以对用于触发电路的脉冲变压器，对原、次线圈间绝缘水平有较高的要求。以往，由于脉冲变压器原、次级线圈间绝缘强度不足而造成变流装置发生事故的情况仍屡有发生，其后果影响往往都很严重。因而各家厂商都对脉冲变压器绝缘强度的设计投入了研制力量，取得了一定的效果。但是否已取得了根本的改善，目前还难于做出结论。上述这些技术问题就是摆在本申请单位研发小组面前有待解决的问题。

基于上述问题的存在，我们研发组研究了现有脉冲变压器及其驱动电路的设计，认为存在的主要矛盾问题在于对脉冲变压器铁芯材料的有效利用上。现有绝大部分脉冲变压器设计只利用了铁芯磁滞回线上磁通密度的一小部分，如图1a中ΔB所示。由于一般高导磁材料剩磁Bs较大，约为Bm的0.6～0.8。所以这种设计用于脉冲变压器正常工作的磁通变化只有0.2～0.4BmS(这里S为铁芯截面积)。为了保证脉冲功率的传送以及必要的脉冲宽度，脉冲变压器就必须有足够的铁芯截面S和足够的原、次级线圈的匝数。而线圈匝数一多，使原、次级线圈间的绝缘变得难以处理。

我们认为化解以上矛盾设计出高质量脉冲触发电路的脉冲变压器的办法在于充分利用脉冲变压器铁芯材料的磁密B的可变化范围，让产生一次脉冲输出的磁密变化ΔB≈2Bm，如图1b，由于ΔB的大幅增加，在铁芯截面S基本不变的条件下，脉冲变压器原、次级线圈匝数可以大大减少，同时产生脉宽可达200～300μs的输出电流脉冲来(见图1c)。

以上结果是在一个Φ30×20×30的微晶导磁材料的铁芯材料绕之的脉冲变压器上获得的，脉冲变压器的输出电压为3.5V，其原、次级线圈匝数各为20匝。

由于原、次级线圈匝数甚少，我们把它们绕制在铁芯的两侧，如图2。如此，原、次级线圈间的绝缘就变得好处理多了。

发明内容

本实用新型需要解决的技术问题是，对已有技术中存在的不足之处，对于大型晶闸管变流装置中不断增长的功率要求，现有技术已难以满足更宽的触发电流脉冲及更高的绝缘强度，为了克服这些现有技术的困难，就需要重新进行设计，以满足晶闸管变流装置的需要。本实用新型的目的，是提供一种可产生宽脉冲的脉冲变压器，以实现晶闸管的要求，该目的是采用以下技术方案来完成的，一种可产生宽脉冲的脉冲变压器，包括在铁心两侧绕制的原、次级线圈，其特征在于，设置一个套在外部的铁心护套及绕制用的线圈骨架，将原、次级线圈绕组由绝缘材料相隔开；将所述变压器绕组连接到由两对场效应管组成的桥式接线驱动电路中。该变压器结构有效地解决了原、次级线圈间的绝缘耐压强度问题，其耐压可达到20kV以上。功率驱动级使用了IRF640和IRF9640两对场效应管，其工作电压和工作电流的允许最大值分别为200V，8A。所述驱动电路的工作电源电压可选择为12～24V。触发脉冲的宽度可以达到0～350μs。

本实用新型的有益效果为，该设计由于原、次级线圈匝数甚少，原、次级线圈间的绝缘就变得很好处理，脉冲变压器的原、次级线圈各占铁芯的一侧，互不重叠，提高了它们之间的绝缘耐压水平。其耐压预计可达20kV以上。脉冲变压器按不对称的双向磁化方式工作以得到较大的磁通密度的变化范围；用桥式结线的驱动电路，以保证脉冲变压器可以工作在不对称双向磁化方式之下，获得必要的输出电流脉冲的脉宽。

附图说明

图1a、图1b、图1c为传统参照的磁滞回线图及输出电流脉宽图；

图2为该宽脉冲变压器线圈绕组结构示意图；

图3为上述宽脉冲变压器驱动电路图；

具体实施方式

参照图1a、图1b、图1c，表示传统参照的磁滞回线图及输出电流脉宽图，参照图2，表示可产生宽脉冲的脉冲变压器线圈绕组结构示意图，图中1为原级线圈，它绕在高导磁材料铁芯2的一侧，经过绝缘隔离材料3的隔离，在铁心2的另一侧绕有次级线圈4，其外围为骨架5，最外围为铁心护套5’。

参照图3，表示该宽脉冲变压器的驱动电路6，图中6.1为IRF640和IFR9640两对场效应管，位于输出部分的6.2为宽脉冲变压器MB。

Claims (3)

1.一种可产生宽脉冲的脉冲变压器，包括在铁心两侧绕制的原、次级线圈，其特征在于，设置一个套在外部的铁心护套及绕制用的线圈骨架，将原、次级线圈绕组由绝缘材料相隔开；将所述变压器绕组连接到由两对场效应管组成的桥式接线驱动电路中。

2.根据权利要求1所述的脉冲变压器，其特征在于，功率驱动级使用了IRF640和IRF9640两对场效应管，其工作电压和工作电流的允许最大值满足要求。

3.根据权利要求1所述的脉冲变压器，其特征在于，所述驱动电路的工作电源电压可选择为12～24V。触发脉冲的控制信号电压作用时间在0～350μs范围内调整。

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