一种大功率高频高压变压器模块制造技术

本实用新型专利技术公开了一种大功率高频高压变压器模块，包括N个环形变压器和N个整流滤波电路，以及中心定位支撑杆、变压器外筒和绝缘灌封材料，N个环形变压器依次重叠连接在一起，实现大功率高电压输出，将N个环形变压器初级并联作为输入，每个环形变压器次级输出经过整流滤波后再从下到上串联输出，实现输出电压和功率提高N倍，采用这种方式的大功率高频高压变压器模块，减小了次级绕组分布电容，提高了变压器的能量传输效率。此外，还降低了对整流硅堆和滤波电容电阻元件的耐压要求，元件体积大幅减小，使得变压器体积减小。采用绝缘灌封材料进行整体灌封，提高其绝缘强度和机械强度，同时减小了装置体积。

A High Power High Frequency High Voltage Transformer Module

【技术实现步骤摘要】
一种大功率高频高压变压器模块
本技术涉及脉冲功率源
，尤其涉及一种大功率高频高压变压器模块。
技术介绍
高频高压变压器在高频高压电源系统当中，占据着重要的地位，是整个系统的关键组成部分，工作过程为先通过逆变后经升压变压器整流输出，高频高压变压器起绝缘隔离和升压的作用。随着高频高压变压器的工作电压不断提高，要求变压器的升压比不断增加，变压器次级绕组的匝比也不断增加，匝数比高、电压高使绝缘难于处理，漏感和分布电容等寄生参数给前级功率开关管造成浪涌电压和浪涌电流，使电压电流波形畸变，并增加开关损耗。同时工作电压的提高，使得输出整流滤波的硅堆和电容体积大幅增加，进而使得电源的体积大幅增加。影响电源的小型化、紧凑型结构设计。
技术实现思路
为了解决上述问题，本技术提出一种大功率高频高压变压器模块，具体的，包括N个环形变压器和N个整流滤波电路，以及中心定位支撑杆、变压器外筒和绝缘灌封材料，所述N个环形变压器依次重叠连接在一起，且每个环形变压器的输出端电连接一个整流滤波电路的输入端，N个整流滤波电路的输出端依次串联连接。采用N个环形变压器组合，使输出电压和功率提高N倍，减小了绕组匝间电压分布，降低了整流滤波电路元件的耐压要求，使得整流滤波电路的硅堆和电容体积减小。所述中心定位支撑杆设置于N个环形变压器的中心，实现定位和固定，所述N个环形变压器和N个整流滤波电路设置于变压器外筒内，并由绝缘灌封材料封装，提高了绝缘强度和机械强度，同时减小了整体体积，还避免了高压裸露在空气中。进一步的，所述环形变压器包括绕组骨架、初级绕组、次级绕组、中心定位孔、环形磁芯和绝缘材料，所述初级绕组和次级绕组设置于绕组骨架上，所述中心定位孔设置于绕组骨架中心，且中心定位支撑杆穿过中心定位孔，从而实现定位和固定，所述环形磁芯和绝缘材料设置于绕组骨架内。作为优选实施方式，所述N个整流滤波电路按照从低到高的顺序串联连接并从顶端输出。作为优选实施方式，所述变压器外筒的底端设置有输入端口，顶端设置有输出端口。作为优选实施方式，所述整流滤波电路包括全桥硅堆整流电路和高频电容滤波电路，所述环形变压器的次级绕组、全桥硅堆整流电路和高频电容滤波电路分别依次电连接。所述全桥硅堆整流电路实现将环形变压器输出的高频交流电压转换为脉动直流电压，所述高频电容滤波电路用于对全桥硅堆整流电路输出的电压进行滤波，滤除其中的高频交流电压分量。作为优选实施方式，所述全桥硅堆整流电路为4只高频高压硅堆连接组成的一个桥式整流电路，并用于对次级绕组的输出电压进行全波整流。作为优选实施方式，所述高频电容滤波电路包括高频高压瓷片电容。作为优选实施方式，所述环形变压器的初级绕组采用多线单层并绕，以增加绕组耦合系数，增加绕组截面积，增加通流能力，减小绕组发热，减小漏感。作为优选实施方式，所述环形变压器的次级绕组采用三层绝缘线分段绕制，可提高耦合系数，减小次级绕组的电容。作为优选实施方式，所述中心定位支撑杆为有机玻璃杆，所述变压器外筒为圆柱形有机玻璃桶，所述绝缘灌封材料为有机硅凝胶GN521。由于有机硅凝胶GN521进行真空灌封固化后，绝缘强度很高，因此环形变压器的初级级绕组之间的绝缘距离可适当减小，使得环形变压器耦合系数得到提高，漏感减小。作为优选实施方式，所述绕组骨架由高分子聚乙烯材料制成，以提高绝缘强度。由于非晶材料具有磁导率高、损耗小等优点，故所述环形磁芯采用环形非晶材料磁芯。此外，所述绝缘材料为环氧胶。本技术的有益效果在于：本技术采用N个环形变压器组合而成，实现大功率高电压输出，将N个环形变压器初级并联作为输入，每个环形变压器次级输出经过整流滤波后再从下到上串联输出，实现输出电压和功率提高N倍，采用这种方式的大功率高频高压变压器模块，减小了次级绕组分布电容，提高了变压器的能量传输效率。此外，还降低了对整流硅堆和滤波电容电阻元件的耐压要求，元件体积大幅减小，使得变压器体积减小。采用机硅凝胶GN521对变压器进行整体灌封，提高其绝缘强度和机械强度，同时减小了变压器的体积。附图说明图1是本技术的电路结构示意图；图2是本技术的环形变压器的结构示意图；其中，1-环形变压器，2-整流滤波电路，11-绕组骨架，12-初级绕组，13-次级绕组，14-中心定位孔。具体实施方式为了对本技术的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本技术的具体实施方式。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本技术，并不用于限定本技术，即所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。实施例1一种大功率高频高压变压器模块，包括N个环形变压器1和N个整流滤波电路2，以及中心定位支撑杆、变压器外筒和绝缘灌封材料。如图1所示，N个环形变压器1依次重叠连接在一起，且每个环形变压器1的输出端电连接一个整流滤波电路2的输入端，N个整流滤波电路2的输出端依次串联连接。N个环形变压器1的初级并联作为输入，每个环形变压器1的次级输出经过整流滤波电路2后再从下到上串联输出。采用N个环形变压器1组合，使输出电压和功率提高N倍，减小了绕组匝间电压分布，降低了整流滤波电路2元件的耐压要求，使得整流滤波电路2的硅堆和电容体积减小。此外，中心定位支撑杆设置于N个环形变压器1的中心，实现定位和固定，N个环形变压器1和N个整流滤波电路2设置于变压器外筒内，并由绝缘灌封材料封装，提高了绝缘强度和机械强度，同时减小了整体体积，还避免了高压裸露在空气中。如图2所示，环形变压器1包括绕组骨架11、初级绕组12、次级绕组13、中心定位孔14、环形磁芯和绝缘材料，初级绕组12和次级绕组13设置于绕组骨架11上，中心定位孔14设置于绕组骨架11中心，且中心定位支撑杆穿过中心定位孔14，从而实现定位和固定，环形磁芯和绝缘材料设置于绕组骨架11内。在本实施例中，环形变压器的工作频率20kHz，输入电压300V，输出电压10kV，单个变压器功率5kW。实施例2本实施例在实施例1的基础上：如图2所示，N个整流滤波电路2按照从低到高的顺序串联连接并从顶端输出。实施例3本实施例在实施例2的基础上：变压器外筒的底端设置有输入端口，顶端设置有输出端口。实施例4本实施例在实施例1的基础上：整流滤波电路2包括全桥硅堆整流电路和高频电容滤波电路，环形变压器1的次级绕组13、全桥硅堆整流电路和高频电容滤波电路分别依次电连接。全桥硅堆整流电路实现将环形变压器1输出的高频交流电压转换为脉动直流电压，高频电容滤波电路用于对全桥硅堆整流电路输出的电压进行滤波，滤除其中的高频交流电压分量。实施例5本实施例在实施例4的基础上：全桥硅堆整流电路为4只高频高压硅堆连接组成的一个桥式整流电路，并用于对次级绕组13的输出电压进行全波整流。实施例6本实施例在实施例4的基础上：高频电容滤波电路采用了高频本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大功率高频高压变压器模块，其特征在于，包括N个环形变压器和N个整流滤波电路，以及中心定位支撑杆、变压器外筒和绝缘灌封材料，所述N个环形变压器依次重叠连接在一起，且每个环形变压器的输出端电连接一个整流滤波电路的输入端，N个整流滤波电路的输出端依次串联连接；所述中心定位支撑杆设置于N个环形变压器的中心，所述N个环形变压器和N个整流滤波电路设置于变压器外筒内，并由绝缘灌封材料封装；所述环形变压器包括绕组骨架、初级绕组、次级绕组、中心定位孔、环形磁芯和绝缘材料，所述初级绕组和次级绕组设置于绕组骨架上，所述中心定位孔设置于绕组骨架中心，且中心定位支撑杆穿过中心定位孔，所述环形磁芯和绝缘材料设置于绕组骨架内。

