KR20220039933A - Rectifier for Generating Very High Voltage DC - Google Patents
Rectifier for Generating Very High Voltage DC Download PDFInfo
- Publication number
- KR20220039933A KR20220039933A KR1020200121951A KR20200121951A KR20220039933A KR 20220039933 A KR20220039933 A KR 20220039933A KR 1020200121951 A KR1020200121951 A KR 1020200121951A KR 20200121951 A KR20200121951 A KR 20200121951A KR 20220039933 A KR20220039933 A KR 20220039933A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- rectifier
- high voltage
- transformer
- ultra
- series
- Prior art date
Links
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
- 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
- H02M7/06—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes without control electrode or semiconductor devices without control electrode
- H02M7/10—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes without control electrode or semiconductor devices without control electrode arranged for operation in series, e.g. for multiplication of voltage
- H02M7/103—Containing passive elements (capacitively coupled) which are ordered in cascade on one source
- H02M7/106—With physical arrangement details
-
- 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
- H02M7/003—Constructional details, e.g. physical layout, assembly, wiring or busbar connections
-
- 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
- H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Rectifiers (AREA)
- Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)
Abstract
Description
본 개시는 초고압 DC 생성을 위한 정류기에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 하나의 대용량 고주파 트랜스포머 사용에 따른 권선(coil) 간 절연, 권선과 코어(core) 간 절연(insulation) 문제, 및 정류 다이오드(rectifying diode)의 내압(withstanding voltage) 문제를 해결하기 위해, 다수의 트랜스포머의 1차 권선을 직렬로 연결하고, 1차 권선에 대하여 병렬로 배치된 다수의 2차 권선에 대한 정류기 출력을 직렬로 연결하여 초고압 DC(direct Current)를 생성하는 초고압 DC 정류기에 관한 것이다.The present disclosure relates to a rectifier for generating ultra-high voltage DC. More specifically, to solve the problem of insulation between coils, insulation between windings and a core, and withstanding voltage of a rectifying diode according to the use of one large-capacity high-frequency transformer For this purpose, an ultra-high voltage DC rectifier that connects the primary windings of a plurality of transformers in series and generates an ultra-high voltage DC (direct current) by connecting the rectifier outputs for a plurality of secondary windings arranged in parallel with the primary winding in series. is about
이하에 기술되는 내용은 단순히 본 발명과 관련되는 배경 정보만을 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것이 아니다. The content described below merely provides background information related to the present invention and does not constitute the prior art.
수십 kV 이상의 초고압(very high voltage) DC(Direct Current) 정류기는 트랜스포머(transformer)와 정류기(rectifier)를 이용하여 제작될 수 있다. 통상적인 트랜스포머의 경우, 동작주파수(operating frequency)를 높임으로써 동일한 전력을 전달하기 위한 크기를 감소시킬 수 있으므로, 전원공급장치를 소형화하기 위해서는 동작주파수를 최대한 증가시키는 것이 필요하다. 고주파 AC(Alternating Current)로부터 트랜스포머의 권선비(coil winding ratio)를 이용하여 고압을 유도한 후 정류기로 정류함으로써 초고압 DC가 생성될 수 있다. A very high voltage DC (Direct Current) rectifier of several tens of kV or more may be manufactured using a transformer and a rectifier. In the case of a conventional transformer, it is necessary to increase the operating frequency as much as possible in order to miniaturize the power supply because the size for transmitting the same power can be reduced by increasing the operating frequency. An ultra-high voltage DC can be generated by inducing a high voltage from a high frequency alternating current (AC) using a coil winding ratio of a transformer and then rectifying it with a rectifier.
초고압 트랜스포머는, 저압 트랜스포머와 비교하여 트랜스포머 내 권선 간 절연(insulation) 내압(withstanding voltage), 권선과 코어 간의 절연 내압이 크다는 특징을 갖는다. 또한, 저압 정류기와 비교하여, 초고압 DC 정류기에 포함된 초고압 정류 다이오드에 대한 내압이 막대하므로 1 개의 다이오드를 이용하여 정류하는 것이 어렵다는 문제도 존재한다. 예컨대, 도 5에 예시된 바와 같이 초고압 생성을 위해 다수의 다이오드를 직렬로 연결하여 정류에 이용하는 경우, 각 다이오드의 특성이 동일하지 않으면 특성이 다른 특정 다이오드에 내압이 더 크게 인가되어 초고압 정류기의 수명이 단축될 수 있다.Compared with the low voltage transformer, the ultra-high voltage transformer has the characteristics of having a large insulation withstand voltage between windings in the transformer and a high insulation withstand voltage between the winding and a core. In addition, there is a problem in that it is difficult to rectify using one diode because the withstand voltage of the ultra-high voltage rectifier diode included in the ultra-high voltage DC rectifier is enormous compared to the low voltage rectifier. For example, as illustrated in FIG. 5 , when a plurality of diodes are connected in series to generate an ultra-high voltage and used for rectification, if the characteristics of each diode are not the same, a higher withstand voltage is applied to a specific diode having different characteristics, so that the life of the ultra-high voltage rectifier This can be shortened.
