CN211606420U - 一种高压电容器充电电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高压电容器充电电源，属于脉冲功率技术领域。本实用新型包括：取样组件，对高压电容器充电电源的输出电压进行取样；控制组件，将取样信号转化为若干路同步控制光信号，通过光纤送至各个逆变器组件以控制逆变器组件的工作状态；若干个逆变器组件，在同步控制光信号的控制下同步将市电电压转换成高频交流电压并输出；以及若干个高压整流组件，接收逆变器组件的输出，各高压整流组件输出串联。本实用新型的功率和电压易于扩展；所有逆变器组件通过光纤信号同步工作，减少了相互之间的干扰，提高了电源的可靠性；高压组件、取样组件均封闭安装在高压油箱内，同一高压油箱内，外部无高压互连线，结构紧凑，提高了电源的安全性能。

Description

一种高压电容器充电电源

技术领域

本实用新型属于脉冲功率技术领域，具体涉及一种高压电容器充电电源。

背景技术

高压电容器是脉冲功率技术领域中应用最多的初级储能设备。在大功率场合下，往往需要在很短时间内将电容器充电到额定电压，这就需要充电电源能提供较高的输出功率。

电容器充电电源常用串联谐振恒流充电技术实现，采用多个电源串联或者并联的方式得到所需要的电压和功率，由于多个电源之间工作存在相互影响，这种工作方式的效果还有待提高。同时电源输出电压较高数十千伏)，将电源输出直接串并联势必要求更高的绝缘距离，带来安装困难和安全隐患。

发明内容

本实用新型目的是提供一种高压电容器充电电源，可有效的解决上述问题，可靠性高，安全性能好。

具体地说，本实用新型提供了一种高压电容器充电电源，包括：

取样组件，对高压电容器充电电源的输出电压进行取样，输出取样信号；

控制组件，根据所述取样信号产生若干路同步控制光信号，通过光纤送至各个逆变器组件以控制逆变器组件的工作状态；

所述若干个逆变器组件，接收来自控制组件的同步控制光信号，在同步控制光信号的控制下同步将市电电压转换成高频交流电压并输出；以及

若干个高压整流组件，高压整流组件接收逆变器组件的输出，各高压整流组件输出串联，串联后的最低电位作为高压电容器充电电源的低电位输出，串联后的最高电位作为高压电容器充电电源的高电位输出。

进一步地，所述控制组件包括PWM控制器、调理电路，根据取样信号调节PWM控制器的输出信号，PWM控制器输出的信号经过调理电路转化为若干路同步控制光信号。

进一步地，所述逆变器组件包括：

低频整流滤波电路，将市电交流电压转换成直流电压；

高频逆变电路，包括四个IGBT开关管V1、V2、V3、V4，谐振电容C及谐振电感L，其中V1、V3同时导通，V2、V4同时导通；V1、V2、V3、V4由各自的驱动信号调理电路驱动；

驱动信号调理电路，接收来自控制组件的同步控制光信号，将该光信号转换成所述IGBT开关管所需要的驱动信号。

进一步地，所述IGBT开关管V1、V3的驱动信号调理电路共用一路光信号，IGBT开关管V2、V4的驱动信号调理电路共用一路光信号。

进一步地，所述高压整流组件安装在高压油箱内。

进一步地，所述高压整流组件包括：

高频升压变压器，将逆变器组件输出的交流电压升压为交流高压；

输出整流滤波电路，将所述交流高压整流成直流高压。

本实用新型的高压电容器充电电源的有益效果如下：

本实用新型的高压电容器充电电源，采用一台控制组件集中控制多台逆变器组件，功率和电压易于扩展；所有逆变器组件通过光纤信号控制并同步工作，减少了相互之间的干扰，提高了电源的可靠性；高压组件均封闭安装在高压油箱内，同一高压油箱内，外部无高压互连线，结构紧凑，提高了电源的安全性能。

附图说明

图1是本实用新型实施例的原理图。

图2是本实用新型实施例的单个逆变器组件内部电路原理图。

具体实施方式

下面结合实施例并参照附图对本实用新型作进一步详细描述。

实施例1：

本实用新型的一个实施例，为一种高压电容器充电电源。

如图1所示，高压电容器充电电源包括取样组件、控制组件、若干个逆变器组件以及若干个安装在高压油箱内的高压整流组件。交流电压(如380V市电)作为各逆变器组件的输入；各逆变器组件的输出作为各高压整流组件的输入；各高压整流组件的输出在高压油箱内部串联，串联后的最低电位作为高压电容器充电电源的低电位输出，串联后的最高电位作为高压电容器充电电源的高电位输出。采用一个控制组件集中控制若干个逆变器组件，功率和电压易于扩展。

