CN203933345U - 一种高电位电子电路大功率高频电源供给系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种高电位电子电路大功率高频电源供给系统，所述系统包括高频电源、高频高压变压器、浇注式一体化高频送能CT和阻抗补偿环节；所述高频电源、高频高压变压器、浇注式一体化高频送能CT和阻抗补偿环节依次连接；所述高频电源包括高频电流源和高频电源；所述高频电流压源为高频方波电压源；所述高频电流源为高频方波电流源；所述高频变压器磁芯材料为超微晶材料。本实用新型缩小了分布参数的分散性，并实现了各个触发电子电路间的电气隔离；通过实现了送能电源系统地电位部分与高电位部分的绝缘；优化能量传输效率；本实用新型满足产品的模块化和标准化要求，负载适应能力强，满足晶闸管阀连续触发所需能量要求。

Description

一种高电位电子电路大功率高频电源供给系统

技术领域

本实用新型属于电子技术，具体讲涉及一种高电位电子电路大功率高频电源供给系统。

背景技术

电力电子技术在对电能的灵活调节方面相对传统调节手段有着较为明显的优势，其在电力系统中得到了广泛的应用。晶闸管阀等电力电子器件作为其中的功率变化部分，其应用的电压等级也越来越高，作为其触发的高电位电子电路一般地安装于阀本体，处于高电位，为其提供稳定可靠的电源供给是提高电力电子装置整体稳定性能的关键环节之一。

高电位电子电路电源供给方式有两种方式：取能方式和送能方式。取能方式即从一次设备高电压系统的工频电压或工频电流获取能量。送能即从地电位电源系统向高电位电子电路提供电源供给，其方式有激光送能方式、工频送能方式和高频送能方式。

固态复合开关SSFC、磁阀式可控高抗CSR、固态切换开关SSTS等装置要求晶闸管阀触发方式支持以几千赫兹到十几千赫兹频率连续触发导通模式，连续触发一对反并联的晶闸管大约需要十几瓦的功率，单相阀体一般需要十几层到几十层晶闸管。这样对触发电子电路的电源供给系统提出了较高的要求。工频电压取能或工频电流取能，要满足连续触发所消耗的功率需求，则要求一次工频电压或电流值很大。这样，一方面不符合实际应用要求，另一方面还会增加触发电子电路的设计难度。激光送能方式，要满足连续触发功率需求，其成本高，且其转换效率低，长期使用情况下设备老化较快，寿命较短。工频送能方式，连续触发所要求的工频电压或电流值很大，增加了触发电子电路的设计难度。

高频送能方式可实现与高电位电子电路的快速能量交换，较易满足晶闸管阀连续触发所消耗的功率需求。高频送能方式有两种方式：电流源方式（专利公开号为CN101222183A）和电压源方式（专利授权号为CN201904717U）。

高频送能方式需要解决如下四个方面的问题：

1)高频送能系统地面电源部分与高电位电子电路的高压绝缘问题；

2)分布参数的一致性问题；

3)负载适应能力问题；

4)高频送能电源系统的整体效率问题。

专利CN101222183A所提的电流源方式仅依靠电缆的自身绝缘来解决送能电源系统绝缘问题，较难应用于35kV电压及以上等级，且存在分布参数一致性较差的问题。专利CN201904717U所提的电压源方式，利用电缆的绝缘和变压器的绝缘来解决送能电源系统绝缘问题，可以应用于35kV电压及以上等级，但是由于电缆的布局和固定具有不确定因素，其分布参数较难控制，使得电源系统整体性能一致性较差。此外，专利CN201904717U所提的高频送能方案中，所有给触发电子电路提供能量的电流互感器单体的原边均串联在一起，串联的数量不同，所设计的高频变压器参数也就不同，这样不利于产品的模块化、标准化。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供一种高电位电子电路大功率高频电源供给系统，采用本实用新型可实现：高频送能系统地面电源部分与高电位电子电路的高压绝缘；分布参数的一致性较好；较高的送能效率；易于产品的模块化和标准化。本实用新型系统包括：高频电源、高频高压变压器、浇注式一体化高频送能CT和阻抗补偿环节。本实用新型可用于固态复合开关SSFC、磁阀式可控高抗CSR、固态切换开关SSTS中。

