[发明专利]高压弱电流降压增流装置

说明书

技术领域

本发明属于电力行业变压设备领域，具体地说是一种高压弱电流降压增流装置。

背景技术

目前，我国高电压变换均为大电流驱动，对于10mA级别下的弱电流电压变换由于磁涡流损耗等问题长期无法解决降压问题。虽然一些高频变压器可以达到降压目的但转换效率过低，普遍低于50%，无法达到实用目的。同时，10kV电压的降压对器件和绕组导线都提出了较高要求，除极少数高压功率半导体器件可以安全工作外，10kV已经接近了其工作上限，而此类高压功率半导体器件普遍是为了高压大电流开关设计的，功率损耗较大，不适用于较小电流工况，也就无法完成高压弱电流的变压工作。

发明内容

为了解决上述的问题，本发明提供了一种高压弱电流降压增流装置，能够对10kV以上10mA以下的高压源变换至30V以下电压，并能够以相对较低的损耗达到降压的目的，同时提供较大的电流。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种高压弱电流降压增流装置，它包括用于适应高电压电源的前置能量缓冲单元，所述前置能量缓冲单元的信号输入端连接需要降压的高电压；

用于采集前置缓能量冲单元的信息并根据采集信息采用相应策略的自适应高频高压开关单元，所述自适应高频高压开关单元的信号采集输入端连接前置能量缓冲单元的信号输出端；

用于进行变压处理的脉冲高频变压器单元，所述脉冲高频变压器单元的信号输入端连接自适应高频高压开关单元的信号输出端，脉冲高频变压器单元的信号输出端通过用于为高压弱电流减压增流装置提供有功补偿稳定输出的有功补充电容池单元输出最终的转换后的电压。

作为对本发明的限定：所述前置能量缓冲单元包括10个串联的高压大容量的第一电容器；

所述自适应高频高压开关单元包括微控制器，场效应管阵列，以及采样模块，所述采样模块的信号输入端采集前置能量缓冲单元的串联第一电容器的各点电压，采样模块的信号输出端连接微控制器的采集信号输入端，微控制器的控制信号输出端通过场效应阵列连接脉冲高频变压器单元的信号输入端。

作为对本发明的进一步限定：所述脉冲高频变压器单元包括两个呈框状的环形铁氧体磁芯、初级绕组、次级绕组，所述环形铁氧体磁芯设于变压器基座上，初级绕组包括在微控制器的控制下分别单独工作的第一初级绕组、第二初级绕组、第三初级绕组，所述第一初级绕组、第二初级绕组、第三初级绕组分别连接对应的场效应管阵列，且第一初级绕组与第二初级绕组分别固设于第一个环形铁氧体磁芯的两端，所述次级绕组固设于第一初级绕组与第二初级绕组之间，且位于第一个环形铁氧体磁芯的中部；所述第三初级绕组固设于第二个环形铁氧体磁芯上，且与设置有第一初级绕组、第二初级绕组、次级绕组的第一个环形铁氧体磁芯不位于同一平面内，而是与所述第一个环形铁氧体磁芯垂直设置；

所述有功补偿电容池单元包括若干个并联的大功率的第二电容器，所述所有第二电容器并接于脉冲高频变压器单元的次级绕组的两端。

由于采用了以上技术方案，本发明可以达到如下的技术效果：

（1）本发明具有前置能量缓冲单元，能够对弱电流电源进行缓冲，结合自适应高频高压开关单元，利用电容器的串联原理与能量储存原理，对高压源进行电容分压与能量储存，在自适应高频高压开关单元分别打开时释放能量驱动脉冲高频变压器单元进行降压，并同时解决自适应高频高压开关单元中场效应管阵列的耐压问题；

（2）本发明的自适应高频高压开关单元的核心部件采用微控制器控制，可以根据实际情况采用不同策略驱动场效应管阵列，实时调整使整个高压弱电流降压增流装置保持最高转换效率；

（3）本发明的脉冲高频变压器单元的部件，利用低阻铜镍合金绕组与大型环形铁氧体磁芯等技术手段，降低了高频变压器启动电流，同时对磁耦合产生的磁通损耗进一步降低，结合以上两点使本装置的脉冲高频变压器部件可以工作在初级工作电流偏低、工作脉冲间隔短的环境中成为了可能。

综上所述，本发明能够对10mA级别以下的弱电流进行转换，且解决了磁涡流损耗的问题，保证了最终电流转换的效果。

本发明适用于对任意10kV级别以上、10mA级别以下的高电压、弱电流电源进行转换。

附图说明

图1是本发明实施例的原理框图；

图2是本发明实施例中脉冲高频变压器单元3的结构示意图；

图3是本发明实施例自适应高压开关单元2的三组场效应管22的电路原理图。