[实用新型]直流高压电源装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种直流高压电源装置，尤其指应用于直流高压式粒子加速器、能够长时间工作的直流高压电源装置。也可以作为高压静电喷涂等设备的直流高压电源装置，还可以用于某些电力设备进行直流高电压耐压和绝缘试验。

背景技术

传统的应用于直流高压式粒子加速器的直流高压电源装置通常采用工频倍压整流技术，将50Hz的交流市电经过升压变压器升压和倍压整流滤波后得到直流高压。其缺点是输出电压纹波系数大、倍压整流电路可串接的级数少、单个元件承受电压高、体积庞大、重量重；还存在调压方式只能采用调压器调压，调压精度低；操作控制的智能化程度不高，只能手动控制或简单的自动控制；保护能力差并且保护动作速度慢，通常需要几百毫秒才能切断。

此外，根据行业标准DL/T848.1-2004《高压试验装置通用技术条件——第一部分：直流高压发生器》，目前有厂家生产采用中频(10kHz以上)倍压整流技术产生直流高压的产品。但存在不能长时间工作的局限，只能用于短暂输出直流高电压(一般不超过1小时)进行某些电力设备的直流高电压耐压和绝缘试验。

发明内容

本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，设计提供一种采用中频倍压整流技术产生直流高压电源装置，可以长时间工作，满足了相应的直流高压式粒子加速器系统的要求。

本实用新型的技术方案：本实用新型的直流高压电源装置包括直流电源电路、逆变电源电路、升压变压器、倍压整流电路、控制电路，其特征在于：直流电源电路输出的稳定可调的直流电源提供给移相全桥型方波逆变电源，逆变电源输出的中频交流方波与方波激励型升压变压器的原边连接，升压变压器的副边与多级倍压整流电路连接，控制电路与直流电源电路、逆变电源电路以及倍压整流电路的高压检测电路连接，实现对装置的工作状态和参数的控制和监测。

所述的直流电源电为非隔离串联降压开关型直流电源电路，包括三相全波整流电路、以大功率IGBT开关模块Q0为核心组成PWM脉宽调制电路、高频滤波电路；在控制电路的控制下，三相交流电经整流后，通过PWM脉宽调制电路调制和高频滤波输出稳定可调的直流电源。

所述的逆变电源为移相全桥型方波逆变电源电路，包括大功率IGBT开关模块Q1～Q4组成的逆变电路，大功率IGBT开关模块Q1～Q4在控制电路的驱动和控制下将直流电源变换成交流方波。

所述的直流高压电源装置，其交流方波经过方波激励型升压变压器升压后，再经过多级倍压整流电路，获得0V至400kV可调的直流高压。

所述的高压检测电路包括在倍压整流电路输出端并联的N个分压电阻R1和均压保护电阻R2组成的直流分压器，向控制电路提供与输出直流高压电压成比例的高压电压测量信号；负载回路有直流电流传感器CT向控制电路提供与输出高压电流成比例的高压电流测量信号。

所述的控制电路包括微处理器、可编程逻辑电路、监控保护接口电路、IGBT驱动监控电路；微处理器和可编程逻辑电路通过监控保护接口电路和光纤隔离信号转换电路接收高压检测电路的高压电压测量信号、高压电流测量信号和冷却油温测量信号；监控保护接口电路还与直流电源电路及逆变电源电路连接，实现对直流电源电路及逆变电源电路工作状态和参数的监测和控制。

所述的直流高压电源装置，其可编程逻辑电路与IGBT驱动监控电路连接，驱动控制并监测直流电源电路和逆变电源电路的大功率IGBT开关模块工作状态和参数。

所述的升压变压器和倍压整流电路安装在倍压筒中，倍压筒中加注绝缘油并且设置了油温监测和油循环冷却系统。

本实用新型的优点：与传统的直流高压电源装置相比较，本实用新型的直流高压电源装置具有输出电压纹波系数小、倍压整流电路可串接的级数多、单个元件承受电压低、体积小、重量轻；采用电子调压方式，调压精度高；操作控制的智能化程度高，运行过程中不需要人工干预；具有完善的控制保护功能并且保护动作速度快，能保证本装置和粒子加速器系统的安全和长期正常工作。

本实用新型所涉及的直流高压电源装置，由非隔离串联降压开关型可调直流电源电路、移相全桥型方波逆变电源电路、方波激励型升压变压器、倍压整流电路、控制电路以及各种软硬件保护和接口电路组成。其特征在于：交流市电经直流电源电路形成稳定可调的直流电源提供给方波逆变电源电路，方波逆变电源电路产生的交流方波经过升压变压器升压再经过倍压整流后获得0V至400kV的直流高压；控制电路根据设定的参数和检测到的各种数据实时调整直流电源电路和方波逆变电源电路的工作数据和状态，各种软硬件保护电路保证了装置在各种情况下能够安全可靠的工作。

附图说明