本实用新型的目的是采用下述技术方案实现的：

一种高电位电子电路大功率高频电源供给系统，其改进之处在于，所述系统包括高频电源、高频高压变压器、浇注式一体化高频送能CT和阻抗补偿环节；

所述高频电源、高频高压变压器、浇注式一体化高频送能CT和阻抗补偿环节依次连接；

所述高频电源包括高频电流源和高频电源；所述高频电流压源为高频方波电压源；所述高频电流源为高频方波电流源；所述高频变压器磁芯材料为超微晶材料。

优选的，低压直流电压或者交流市电、高频电压源和高频变压器依次连接；所述高频变压器原边并联连接，副边各接一台浇注式一体化高频送能CT。

优选的，低压直流电压或者交流市电、高频电流源和高频变压器依次连接；所述高频变压器原边串联连接，一端接阻抗补偿环节Cs，另一端接高频电流源的输出端；所述阻抗补偿环节Cs的另一端与高频电流源输出端连接。

优选的，所述浇注式一体化高频送能CT包括一根导电金属管母穿过多只穿芯式高频送能CT单体构成，通过浇注方式固定。

优选的，所述浇注式一体化高频送能CT包括十五只高频CT单体的原边串联连接构成。

进一步地，所述高频CT单体的副边接各自的高电位触发电子电路ZL。

进一步地，所述的高频CT单体磁芯材料为超微晶材料，原边为单匝，副边依据能量传输效率及变压器设计基本原则确定匝数。

优选的，所述浇注式一体化高频送能CT的导电金属管母与阀本体单点等电位连接。

进一步地，所述高频送能CT单体原边和副边的绝缘由浇注电介质绝缘和空气绝缘组成。

与现有技术比，本实用新型的有益效果为：

1、本实用新型中浇注式一体化高频送能CT的导电金属管母与阀本体单点等电位连接，浇注式一体化高频送能CT各副边电位为确定值，原边和副边的绝缘由浇注电介质绝缘和空气绝缘组成，实现各个触发电子电路间的电气隔离。

2、本实用新型高频变压器磁芯材料采用超微晶材料，依据等效负载阻抗设计高频变压器的短路阻抗在合理范围内，满足负载变化要求，使高频变压器的能量传输效率在合理范围内，并适合多台高频变压器原边并联的应用要求。

3、本实用新型高频变压器通过浇注工艺实现原副边的绝缘，其绝缘耐压满足晶闸管阀体在运行时刻的最高电压的要求。

4、本实用新型高频电源为高频方波电压源，具有输入功率因数高，谐波小，输出电压幅值、频率灵活可调的特点，可适应宽范围变化的负载。

5、本实用新型通过浇注式一体化高频送能CT，缩小了分布参数的分散性，并实现了各个触发电子电路间的电气隔离；通过高频变压器实现了送能电源系统地电位部分与高电位部分的绝缘；通过合理控制变压器的等效阻抗或者加入阻抗补偿环节来优化能量传输效率；本实用新型提供的高频电源供给系统满足产品的模块化和标准化要求，负载适应能力强，满足晶闸管阀连续触发所需能量要求。

6、本实用新型采用阻抗补偿环节用以补偿或部分补偿三台高频变压器的漏抗，降低高频电流源的电压应力。

附图说明

图1为本实用新型提供的一种高电位电子电路大功率高频电源供给系统中高频电压源供给示意图。

图2为本实用新型提供的一种高电位电子电路大功率高频电源供给系统中高频电流源供给示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步的详细说明。

