[实用新型]高压隔离电源装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种高压隔离电源装置。

背景技术

国民经济的快速发展，为采用H桥功率单元串联拓扑或MMC功率单元串联拓扑组成的高压变频器、静止无功补偿器STATCOM即SVG、高压直流电源、中高压风电变流器和/或轻型直流输电变流器等电力电子设备提供了广阔的市场；但是向上述电力电子设备中处在高电位的功率单元的控制电路、信号检测电路和功率半导体元件的驱动电路提供一定功率的可靠的控制电源和中间直流支撑电容器初始充电电源，一直是高压大容量电力电子设备发展的瓶颈和难题。

目前国内外解决对高电位功率单元的控制电源供电的主要有以下技术方案：

1、直接从高电位功率单元的直流环节取电的技术方案：该方案的特点是高电位功率单元的控制电源直接取自本单元主电路的中间直流回路，这种技术方案对于1500V以上的中间直流环节往往难以可靠实现，目前大容量电力电子设备的功率单元的发展趋势是额定电压越来越高，例如把高达2500V及以上的直流中间电压高效转换为控制电源供电所需要的低压直流或低压交流电压一直是困扰着业内的一个难题；

2、从高电位功率单元的输入交流侧取电的技术方案：这种技术方案的弊端十分明显，因为对于无输入变压器的高压电力电子设备，当其功率单元故障旁路时，供电电源随即消失，立即终止了向功率单元的控制电路和驱动电路提供用于安全联锁和保护的控制电源；

3、大型隔离变压器集中供电的技术方案：该方案的特点是采用一台或几台具有多组副边绕组的大型高压隔离变压器向各个功率单元提供隔离的控制电源，但是这种技术方案存在着电缆多、敷设复杂、局放指标差、干扰强、体积大、成本高等缺陷；

4、工频隔离变压器分布供电的技术方案：该方案的特点是功率单元的控制电源直接取自为该单元提供控制电源的工频隔离变压器，这种技术方案当隔离电压较高且控制电源功率较大时，因工频隔离变压器体积太大，可行性很差；

5、光纤供电的技术方案：该方案是近年来出现的新技术，其特点是采用特殊光纤和新型光电器件将低电位电能以光的形式传送到高电位功率单元，但这种技术方案目前所能够传送的功率太小，且性能/价格比较低无法满足功率单元对控制电源的要求。

目前国内外解决高电位功率单元的中间直流支撑电容器初始软充电主要采用以下技术方案：采用高压电阻加高压旁路接触器实现高电位功率单元的中间直流支撑电容器初始软充电，但是这种技术方案对于25kV以上设备的中间直流环节因成本很高、占用空间很大往往难以可靠实现。

发明内容

本实用新型针对以上问题的提出，而研制一种功率大、体积小、成本低、制造简单、使用方便、安全可靠的高压隔离电源装置，来解决10kV、25kV或35kV电压等级的基于H桥功率单元串联拓扑或MMC功率单元串联拓扑组成的电力电子设备对其功率单元控制电源的供电问题。

本实用新型的技术方案是：

一种高压隔离电源装置，包括：

连接工频交流电，用于对输入的工频交流电进行整流后逆变为高频方波交流电压的低电位电路板；

连接低电位电路板，用于将低电位电路板输出的高频方波交流电压经过变换后输出给高电位电路板的高压隔离变压器；

连接高压隔离变压器，用于将高压隔离变压器输出的高频方波交流电压直接输出或进行整流滤波后输出直流电压的高电位电路板；

还包括：壳体；所述壳体表面设有波纹状的绝缘伞裙；所述壳体底部和顶部分别设有下安装嵌件和上安装嵌件；

所述壳体内上部设有顶端开口的开放式电路板安装室Ⅱ；所述高电位电路板置于开放式电路板安装室Ⅱ内，通过接线嵌件Ⅱ安装到开放式电路板安装室Ⅱ底面；

所述高压隔离变压器设置在壳体内中部，该高压隔离变压器包括通过对接形成环形铁芯的U型铁芯Ⅰ、U型铁芯Ⅱ；所述U型铁芯Ⅰ上设有绕制在绝缘骨架上的低电位原边线圈；所述U型铁芯Ⅱ上设有绕制在绝缘骨架上的高电位副边线圈；

所述壳体内下部设有底端开口的开放式电路板安装室Ⅰ；所述低电位电路板置于开放式电路板安装室Ⅰ内，通过接线嵌件Ⅰ安装到开放式电路板安装室Ⅰ顶面；

进一步地，所述开放式电路板安装室Ⅰ、高压隔离变压器、开放式电路板安装室Ⅱ、上安装嵌件和下安装嵌件通过环氧树脂浇注封装在壳体内形成一个密封实体；

进一步地，所述高压隔离变压器的U型铁芯Ⅰ和U型铁芯Ⅱ由铁氧体或非晶合金构成；

进一步地，所述上安装嵌件和下安装嵌件分别为通过导线连通的设有内螺纹的铜嵌件。