따라서, 초고압 DC 정류기에 있어서, 하나의 대용량 고주파 트랜스포머 사용에 따른 권선 간 절연, 권선과 코어 간 절연 문제, 및 정류 다이오드의 내압 문제를 해결하고, 트랜스포머와 정류기의 제작 및 유지보수를 용이하게 하는 방안에 대한 고려가 필요하다.Therefore, in the ultra-high voltage DC rectifier, the insulation between windings, the insulation between the windings and the core, and the withstand voltage problem of the rectifier diode due to the use of one large-capacity high-frequency transformer, and the method of facilitating the manufacture and maintenance of the transformer and the rectifier needs to be considered.
본 개시는, 하나의 대용량 고주파 트랜스포머 사용에 따른 권선(coil) 간 절연, 권선과 코어(core) 간 절연(insulation) 문제, 및 정류 다이오드(rectifying diode)의 내압(withstanding voltage) 문제를 해결하기 위해, 다수의 트랜스포머의 1차 권선을 직렬로 연결하고, 1차 권선에 대하여 병렬로 배치된 다수의 2차 권선에 대한 정류기 출력을 직렬로 연결하여 초고압 DC(direct Current)를 생성한다. 또한 정류기의 출력 연결 시 절연을 위한 물리적인 공간을 최소화하고, 트랜스포머와 정류기의 제작 및 유지보수를 용이하게 하기 위해, 트랜스포머/정류기를 포함하는 다수의 모듈이 효과적으로 배열된 구조를 갖는 초고압 DC 정류기를 제공하는 데 주된 목적이 있다.In order to solve the problem of insulation between coils, insulation between windings and a core, and withstanding voltage of a rectifying diode according to the use of one large-capacity high-frequency transformer, the present disclosure , by connecting the primary windings of a plurality of transformers in series, and rectifier outputs for a plurality of secondary windings arranged in parallel with respect to the primary windings in series to generate an ultra-high voltage direct current (DC). In addition, in order to minimize the physical space for insulation when connecting the output of the rectifier, and to facilitate the manufacture and maintenance of the transformer and rectifier, an ultra-high voltage DC rectifier having a structure in which a plurality of modules including a transformer/rectifier are effectively arranged. Its main purpose is to provide
본 개시의 실시예에 따르면, 1차 권선(primary coil)들이 직렬로 연결되고 세로 방향으로 배치되는 M(M은 자연수) 개의 트랜스포머 모듈을 포함하는 열모듈(column module); 및 N(N은 자연수) 개의 상기 열모듈이 가로 방향으로 배치되어 형성되는 격자 구조(grid structure)를 지지하는 프레임을 포함하되, 가로 방향으로 위치하는 상기 N 개의 트랜스포머 모듈의 출력을 직렬로 연결한 후 세로 방향으로 M 개의 행을 직렬로 연결하여 초고압(very high voltage)을 생성하는 것을 특징으로 하는 초고압 정류기를 제공한다. According to an embodiment of the present disclosure, a column module including M (M is a natural number) number of transformer modules in which primary coils are connected in series and disposed in the longitudinal direction; and a frame supporting a grid structure in which N (N is a natural number) number of the column modules arranged in a horizontal direction, wherein the outputs of the N transformer modules located in the horizontal direction are connected in series. Then, it provides an ultra-high voltage rectifier characterized in that the M rows are connected in series in the longitudinal direction to generate a very high voltage.
본 개시의 다른 실시예에 따르면, 상기 트랜스포머 모듈에 고주파 AC(Alternating Current) 전압을 입력 전압으로 공급하는 인버터(inverter)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 초고압 정류기를 제공한다. According to another embodiment of the present disclosure, there is provided an ultra-high voltage rectifier further comprising an inverter for supplying a high-frequency alternating current (AC) voltage to the transformer module as an input voltage.
본 개시의 다른 실시예에 따르면, 1차 권선(primary coil)들이 직렬로 연결되고 세로 방향으로 배치되는 M(M은 자연수) 개의 트랜스포머 모듈을 포함하는 열모듈(column module); 및 N(N은 자연수) 개의 상기 열모듈이 가로 방향으로 배치되어 형성되는 격자 구조(grid structure)를 지지하는 프레임을 포함하되, 세로 방향으로 위치하는 상기 M 개의 트랜스포머 모듈의 출력을 직렬로 연결한 후, 가로 방향으로 N 개의 열을 직렬로 연결하여 초고압(very high voltage)을 생성하는 것을 특징으로 하는 초고압 정류기를 제공한다. According to another embodiment of the present disclosure, a column module including M (M is a natural number) number of transformer modules in which primary coils are connected in series and disposed in the longitudinal direction; and a frame supporting a grid structure in which N (N is a natural number) number of the column modules arranged in a horizontal direction, wherein the outputs of the M transformer modules located in the vertical direction are connected in series. Then, it provides an ultra-high voltage rectifier, characterized in that the N columns are connected in series in the transverse direction to generate a very high voltage.