本实用新型一种高电位电子电路大功率高频电源供给系统包括：高频电源、高频高压变压器、浇注式一体化高频送能CT和阻抗补偿环节。

高频电源的输入端接入低压直流电压或者交流市电，将输入的电压变换成高频信号，输出给多台（最多三台）高频变压器；

高频电源可接收来自外部控制器的闭锁、解锁电压输出接点命令；可接收来自外部控制器的控制参数档位设置；所述的高频电源可对输入、输出电压异常情况进行监测，并输出告警接点信号。

多台高频变压器原边并联或者串联连接，接高频电源的输出，副边各接一台浇注式一体化高频送能CT。

浇注式一体化高频送能CT由多只（最多十五只）高频CT单体的原边串联连接后接入高频变压器的副边，并与阀本体单点等电位连接；而每只高频CT单体的副边接各自的高电位触发电子电路。

阻抗补偿环节串接在高频电源与高频变压器之间，用以补偿或部分补偿三台高频变压器的漏抗，降低高频电源的电气应力。

浇注式一体化高频送能CT由一根导电金属管母穿过多只穿芯式高频送能CT单体构成，并通过浇注方式加以固定；所述的高频送能CT单体磁芯材料为超微晶材料，原边为单匝，副边依据能量传输效率及变压器设计基本原则确定最佳匝数。

浇注式一体化高频送能CT的导电金属管母与阀本体单点等电位连接，浇注式一体化高频送能CT各副边电位为确定值，原边和副边的绝缘由浇注电介质绝缘和空气绝缘组成，实现各个触发电子电路间的电气隔离。

高频变压器磁芯材料为超微晶材料，依据等效负载阻抗设计高频变压器的短路阻抗在合理范围内，满足负载变化要求，使高频变压器的能量传输效率在合理范围内，并适合多台高频变压器原边并联的应用要求。

高频变压器通过浇注工艺实现原副边的绝缘，其绝缘耐压满足晶闸管阀体在运行时刻的最高电压的要求。

高频电源为高频方波电压源，具有输入功率因数高，谐波小，输出电压幅值、频率灵活可调的特点，可适应宽范围变化的负载。

实施例

实施例1：

如图1所示，本实施例包括：一台高频电压源A1、三台高频变压器B1和三柱浇注式一体化高频送能CT C1。其中：高频电压源A1的输入端接入低压直流电压或者交流市电，将输入的电压变换成高频信号，输出给三台高频变压器B1；三台高频变压器B1原边并联连接，接高频电源的输出，副边各接一台浇注式一体化高频送能CT C1；高频送能CT由最多十五只高频CT单体的原边串联连接后接入高频变压器的副边，并与阀本体单点等电位连接，而每只高频CT单体的副边接各自的高电位触发电子电路ZL。

所述的高频电源为高频方波电压源，具有输入功率因数高，谐波小，输出电压幅值、频率灵活可调的特点，可适应宽范围变化的负载。此外还可接收来自外部控制器的闭锁、解锁电压输出接点命令；可接收来自外部控制器的控制参数档位设置；可对输入、输出电压异常情况进行监测，并输出告警接点信号。

所述高频变压器通过浇注工艺实现原副边的绝缘，其绝缘耐压满足晶闸管阀体在运行时刻的最高电压的要求。所述高频变压器磁芯材料为超微晶材料，依据等效负载阻抗设计高频变压器的短路阻抗在合理范围内，满足负载变化要求，使高频变压器的能量传输效率在合理范围内，并适合多台高频变压器原边并联的应用要求。

所述浇注式一体化高频送能CT由一根导电金属管母穿过多只穿芯式高频送能CT单体构成，并通过浇注方式加以固定；所述的高频送能CT单体磁芯材料为超微晶材料，原边为单匝，副边依据能量传输效率及变压器设计基本原则确定最佳匝数。所述浇注式一体化高频送能CT的原边和副边的绝缘由浇注电介质绝缘和空气绝缘组成，实现各个触发电子电路间的电气隔离。