通过取样组件对高压电容器充电电源的输出电压进行取样，取样信号输出到控制组件，控制组件根据取样信号调节内部安装的PWM控制器输出，PWM控制器输出的信号经过控制组件内的调理电路转化为若干路同步控制光信号(简称控制信号)，通过光纤送至各个逆变器组件以控制其工作状态。所有逆变器组件由同步控制光信号控制其同步工作，减少了相互之间的干扰，提高了电源的可靠性。

单个逆变器组件内部电路如图2所示，包括低频整流滤波电路、高频逆变电路及驱动信号调理电路。低频整流滤波电路将市电380V电压转换成直流电压，高频逆变电路主要由四个IGBT开关管(V1、V2、V3、V4)、谐振电容C及谐振电感L组成，其中V1、V3同时导通，V2、V4同时导通。V1、V2、V3、V4由各自的驱动信号调理电路驱动，驱动信号调理电路接收来自控制组件的同步控制光信号，将该光信号转换成IGBT开关管所需要的驱动信号。V1、V3的驱动信号调理电路共用一路光信号，V2、V4的驱动信号调理电路共用一路光信号。各个逆变器组件中的相应IGBT开关管(V1和V3、V2和V4)同步导通、关断，减少了由于IGBT开关管导通、关断异步而导致的互相干扰，提高了电源的可靠性。高频逆变电路输出20kHz左右的交流电压波形。每个高频逆变电路的输出与相对应的安装在高压油箱内的高压整流组件的输入相连。

单个高压整流组件包括高频升压变压器T及输出整流滤波电路。高频升压变压器T将20kHz的交流电压升压到峰值10kV左右，并通过输出整流滤波电路内的高压整流二极管整流成直流高压。各个(例如n个)高压整流组件的输出串联，即输出高压整流组件1的输出负极与高压整流组件2的输出正极相连，高压整流组件2的输出负极与高压整流组件3的输出正极相连，以此类推；高压整流组件1的输出正极就可以得到所需要的n×10kV的直流高压。高压组件均封闭安装在高压油箱内，同一高压油箱内，外部无高压互连线，结构紧凑，提高了电源的安全性能。

本实用新型高压电容器充电电源应用在某型大功率真空管测试平台上，电源充电电压50kV，峰值充电能力240kJ/S，负载电容器容量0.7μF，充电时间小于10ms，实验效果良好。

虽然本实用新型已以较佳实施例公开如上，但实施例并不是用来限定本实用新型的。在不脱离本实用新型之精神和范围内，所做的任何等效变化或润饰，同样属于本实用新型之保护范围。因此本实用新型的保护范围应当以本申请的权利要求所界定的内容为标准。

Claims (6)

1.一种高压电容器充电电源，其特征在于，包括：

取样组件，对高压电容器充电电源的输出电压进行取样，输出取样信号；

控制组件，根据所述取样信号产生若干路同步控制光信号，通过光纤送至各个逆变器组件以控制逆变器组件的工作状态；

所述若干个逆变器组件，接收来自控制组件的同步控制光信号，在同步控制光信号的控制下同步将市电电压转换成高频交流电压并输出；

以及若干个高压整流组件，高压整流组件接收逆变器组件的输出，各高压整流组件输出串联，串联后的最低电位作为高压电容器充电电源的低电位输出，串联后的最高电位作为高压电容器充电电源的高电位输出。

2.根据权利要求1所述的高压电容器充电电源，其特征在于，所述控制组件包括PWM控制器、调理电路，根据取样信号调节PWM控制器的输出信号，PWM控制器输出的信号经过调理电路转化为若干路同步控制光信号。

3.根据权利要求1所述的高压电容器充电电源，其特征在于，所述逆变器组件包括：

低频整流滤波电路，将市电交流电压转换成直流电压；

高频逆变电路，包括四个IGBT开关管V1、V2、V3、V4，谐振电容C及谐振电感L，其中V1、V3同时导通，V2、V4同时导通；V1、V2、V3、V4由各自的驱动信号调理电路驱动；

驱动信号调理电路，接收来自控制组件的同步控制光信号，将该光信号转换成所述IGBT开关管所需要的驱动信号。

4.根据权利要求3所述的高压电容器充电电源，其特征在于，所述IGBT开关管V1、V3的驱动信号调理电路共用一路光信号，IGBT开关管V2、V4的驱动信号调理电路共用一路光信号。

5.根据权利要求1所述的高压电容器充电电源，其特征在于，所述高压整流组件、取样组件安装在高压油箱内。

6.根据权利要求5所述的高压电容器充电电源，其特征在于，所述高压整流组件包括：

高频升压变压器，将逆变器组件输出的交流电压升压为交流高压；

输出整流滤波电路，将所述交流高压整流成直流高压。

Images