[发明专利]一种感应加热电源空冷变压器次级谐振方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种大功率变压器次级谐振技术，通过采用谐振回路补偿技术成功克服了次级谐振的寄生振荡问题。

背景技术

如图1所示，为现有的大功率变压器回路，包括变压器T1，变压器T1的初级绕组通过由串联的电容C1及电容C2构成的谐振电容组连接输入电压Ui，其次级绕组直线形成输出电压Uo，直接连接负载L2。该电路结构虽然简单，但变压器T1的容量大，因此损耗非常大，而且体积大，成本高，一般只能采用水冷。而且在变压器T1的初级绕组两端，以及谐振电容组上具有非常高的谐振电压，安全性较差，而且电容器和变压器的制作工艺比较复杂。

综上所述，现有大功率变压器回路存在以下缺点：1、由于变压器容量需承载全部的谐振容量，其容量通常为数百千伏安至数兆伏安，只能绕组和磁心均需要水冷，不仅损耗大，而且体积大、结构复杂、成本高。2、谐振电容组也采用水冷，效率低，水量消耗大。3、初级谐振回路存在高电压，不安全。4、存在漏水、堵塞、管路老化等问题，可靠性低，设备寿命短。

发明内容

本发明的目的是提供一种降低损耗、提高效率、且节约成本的大功率变压器的次级谐振方法。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种感应加热电源空冷变压器次级谐振方法，采用至少一个变压器，其特征在于，步骤为：每个变压器的初级绕组通过隔直电容连接各自的输入电压，所有变压器仅承载有功功率，当变压器的数量为一个时，变压器的次级绕组通过谐振电容器组连接负载，当变压器的数量为一个以上时，所有变压器的次级绕组先级联，随后，与输出电压的正极及负极相对应的变压器的次级绕组的输出端上分别连接一个谐振电容器组，由两个谐振电容器组的输出端分别作为输出电压的正极及负极与负载连接，其中，隔直电容、变压器及谐振电容器组均采用空冷方式。

优选地，当所述谐振电容器组所产生的寄生振荡频率与主谐振频率接近时，在隔直电容上并联RL阻抗补偿回路。

优选地，所述RL阻抗补偿回路包括串联的电阻及电感。

优选地，所述谐振电容器组中的电容器采用大功率空冷聚丙烯薄膜电容器。

优选地，所述谐振电容器组包括串联在所述变压器次级绕组一个输出端上的相并联的第一电容及第二电容，或所述谐振电容器组包括分别串联在所述变压器次级绕组两个输出端上的第三电容及第四电容，或所述谐振电容器组包括第五电容及第六电容，第五电容及第六电容通过交叉并联方式与所述变压器的次级绕组相连。

本发明中的变压器仅需承载有功功率，因此变压器的容量可降低Q倍(Q为谐振电容器组的品质因素)，这不仅提高了效率，还降低了成本。本发明中的隔直电容、变压器和谐振电容器组均采用空冷方式，不需要通水冷却。因此，不仅效率高，而且体积小、结构简单、成本低。

进一步，本发明在隔直电容上设计有RL阻抗补偿回路，可成功克服次级谐振的寄生振荡问题，对主控制单元以及相频跟踪单元没有影响。当寄生振荡频率与主谐振频率接近时，这是数字式自动相频跟踪型电路可以采用次级谐振方法的一个关键技术问题。当寄生振荡频率与主谐振频率数值相差很大时，可以不放置RL阻抗补偿回路。

综上所示，本发明通过创新电路结构形式，并解决存在的寄生振荡问题，使得感应加热电源的谐振输出回路可以采用全空冷变压器次级谐振方法，能大幅度降低损耗，且设备的可靠性和寿命也大为提高。

附图说明

图1为传统的变压器初级谐振法电路；

图2为实施例1中的变压器次级谐振电容并联式电路图；

图3为实施例2中的变压器次级谐振电容串联式电路图；

图4为实施例3中的变压器次级谐振交叉并联式电路图；

图5为实施例4中的两个谐振回路组合的电路图。

具体实施方式

为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。

实施例1

结合图2，本发明提供了一种感应加热电源空冷变压器次级谐振方法，其步骤为：变压器T1的初级绕组通过一个隔直电容C3连接输入电压Ui，在其次级绕组的一个输出端上串联由并联的第一电容C4及第二电容C5组成的谐振电容器组，该谐振电容器组的输出端与次级绕组的另一个输出端共同形成输出电压Uo，连接负载L2。由于在本实施例中，谐振电容器组的寄生振荡频率与主谐振频率接近时，因此，在隔直电容C3的两端并联RL阻抗补偿回路。该RL阻抗补偿回路可以克服次级谐振的寄生振荡问题，对主控制单元以及相频跟踪单元没有影响。在本实施例中，该RL阻抗补偿回路由串联的电阻R1及电感L1组成。