实施例2：

如图2所示，本实施例包括：一台高频电流源A2、三台高频变压器B2、三柱浇注式一体化高频送能CT C2及阻抗补偿环节Cs。其中：高频电流源A2的输入端接入低压直流电压或者交流市电，将输入的电压变换成高频信号，三台高频变压器B2的原边串联连接后，一端接阻抗补偿环节Cs，一端接高频电流源A2的一个输出端；阻抗补偿环节Cs的另一端与高频电压源A2的另一个输出端连接。三台高频变压器B2副边各接一台浇注式一体化高频送能CT C1；高频送能CT由最多十五只高频CT单体的原边串联连接后接入高频变压器的副边，并与阀本体单点等电位连接，而每只高频CT单体的副边接各自的高电位触发电子电路ZL。

所述的高频电源为高频方波电流源，具有输入功率因数高，谐波小，可适应宽范围变化的负载。此外还可接收来自外部控制器的闭锁、解锁电压输出接点命令；可接收来自外部控制器的控制参数档位设置；可对输入、输出电压异常情况进行监测，并输出告警接点信号。

所述高频变压器通过浇注工艺实现原副边的绝缘，其绝缘耐压满足晶闸管阀体在运行时刻的最高电压的要求。所述高频变压器磁芯材料为超微晶材料，具有较低的漏抗。

所述浇注式一体化高频送能CT由一根导电金属管母穿过多只穿芯式高频送能CT单体构成，并通过浇注方式加以固定；所述的高频送能CT单体磁芯材料为超微晶材料，原边为单匝，副边依据能量传输效率及变压器设计基本原则确定最佳匝数。所述浇注式一体化高频送能CT的原边和副边的绝缘由浇注电介质绝缘和空气绝缘组成，实现各个触发电子电路间的电气隔离。

所述的阻抗补偿环节Cs用以补偿或部分补偿三台高频变压器的漏抗，降低高频电流源的电压应力。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本实用新型精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种高电位电子电路大功率高频电源供给系统，其特征在于，所述系统包括高频电源、高频变压器、浇注式一体化高频送能CT和阻抗补偿环节；

所述高频电源、高频变压器、浇注式一体化高频送能CT和阻抗补偿环节依次连接；

所述高频电源包括高频电流源和高频电压源；所述高频电压源为高频方波电压源；所述高频电流源为高频方波电流源；所述高频变压器磁芯材料为超微晶材料。

2.如权利要求1所述的一种高电位电子电路大功率高频电源供给系统，其特征在于，低压直流电压或者交流市电、高频电压源和高频变压器依次连接；所述高频变压器原边并联连接，副边各接一台浇注式一体化高频送能CT。

3.如权利要求1所述的一种高电位电子电路大功率高频电源供给系统，其特征在于，低压直流电压或者交流市电、高频电流源和高频变压器依次连接；所述高频变压器原边串联连接，一端接阻抗补偿环节Cs，另一端接高频电流源的输出端；所述阻抗补偿环节Cs的另一端与高频电流源输出端连接。

4.如权利要求1所述的一种高电位电子电路大功率高频电源供给系统，其特征在于，所述浇注式一体化高频送能CT包括一根导电金属管母穿过多只穿芯式高频送能CT单体构成，通过浇注方式固定。

5.如权利要求1所述的一种高电位电子电路大功率高频电源供给系统，其特征在于，所述浇注式一体化高频送能CT包括十五只高频CT单体的原边串联连接构成。

6.如权利要求5所述的一种高电位电子电路大功率高频电源供给系统，其特征在于，所述高频CT单体的副边接各自的高电位触发电子电路ZL。

7.如权利要求5所述的一种高电位电子电路大功率高频电源供给系统，其特征在于，所述的高频CT单体磁芯材料为超微晶材料，原边为单匝，副边依据能量传输效率及变压器设计基本原则确定匝数。

8.如权利要求1所述的一种高电位电子电路大功率高频电源供给系统，其特征在于，所述浇注式一体化高频送能CT的导电金属管母与阀本体单点等电位连接。

9.如权利要求4所述的一种高电位电子电路大功率高频电源供给系统，其特征在于，所述高频送能CT单体原边和副边的绝缘由浇注电介质绝缘和空气绝缘组成。