이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예에 따르면, 다수의 트랜스포머 모듈의 1차 권선을 직렬로 연결하고, 1차 권선에 대하여 병렬로 배치된 다수의 2차 권선에 대한 정류기 출력을 직렬로 연결하여 초고압 DC를 생성하는 초고압 DC 정류기를 제공함으로써, 하나의 대용량 고주파 트랜스포머 사용에 따른 권선 간 절연, 권선과 코어 간 절연 문제, 및 정류 다이오드의 내압 문제를 해결하여 초고압 정류기의 수명을 유지하는 것이 가능해지는 효과가 있다.As described above, according to this embodiment, the primary windings of a plurality of transformer modules are connected in series, and the rectifier outputs for the plurality of secondary windings arranged in parallel with respect to the primary windings are connected in series to form an ultra-high voltage DC By providing an ultra-high voltage DC rectifier that generates there is.
또한 본 실시예에 따르면, 트랜스포머/정류기를 포함하는 다수의 모듈이 효과적으로 배열된 구조를 갖는 초고압 DC 정류기를 제공함으로써, 물리적 공간을 최소화한 채로 정류기의 출력 연결 시 절연 문제를 해결하고, 트랜스포머와 정류기의 제작 및 유지보수를 용이하게 하는 것이 가능해지는 효과가 있다. In addition, according to the present embodiment, by providing an ultra-high voltage DC rectifier having a structure in which a plurality of modules including a transformer/rectifier are effectively arranged, the insulation problem is solved when the output of the rectifier is connected while minimizing the physical space, and the transformer and the rectifier There is an effect that it becomes possible to facilitate the manufacture and maintenance of the .
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 초고압 DC 정류기의 개략적인 구성도이다.
도 2a 내지 도 2c는 본 개시의 일 실시예에 따른 초고압 DC 정류기의 구조에 대한 개략적인 구성도이다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 M×N 개의 정류기 출력을 직렬로 연결하는 방법에 대한 예시도이다.
도 4는 본 개시의 다른 실시예에 따른 M×N 개의 정류기 출력을 직렬로 연결하는 방법에 대한 예시도이다.
도 5는 하나의 대용량 고주파 트랜스포머를 사용하는 초고압 DC 정류기의 개략적인 구성도이다. 1 is a schematic configuration diagram of an ultra-high voltage DC rectifier according to an embodiment of the present disclosure.
2A to 2C are schematic configuration diagrams of a structure of an ultra-high voltage DC rectifier according to an embodiment of the present disclosure.
3 is an exemplary diagram of a method of serially connecting M×N rectifier outputs according to an embodiment of the present disclosure.
4 is an exemplary diagram of a method of connecting M×N rectifier outputs in series according to another embodiment of the present disclosure.
5 is a schematic configuration diagram of an ultra-high voltage DC rectifier using one large-capacity high-frequency transformer.
이하, 본 발명의 실시예들을 예시적인 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 실시예들을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 실시예들의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to exemplary drawings. In adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same components are given the same reference numerals as much as possible even though they are indicated on different drawings. In addition, in the description of the present embodiments, if it is determined that a detailed description of a related well-known configuration or function may obscure the gist of the present embodiments, the detailed description thereof will be omitted.
또한, 본 실시예들의 구성요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 '포함', '구비'한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 '…부', '모듈' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.Also, in describing the components of the present embodiments, terms such as first, second, A, B, (a), (b), etc. may be used. These terms are only for distinguishing the elements from other elements, and the essence, order, or order of the elements are not limited by the terms. Throughout the specification, when a part 'includes' or 'includes' a certain element, this means that other elements may be further included, rather than excluding other elements, unless otherwise stated. . In addition, the '... Terms such as 'unit' and 'module' mean a unit that processes at least one function or operation, which may be implemented as hardware or software or a combination of hardware and software.
첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다.DETAILED DESCRIPTION The detailed description set forth below in conjunction with the appended drawings is intended to describe exemplary embodiments of the present invention and is not intended to represent the only embodiments in which the present invention may be practiced.