【技术特征摘要】
1.一种大功率高频高压变压器模块，其特征在于，包括N个环形变压器和N个整流滤波电路，以及中心定位支撑杆、变压器外筒和绝缘灌封材料，所述N个环形变压器依次重叠连接在一起，且每个环形变压器的输出端电连接一个整流滤波电路的输入端，N个整流滤波电路的输出端依次串联连接；所述中心定位支撑杆设置于N个环形变压器的中心，所述N个环形变压器和N个整流滤波电路设置于变压器外筒内，并由绝缘灌封材料封装；所述环形变压器包括绕组骨架、初级绕组、次级绕组、中心定位孔、环形磁芯和绝缘材料，所述初级绕组和次级绕组设置于绕组骨架上，所述中心定位孔设置于绕组骨架中心，且中心定位支撑杆穿过中心定位孔，所述环形磁芯和绝缘材料设置于绕组骨架内。2.根据权利要求1所述的一种大功率高频高压变压器模块，其特征在于，所述N个整流滤波电路按照从低到高的顺序串联连接并从顶端输出。3.根据权利要求2所述的一种大功率高频高压变压器模块，其特征在于，所述变压器外筒的底端设置有输入端口，顶端设置有输出端口。4.根据权利要求1所述的一种大功率高频高压变压器模块，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯传均，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院流体物理研究所，
类型：新型
国别省市：四川,51