大功率直流高压隔离变压器分布电容储能吸收器

摘要

本发明公开了一种大功率直流高压隔离变压器分布电容储能吸收器，包括有隔离变压器和被隔离变压器，隔离变压器的副边和被隔离变压器的原边通过导线相连，且隔离变压器和被隔离变压器处在相同的电位上且对地分别具有分布电容；被隔离变压器的副边接有电源模块，电源模块的输出端设有与被隔离变压器原边的中性点的对地电压相等的特定点，特定点与隔离变压器原边的中性点间串接有电阻，电阻在所述的电源模块发生短路时构成分布电容储能吸收器。本发明简单可靠、成本低、安装方便、空间要求小；在负载发生短路时，无感电阻直接吸收大功率直流高压隔离变压器内部分布电容的储能，增加了负载在短路时的安全性。

权利要求

1.一种大功率直流高压隔离变压器分布电容储能吸收器，包括有隔离变压器和被隔离变压器，其特征在于：所述隔离变压器的副边和所述被隔离变压器的原边通过导线相连，且所述的隔离变压器和所述的被隔离变压器处在相同的电位上且对地分别具有分布电容；所述被隔离变压器的副边接有电源模块，所述电源模块的输出端设有与所述被隔离变压器原边的中性点的对地电压相等的特定点，所述的特定点与被隔离变压器原边的中性点间串接有无感电阻，所述的无感电阻在所述的电源模块发生短路时构成分布电容储能吸收器。

说明书

大功率直流高压隔离变压器分布电容储能吸收器

技术领域

[0001] 本发明涉及一种大功率直流高压隔离变压器分布电容储能吸收器。

背景技术

[0002] 在大功率直流高电压电源装置中，出于电位隔离的目的，需要直流高压隔离变压器提供隔离的电能供给，它的副边连接一台被隔离电位的大功率变压器。这样在直流高压隔离变压器的原副边之间存在直流高电压，由于变压器内部各部件之间存在分布电容，特别是副边对原边和对外壳之间，有较大的分布电容；在隔离变压器运行时，这些分布电容有电能储存，当变压器供电的负载装置在短路时，变压器分布电容储能要通过负载释放。在等离子体基础研究领域的辅助加热系统，有些负载，如加速极和速调管，它们在短路时，要求电源系统向其注入的能量只有焦耳量级，如果注入能量太多负载就会损坏。由于负载价格昂贵，这样就要求有分布电容储能的吸收装置。目前通用的吸收装置是在负载端加能量吸收装置，这种能量吸收装置过于笨重，成本高，安装困难，对于直流高压隔离变压器分布电容储能吸收的装置尚没有文献研究。

发明内容

[0003] 本发明的目的是提供一种简单和可靠的能量吸收装置，特别是直接吸收大功率直流高压隔离变压器内部分布电容储能；使之不向负载释放，以增加负载在短路时的安全性。

[0004] 本发明的技术方案如下：

[0005] 一种大功率直流高压隔离变压器分布电容储能吸收器，包括有隔离变压器和被隔离变压器，其特征在于：所述隔离变压器的副边和所述被隔离变压器的原边通过导线相连，且所述的隔离变压器和所述的被隔离变压器处在相同的电位上且对地分别具有分布电容；所述被隔离变压器的副边接有电源模块，所述电源模块的输出端设有与所述被隔离变压器原边的中性点的对地电压相等的特定点，所述的特定点与隔离变压器原边的中性点间串接有电阻，所述的电阻在所述的电源模块发生短路时构成分布电容储能吸收器。

[0006] 所述的大功率直流高压隔离变压器分布电容储能吸收器，其特征在于：所述的电阻为无感电阻。

[0007] 所述的大功率直流高压隔离变压器分布电容储能吸收器，其特征在于：所述的电阻为无感电阻。

[0008] 本发明的有益效果：

[0009] 本发明利用无感电阻作为变压器内部分布电容储能吸收器，简单可靠、成本低、安装方便、空间要求小；在负载发生短路时，无感电阻直接吸收大功率直流高压隔离变压器内部分布电容的储能，使之不向负载释放，增加了负载在短路时的安全性。

附图说明

[0010] 图1为本发明大功率直流高压电源的结构图。

[0011] 图2为变压器分布电容在负载短路时的放电回路示意图。

具体实施方式

[0012] 参见图1，一种大功率直流高压隔离变压器分布电容储能吸收器，包括有隔离变压器T1、T2和被隔离变压器T3、T4、T5、T6，隔离变压器T1的副边和被隔离变压器T3、T4的原边通过导线相连，隔离变压器T2的副边和被隔离变压器T5、T6的原边通过导线相连，且隔离变压器T1、T2和被隔离变压器T3、T4、T5、T6处在相同的电位上且对地分别具有分布电容；

[0013] 被隔离变压器T3、T4、T5、T6的副边分别接有电源模块，电源模块的输出端分别设有与被隔离变压器T3、T4、T5、T6原边的中性点的对地电压相等的特定点，特定点与隔离变压器T3、T4、T5、T6原边的中性点间分别串接有无感电阻，无感电阻在电源模块发生短路时分别构成分布电容储能吸收器。

[0014] 该种结构的直流高压电源的最大输出电压超过100kV，隔离变压器T1和T2的内部分布电容储能可通过被隔离变压器T3、T4、T5和T6的原边中性点与电源模块输出端之间各串联一个无感电阻来吸收。

[0015] 每台被隔离变压器的副边及其连接电源模块选择可以根据实际工程需要来定，单台被隔离变压器的任意一个副边绕组及其连接的电源模块都可以通过无感电阻与其原边中性点通过无感电阻连接。选择被隔离变压器的中间那个副边绕组及与其连接的电源模块的输出端与被隔离变压器原边中性点串联100欧的无感电阻，实际测量电阻电流峰值达到百安培量级，电阻参数是100欧，功率300W。

[0016] 以下结合本发明的具体工作原理对本发明作进一步的说明：

[0017] 参见图2，C为变压器内部总等效分布电容之和，R为变压器中性点与电源模块特定点之间串联的电阻，Rload为负载，K为负载短路模拟开关(K闭合时负载短路)，隔离变压器副边与其连接的被隔离电位的变压器原边，它们处在相同的电位上，对地有很大的分布电容；被隔离变压器原边的中性点与电源系统内部特定点通过无感电阻连接。特定点的选择如下：在电源稳态运行时，该点的对地电压与被隔离变压器原边中性点的对地电压相等。在负载短路时，变压器内部分布电容储能通过该电阻向负载释放，负载短路时的端电压近似为零，也就K闭合，负载侧短路。主回路中的线路电阻相对于该电阻来说非常小，实际电路中，线路电阻远小于1欧姆，而串联电阻R在百欧姆量级，电阻R作为变压器分布电容储能吸收器。分布电容的绝大部分储能被电阻R吸收，释放到负载上的能量就非常小，从而保护了负载在短路时的安全。

[0018] 在电源系统正常工作时，变压器中性点没有太大的电压波动，所以中性点上串联的电阻在电源运行期间功耗很小；如果是电源是直流稳态运行，则该电阻上的功耗近似为零；电阻的体积可以选择很小，仅考虑在负载短路时的瞬间能量释放。电阻承受的峰值电流是短路时刻的分布电容对地电压除以电阻值；可以根据实际装置来计算峰值电流，然后确定无感电阻的具体参数。