본 실시예는 초고압 DC 생성을 위한 정류기에 대한 내용을 개시한다. 보다 자세하게는, 하나의 대용량 고주파 트랜스포머 사용에 따른 권선(coil) 간 절연, 권선과 코어(core) 간 절연(insulation) 문제, 및 정류 다이오드(rectifying diode)의 내압(withstanding voltage) 문제를 해결하기 위해, 다수의 트랜스포머의 1차 권선을 직렬로 연결하고, 1차 권선에 대하여 병렬로 배치된 다수의 2차 권선에 대한 정류기 출력을 직렬로 연결하여 초고압 DC(direct Current)를 생성한다. 또한 정류기의 출력 연결 시 절연을 위한 물리적인 공간을 최소화하고, 트랜스포머와 정류기의 제작 및 유지보수를 용이하게 하기 위해, 트랜스포머/정류기를 포함하는 다수의 모듈이 효과적으로 배열된 구조를 갖는 초고압 DC 정류기를 제공한다.This embodiment discloses the contents of a rectifier for generating an ultra-high voltage DC. In more detail, in order to solve the problem of insulation between coils, insulation between windings and a core, and withstanding voltage of a rectifying diode according to the use of one large-capacity high-frequency transformer, , by connecting the primary windings of a plurality of transformers in series, and rectifier outputs for a plurality of secondary windings arranged in parallel with respect to the primary windings in series to generate an ultra-high voltage direct current (DC). In addition, in order to minimize the physical space for insulation when connecting the output of the rectifier, and to facilitate the manufacture and maintenance of the transformer and rectifier, an ultra-high voltage DC rectifier having a structure in which a plurality of modules including a transformer/rectifier are effectively arranged. to provide.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 초고압 DC 정류기의 개략적인 구성도이다. 1 is a schematic configuration diagram of an ultra-high voltage DC rectifier according to an embodiment of the present disclosure.
본 실시예에 따른 초고압 DC 정류기(100)는, 하나의 대용량 트랜스포머를 사용하는 대신 직렬로 연결된 다수의 트랜스포머 및 정류기를 사용하여 초고압 DC를 생성한다. 초고압 DC 정류기(100)는 다수의 트랜스포머 모듈(transformer module, 102)을 포함하며, 입력이 DC 전압이거나 저주파 AC(Alternatin Current) 전압인 경우, 이들로부터 고주파 AC 전압을 생성하여 공급하는 인버터(inverter, 104)를 추가적으로 포함할 수 있다. 트랜스포머 모듈(102)은 1차 권선(primary coil)과 적어도 하나의 2차 권선(secondary coil)으로 구성되는 트랜스포머, 및 2차 권선 각각에 연결되는 정류기(예컨대, 다이오드(diode) 및 캐피시터(capacitor)로 구성)를 포함한다. 여기서, 트랜스포머의 2차 권선 각각은 1차 권선에 대하여 병렬로 위치한다. The ultra-high
본 개시에 따른 초고압 DC 정류기(100)에 있어서, 각 트랜스포머의 1차 권선은 직렬로 연결되고, 1차 권선으로부터 충분히 낮은 전압(예를 들어, 적은 수의 다이오드로 정류가 가능할 정도의 전압)을 유도하도록 각 트랜스포머에는 충분히 많은 수의 2차 권선이 포함뙨다. 2차 권선 각각에 대하여 1 개 또는 적은 수의 다이오드를 이용하여 정류기가 구성되고, 각 정류기의 출력을 직렬로 연결하여 초고압 DC가 생성된다. 이렇게 함으로써, 직렬 연결된 정류 다이오드 간 특성 차이로 인한 초고압 DC 정류기(100)의 성능 및 수명 저하를 방지할 수 있다. In the ultra-high
도 2a 내지 도 2c는 본 개시의 일 실시예에 따른 초고압 DC 정류기의 구조에 대한 개략적인 구성도이다. 2A to 2C are schematic configuration diagrams of a structure of an ultra-high voltage DC rectifier according to an embodiment of the present disclosure.
도 2a의 예시는 트랜스포머 모듈(102)의 평면, 정면 및 측면을 나타내고, 도 2b의 예시는 트랜스포머 모듈(102)을 세로 방향으로 배치한 열모듈(column module)을 나타내며, 도 2c의 예시는 다수의 열모듈이 가로 방향으로 배치되어 형성되는 격자 구조, 및 이를 지지하는 프레임(106)을 나타낸다. The example of FIG. 2A shows a plane, a front side, and a side surface of the
도 1 및 도 2a 내지 도 2c의 도시는 본 실시예에 따른 예시적인 구성이며, 트랜스포머 모듈에 대한 입력의 형태, 트랜스포머 모듈 구조 및 동작, 정류기의 구조 및 동작, 복수의 트랜스포머 모듈의 배열, 프레임의 구조 등에 따라 다른 구성요소 또는 구성요소 간의 다른 연결을 포함하는 다양한 구현이 가능하다. 1 and 2A to 2C are exemplary configurations according to the present embodiment, and the form of input to the transformer module, the structure and operation of the transformer module, the structure and operation of the rectifier, the arrangement of a plurality of transformer modules, the frame Various implementations including other components or other connections between components are possible according to structures and the like.
도 2a에 예시된 트랜스포머 모듈(102)에서는, 1차 권선, 4 개의 2차 권선, 2 개의 U형 자성 코어(magnetic core) 2 개가 트랜스포머를 구성한다. 2차 권선 각각은 U형 자성 코어를 감싸고 있으며, 고압 절연 필름(insulation film)으로 절연된 1차 권선은 2차 권선 사이를 통과한다. 다이오드 및 캐패시터로 구성되는 정류기는 트랜스포머 모듈(102)의 PCB(Printed Circuit Board) 상에 탑재되어 2차 권선과 연결될 수 있다. 하나의 트랜스포머 모듈(102)에 대하여 4 개의 정류기의 출력은 직렬로 연결되어 초고압 DC의 일부를 생성할 수 있다. In the
도 2b의 예시는 6 개의 트랜스포머 모듈(102)을 세로 방향으로 배치한 열모듈을 나타낸다. 미도시 상태이나 도 2b의 예시에서 6 개 트랜스포머의 1차 권선은 직렬로 연결된다. The example of FIG. 2B shows a thermal module in which six
도 2c의 예시는 3 개의 열모듈을 가로 방향으로 배치한 격자 구조(grid structure), 및 이를 지지하는 프레임(106)을 나타낸다. 프레임(106)은 초고압 DC 정류기(100)를 포함하는 케이스의 일부이거나, 케이스에 부착될 수 있다. The example of FIG. 2C shows a grid structure in which three thermal modules are arranged in a horizontal direction, and a
이하, 본 개시에 따른 트랜스포머 모듈(102) 하나의 출력 DC 전압을 V1txo로 나타낸다. M 개의 트랜스포머 모듈을 포함하는 열모듈 N 개를 가로 방향으로 배치한 격자 구조에 대하여, M×N 개의 정류기 출력을 직렬로 연결하여 초고압 DC 정류기(100)는 초고압 DC 출력 M×N×V1txo를 생성할 수 있다.Hereinafter, the output DC voltage of one
통상적인 초고압 절연을 위해 초고압 DC 정류기를 절연유(insulating oil)에 담그는 방법이 이용되고, 이때, 절연유의 누유를 방지하기 위해 케이스를 밀폐시키나 케이스의 상부는 개방될 수 있다. 케이스의 상부가 개방될 수 있으므로 전술한 바와 같이 각 트랜스포머 모듈(102)의 1차 권선을 세로로 직렬 연결하는 것이 초고압 DC 정류기(100)의 제작 및 유지보수가 용이해지도록 할 수 있다. 또한, 고압 절연 필름을 이용하여 1차 권선을 절연 상태로 연결하는 것도 제작의 간편성 측면에서 세로 방향 결선이 유리할 수 있다. A method of immersing an ultra-high voltage DC rectifier in insulating oil is used for conventional ultra-high voltage insulation, and at this time, the case is sealed to prevent leakage of the insulating oil, but the upper part of the case may be opened. Since the upper part of the case can be opened, as described above, vertically connecting the primary windings of each
도 2c에 예시된 바와 같이, 열모듈을 구성하는 트랜스포머 모듈(102)과 프레임에 부착된 스프링(spring) 간의 접점을 이용하여 열모듈이 세로 방향으로 프레임에 용이하게 부착되거나 탈착될 수 있다. 이또한, 초고압 DC 정류기(100)의 제작 및 트랜스포머 모듈의 교체와 같은 유지보수가 용이해지도록 할 수 있다. 따라서, 도 2b의 예시와 같이, 1차 권선이 모두 직렬로 연결된 트랜스포머 모듈(102) M 개가 세로 방향으로 배치된 열모듈의 제작이 합리적일 수 있다.As illustrated in FIG. 2C , the thermal module can be easily attached to or detached from the frame in the longitudinal direction by using a contact point between the
한편, 초고압 DC 정류기(100)를 설치할 바닥면적을 감소시키기 위해 M >> N 조건을 만족하는 것이 합리적이다. 예컨대, 세로 방향으로 배치된 트랜스포머 모듈(102)의 개수가 가로 방향으로 배치된 개수보다 많아지도록 초고압 DC 정류기(100)가 제작되면, 설치되는 바닥면적을 감소시킬 수 있다. On the other hand, it is reasonable to satisfy the M >> N condition in order to reduce the floor area to install the ultra-high
이하, M 개의 트랜스포머 모듈(102)을 세로 방향으로 포함하는 열모듈 N 개를 가로 방향으로 배치한 격자 구조에 대하여, M×N 개의 정류기 출력을 직렬로 연결하는 두 가지 방법을 설명한다.Hereinafter, two methods for connecting M×N rectifier outputs in series with respect to a lattice structure in which N thermal modules including
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 M×N 개의 정류기 출력을 직렬로 연결하는 방법에 대한 예시도이다.3 is an exemplary diagram of a method of serially connecting M×N rectifier outputs according to an embodiment of the present disclosure.
도 3의 예시에서는, 세로 방향에 위치하는 M 개의 트랜스포머 모듈의 출력이 직렬로 연결된 후, 가로 방향으로 N 개의 열이 직렬로 연결된다. 이때, 세로 방향으로 이웃하는 트랜스포머 모듈 간에는 V1txo의 전압이 걸리고 가로 방향으로 이웃하는 트랜스포머 모듈 간에는 M×V1txo의 전압이 걸린다.In the example of FIG. 3 , after the outputs of the M transformer modules positioned in the vertical direction are connected in series, N columns are connected in series in the horizontal direction. At this time, a voltage of V1txo is applied between the transformer modules adjacent in the vertical direction and a voltage of M×V1txo is applied between the transformer modules adjacent in the horizontal direction.
도 4는 본 개시의 다른 실시예에 따른 M×N 개의 정류기 출력을 직렬로 연결하는 방법에 대한 예시도이다.4 is an exemplary diagram of a method of connecting M×N rectifier outputs in series according to another embodiment of the present disclosure.
도 4의 예시에서는, 가로 방향에 위치하는 N 개의 트랜스포머 모듈의 출력이 직렬로 연결된 후 세로 방향으로 M 개의 행이 직렬로 연결된다. 이때, 가로로 이웃하는 트랜스포머 모듈 간에는 V1txo의 전압이 걸리고 세로 방향으로 이웃하는 트랜스포머 모듈 간에는 N×V1txo의 전압이 걸린다.In the example of FIG. 4 , after the outputs of N transformer modules positioned in the horizontal direction are connected in series, M rows are connected in series in the vertical direction. At this time, a voltage of V1txo is applied between the transformer modules neighboring horizontally and a voltage of N×V1txo is applied between the transformer modules neighboring in the vertical direction.
도 2c에 예시된 격자 구조에 대하여 M >> N 조건을 만족하는 경우 M×V1txo >> N×V1txo을 만족한다. 따라서, 도 4에 예시된 방법에서는, 열모듈을 구성하는 트랜스포머 모듈 간의 물리적 거리에 의존하여 세로 방향으로 배치된 트랜스포머 모듈 간에는 상대적으로 작은 N×V1txo의 절연 내압이 확보될 수 있다. 또한 가로 방향으로 배치된 트랜스포머 모듈 간에는 V1txo의 전압만이 걸리므로, 도 4에 예시된 방법에서는 별도의 절연 거리가 확보되지 않더라도 절연에 문제가 발생하지 않을 수 있다. For the lattice structure illustrated in FIG. 2C , when the condition M >> N is satisfied, M×V1txo >> N×V1txo is satisfied. Accordingly, in the method illustrated in FIG. 4 , a relatively small dielectric breakdown voltage of N×V1txo can be secured between the transformer modules arranged in the longitudinal direction depending on the physical distance between the transformer modules constituting the thermal module. In addition, since only a voltage of V1txo is applied between the transformer modules arranged in the horizontal direction, in the method illustrated in FIG. 4 , an insulation problem may not occur even if a separate insulation distance is not secured.
반면, 도 3에 예시된 방법에서는, 가로 방항으로 이웃한 트랜스포머 모듈 간에 상대적으로 큰 M×V1txo의 전압이 걸리므로 가로로 배치된 트랜스포머 모듈 간에는 충분한 절연 거리가 확보되어야 한다. 따라서, 물리적 공간의 최소화 측면에서 도 4에 예시된 바와 같이 정류기의 출력을 연결하는 방법이 더 효율적이다.On the other hand, in the method illustrated in FIG. 3 , a relatively large voltage of M×V1txo is applied between horizontally adjacent transformer modules, so a sufficient insulation distance must be secured between horizontally arranged transformer modules. Therefore, in terms of minimizing the physical space, the method of connecting the output of the rectifier as illustrated in FIG. 4 is more efficient.
한편, 도 4에 예시된 바와 같이 가로 방향에 위치하는 N 개의 트랜스포머 모듈의 출력을 직렬로 연결하기 위해, 도 2c에 예시된 바와 같은, 열모듈을 구성하는 트랜스포머 모듈(102)과 프레임에 부착된 스프링(spring, 예를 들어 판형 스프링) 간의 접점이 이용될 수 있다.On the other hand, as illustrated in FIG. 4, in order to serially connect the outputs of N transformer modules located in the horizontal direction, as illustrated in FIG. 2C, the
이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예에 따르면, 다수의 트랜스포머 모듈의 1차 권선을 직렬로 연결하고, 1차 권선에 대하여 병렬로 배치된 다수의 2차 권선에 대한 정류기 출력을 직렬로 연결하여 초고압 DC를 생성하는 초고압 DC 정류기를 제공함으로써, 하나의 대용량 고주파 트랜스포머 사용에 따른 권선 간 절연, 권선과 코어 간 절연 문제, 및 정류 다이오드의 내압 문제를 해결하여 초고압 정류기의 수명을 유지하는 것이 가능해지는 효과가 있다.As described above, according to this embodiment, the primary windings of a plurality of transformer modules are connected in series, and the rectifier outputs for the plurality of secondary windings arranged in parallel with respect to the primary windings are connected in series to form an ultra-high voltage DC By providing an ultra-high voltage DC rectifier that generates there is.
또한 본 실시예에 따르면, 트랜스포머/정류기를 포함하는 다수의 모듈이 효과적으로 배열된 구조를 갖는 초고압 DC 정류기를 제공함으로써, 물리적 공간을 최소화한 채로 정류기의 출력 연결 시 절연 문제를 해결하고, 트랜스포머와 정류기의 제작 및 유지보수를 용이하게 하는 것이 가능해지는 효과가 있다.In addition, according to the present embodiment, by providing an ultra-high voltage DC rectifier having a structure in which a plurality of modules including a transformer/rectifier are effectively arranged, the insulation problem is solved when the output of the rectifier is connected while minimizing the physical space, and the transformer and the rectifier There is an effect that it becomes possible to facilitate the manufacture and maintenance of the .
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical idea of this embodiment, and a person skilled in the art to which this embodiment belongs may make various modifications and variations without departing from the essential characteristics of the present embodiment. Accordingly, the present embodiments are intended to explain rather than limit the technical spirit of the present embodiment, and the scope of the technical spirit of the present embodiment is not limited by these embodiments. The protection scope of this embodiment should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be interpreted as being included in the scope of the present embodiment.
100: 초고압 DC 정류기
102: 트랜스포머 모듈
104: 인버터
106: 프레임
100: ultra-high voltage DC rectifier
102: transformer module 104: inverter
106: frame
Claims (9)
N(N은 자연수) 개의 상기 열모듈이 가로 방향으로 배치되어 형성되는 격자 구조(grid structure)를 지지하는 프레임
을 포함하되, 가로 방향으로 위치하는 상기 N 개의 트랜스포머 모듈의 출력을 직렬로 연결한 후 세로 방향으로 M 개의 행을 직렬로 연결하여 초고압(very high voltage)을 생성하는 것을 특징으로 하는 초고압 정류기.a column module including M (M is a natural number) number of transformer modules in which primary coils are connected in series and arranged in a longitudinal direction; and
A frame supporting a grid structure formed by horizontally arranging N (N is a natural number) number of the thermal modules
Including, but after connecting the outputs of the N transformer modules located in the horizontal direction in series, the M rows are connected in series in the vertical direction to generate a very high voltage (very high voltage).
상기 트랜스포머 모듈에 고주파 AC(Alternating Current) 전압을 입력 전압으로 공급하는 인버터(inverter)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 초고압 정류기.According to claim 1,
Ultra-high voltage rectifier, characterized in that it further comprises an inverter (inverter) for supplying a high frequency AC (Alternating Current) voltage as an input voltage to the transformer module.
상기 트랜스포머 모듈은,
상기 1차 권선의 입력 전압으로부터 고압 AC를 유도하는 적어도 하나의 2차 권선(secondary coil); 및
상기 고압 AC를 정류하여 고압 DC를 생성함으로써 상기 트랜스포머 모듈의 출력을 생성하는 적어도 하나의 정류기(rectifier)
를 포함하는 것을 특징으로 하는 초고압 정류기. 3. The method of claim 2,
The transformer module is
at least one secondary coil for deriving a high voltage AC from the input voltage of the primary winding; and
at least one rectifier for generating an output of the transformer module by rectifying the high voltage AC to generate a high voltage DC
Ultra-high voltage rectifier comprising a.
상기 열모듈은,
상기 트랜스포머 모듈과 상기 프레임에 부착된 스프링(spring) 간의 접점을 이용하여 상기 프레임에 고정되는 것을 특징으로 하는 초고압 정류기.According to claim 1,
The thermal module is
The ultra-high voltage rectifier, characterized in that it is fixed to the frame using a contact point between the transformer module and a spring attached to the frame.
상기 접점은,
가로 방향에 위치하는 상기 N 개의 트랜스포머 모듈의 출력을 직렬로 연결하는 접점인 것을 특징으로 하는 초고압 정류기.5. The method of claim 4,
The contact point is
Ultra-high voltage rectifier, characterized in that it is a contact point for connecting the outputs of the N transformer modules located in the horizontal direction in series.
상기 격자 구조는,
상기 M 개의 행의 개수가 상기 N 개의 열의 개수보다 많은 것을 특징으로 하는 초고압 정류기. According to claim 1,
The lattice structure is
The ultra-high voltage rectifier, characterized in that the number of the M rows is greater than the number of the N columns.
N(N은 자연수) 개의 상기 열모듈이 가로 방향으로 배치되어 형성되는 격자 구조(grid structure)를 지지하는 프레임
을 포함하되, 세로 방향으로 위치하는 상기 M 개의 트랜스포머 모듈의 출력을 직렬로 연결한 후, 가로 방향으로 N 개의 열을 직렬로 연결하여 초고압(very high voltage)을 생성하는 것을 특징으로 하는 초고압 정류기.a column module including M (M is a natural number) number of transformer modules in which primary coils are connected in series and arranged in a longitudinal direction; and
A frame supporting a grid structure formed by horizontally arranging N (N is a natural number) number of the thermal modules
Including, after connecting the outputs of the M transformer modules positioned in the vertical direction in series, and then connecting the N columns in series in the horizontal direction to generate a very high voltage (very high voltage).
상기 트랜스포머 모듈에 고주파 AC(Alternating Current) 전압을 입력 전압으로 공급하는 인버터(inverter)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 초고압 정류기.8. The method of claim 7,
Ultra-high voltage rectifier, characterized in that it further comprises an inverter (inverter) for supplying a high frequency AC (Alternating Current) voltage as an input voltage to the transformer module.
상기 격자 구조는,
상기 M 개의 행의 개수가 상기 N 개의 열의 개수보다 많은 것을 특징으로 하는 초고압 정류기.
According to claim 1,
The lattice structure is
The ultra-high voltage rectifier, characterized in that the number of the M rows is greater than the number of the N columns.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020200121951A KR102448639B1 (en) | 2020-09-22 | 2020-09-22 | Rectifier for Generating Very High Voltage DC |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020200121951A KR102448639B1 (en) | 2020-09-22 | 2020-09-22 | Rectifier for Generating Very High Voltage DC |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20220039933A true KR20220039933A (en) | 2022-03-30 |
KR102448639B1 KR102448639B1 (en) | 2022-09-28 |
Family
ID=80948006
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020200121951A KR102448639B1 (en) | 2020-09-22 | 2020-09-22 | Rectifier for Generating Very High Voltage DC |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR102448639B1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102646637B1 (en) | 2022-12-07 | 2024-03-12 | 주식회사바텍 | Voltage converter for X-ray source |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5757258A (en) * | 1995-06-02 | 1998-05-26 | International Power Group, Inc. | High voltage isolating transformer module with substrates separated by a fixed distance |
WO2007147844A2 (en) * | 2006-06-23 | 2007-12-27 | Alstom Technology Ltd | Power supply for electrostatic precipitator |
EP2169692A1 (en) * | 2008-09-26 | 2010-03-31 | Bruker Biospin SA | High voltage step-up dry power transformer and power supply unit comprising at least one such transformer |
-
2020
- 2020-09-22 KR KR1020200121951A patent/KR102448639B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5757258A (en) * | 1995-06-02 | 1998-05-26 | International Power Group, Inc. | High voltage isolating transformer module with substrates separated by a fixed distance |
WO2007147844A2 (en) * | 2006-06-23 | 2007-12-27 | Alstom Technology Ltd | Power supply for electrostatic precipitator |
EP2169692A1 (en) * | 2008-09-26 | 2010-03-31 | Bruker Biospin SA | High voltage step-up dry power transformer and power supply unit comprising at least one such transformer |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102646637B1 (en) | 2022-12-07 | 2024-03-12 | 주식회사바텍 | Voltage converter for X-ray source |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR102448639B1 (en) | 2022-09-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7903432B2 (en) | High-voltage power generation system and package | |
US8085122B2 (en) | High voltage step-up dry power transformer and power supply unit comprising at least one such transformer | |
Peftitsis et al. | Auxiliary power supply for medium-voltage modular multilevel converters | |
CN109599258B (en) | High-voltage isolation transformer | |
Nair | Power and Distribution transformers: Practical design guide | |
KR102448639B1 (en) | Rectifier for Generating Very High Voltage DC | |
US5631815A (en) | High voltage power supply | |
CN113950727A (en) | Stacked matrix transformer | |
JP5318150B2 (en) | Switching power supply | |
JP6530566B2 (en) | Transformer and power converter | |
KR101370598B1 (en) | Apparatus for driving high voltage for x-ray tube | |
Li et al. | A high-frequency pcb-winding transformer design with medium voltage insulation for solid-state transformer | |
CN111800023B (en) | High-frequency boosting transformer rectifying device | |
JP5342623B2 (en) | Switching power supply | |
US3708740A (en) | Device for producing a large direct-current potential difference | |
CN211045235U (en) | High-voltage cascade isolation transformer with solid insulation structure | |
US11735357B2 (en) | Transformer with improved insulation structure | |
JP5586284B2 (en) | High voltage generator and X-ray high voltage apparatus using the same | |
Rummel et al. | Power supplies for the WENDELSTEIN 7-X stellarator | |
CN209388831U (en) | Phase-shifting rectifier transformer and large capacity high pressure phase-shifting rectifier transformer | |
JP5335185B2 (en) | High voltage generator | |
JPS63274371A (en) | Switching regulator | |
JP2021009975A (en) | Stationary induction apparatus | |
KR20150125420A (en) | Oil immersed power transformer | |
US20230170127A1 (en) | Magnetic assembly, power module and switching power supply |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |