一种高压电力电子器件用高电位供能系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种高压电力电子器件用高电位供能系统，包括变频器、高频隔离变压器、分布式磁环和整流稳压模块；所述变频器的输入端接工频交流电源，其输出端接所述高频隔离变压器的输入端，所述高频隔离变压器的输出端通过高压电缆与固定在高电位上所述分布式磁环的输入端连接，所述分布式磁环的输出端与所述整流稳压模块的输入端相连，所述整流稳压模块的输出端与所述高压电力电子器件的驱动电路相连。本实用新型专利技术提供的技术方案结构简单紧凑、体积小、功能全面、可提供千瓦级大功率电能，实现了高电位上不同电位处的高压电气隔离。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种供能系统，具体讲涉及一种高压电力电子器件用高电位供能系统。
技术介绍
高压电力电子器件是组成高压直流设备的核心元器件，其在实际应用中，电力电子器件通过串联处于一个高压电位，驱动电路与其直接电气连接，处于同一电位，如图1所示。驱动电路在获取能量的条件下，才能够保证可靠工作，其处于高电位，致使其不能直接与地面供电系统连接，只能在高电位取能或者通过电气隔离从地电位向其供能。在直流线路中，无交变电磁场，直接取能困难重重，因此选在通过地电位向其供能，电力电子器件又处于不同的电位，成分布式布置，则称为高位分布供能。目前直流系统的高压电力电子器件的供能系统主要包括激光送能系统、太阳能供能系统和工频隔离变压器送能系统。激光送能系统所能提供的能量有限，为毫瓦级，远远不能够满足千瓦级负载所需电能；太阳能供电系统受外界自然因素影响大，不能够连续稳定的输出后级负载所需电能；工频隔离变压器送能系统中的工频变压器体积以及磁环体积和重量都较大，不利于运输、安装和集成；因此，需要提供一种新的技术方案，该技术方案即能提供稳定的大功率电能，又能减小供能系统的体积，便于运输安装。
技术实现思路
为了解决现有技术中所存在的上述不足，本技术提供一种新的高压电力电子器件用高电位供能系统。本技术提供的技术方案是：一种高压电力电子器件用高电位供能系统，包括变频器、高频隔离变压器、分布式磁环和整流稳压模块；其改进之处在于：所述变频器的输入端接工频交流电源，其输出端接所述高频隔离变压器的输入端，所述高频隔离变压器的输出端通过高压电缆与固定在高电位上所述分布式磁环的输入端连接，所述分布式磁环的输出端与所述整流稳压模块的输入端相连，所述整流稳压模块的输出端与所述高压电力电子器件的驱动电路相连。优选的，所述整流稳压模块的输出端通过电压反馈回路与所述变频器相连。优选的，所述整流稳压模块包括半导体整流器和稳压器件；所述半导体整流器包括与所述分布式磁环的输出端相连的输入、以及与所述稳压器件的输入端相连的输出，所述稳压器件的输出端与所述驱动电路相连。优选的，所述高频隔离变压器包括圆柱形绝缘外壳、分别安装在所述圆柱形绝缘外壳两端的金属底座和均压环，以及安装在所述圆柱形绝缘外壳内的变压器本体；所述绝缘外壳顶端沿其轴线平行的方向安装有两个绝缘子。进一步，所述变压器本体包括依次连接的两级或两级以上变压器；依次连接的两级或两级以上变压器的第一级变压器的一次绕组两端为输入端，最后一级变压器的二次绕组两端为输出端；所述变压器本体的每级变压器设置有均压电路，所述均压电路包括并联的电阻和电容；所述电阻的一端与变压器的一次绕组的同名端相连，其另一端与二次绕组的同名端相连。优选的，所述分布式磁环包括两个或两个以上磁环；所述磁环包括竖直支撑板、与所述竖直支撑板垂直固定的其中部留有高压电缆穿线用穿心孔的绝缘外壳、以及同中心安装在所述绝缘外壳内的磁环本体。进一步，所述绝缘外壳的底部呈向下凸起的圆弧曲面，所述竖直支撑板为长方形板，所述竖直支撑板的两侧分别设置有轴线与所述穿心孔轴线垂直的中空圆柱形定位件。进一步，所述绝缘外壳的顶部呈略高于所述竖直支撑板的水平平面；所述竖直支撑板顶部设置有两个竖直出线端子。优选的，所述稳压整流模块的输出端还连接有逆变器，所述逆变器的另一端为与交流负载相连的输出端。优选的，所述稳压整流模块的输出端还连接有DC/DC变换器，所述DC/DC变换器的另一端为与直流负载相连的输出端。与最接近的技术方案相比，本技术具有如下显著进步：1、采用稳定的工频交流电源作为供能系统的供电电源，供电电源不受外界自然因素和器件影响，保证了供能系统自身输入稳定，提高了供电可靠性；2、整流稳压模块的输出端通过电压反馈回路与变压器相连，采用闭环反馈调节整流稳压模块的输出电压，保证了供能系统的输出电压稳定，提供了供电可靠性；3、高频隔离变压器将地电位输送至高电位，与传统的工频隔离变压器送能方式相比，在隔离同等级电压的条件下，体积显著减小，降低了供能系统的运输难度和安装难度、节约了供电成本；4、高频隔离变压器有效实现了高压电气隔离，可提供千瓦级大功率电能，满足大功率负载需求，提高了供能系统的供能性能；5、磁环结构紧凑、与后级负载接线便捷、安装方便，减低了体积和重量，节省了成本；6、在整流稳压模块的输出侧接DC/DC变换器，可将整流稳压模块输出的直流电用于其它需要高位供能的直流负载，增大了高位供能系统的适用范围，降低了成本和占用空间；7、在整流稳压模块的输出侧接逆变器，可将整流稳压模块输出的直流电转化为交流电用于其它需要高位供能的交流负载，增大了高位供能系统的适用范围，降低了成本和占用空间。附图说明图1为高压电力电子器件在实际应用中的系统结构图；图2为本技术提供的高压电力电子器件高电位供能系统的结构原理图；图3为图2中高频隔离变压器的外形结构图；图4为图2中高频隔离变压器的电路原理图；图5为磁环的结构原理图。其中1-绝缘子，2-均压环，3-圆柱形绝缘外壳，4-金属底座，5-出线端子，6-穿心孔，7-定位件,8-绝缘外壳，9-竖直支撑板。具体实施方式为了更好地理解本技术，下面结合说明书附图和实例对本技术的内容做进一步的说明。本技术提供一种高压电力电子器件高电位供能系统，该系统的结构如图2所示：主要包括变频器，高频隔离变压器，高压电缆，分布式磁环T1～Tn(n为磁环个数)，整流稳压模块；直流稳压模块主要包括半导体整流器和稳压器件。此结构中使用变频器将工频交流电源转换为几十kHz的高频交流电源，后级使用分级高频隔离变压器，将能量输送至高电位，变压器用来隔离高电压，传送能量，通过高压电缆及分布磁环，实现多路电能输出，通过与分布式磁环T1～Tn对应连接的n个整流稳压模块，可得到不同电位处高压电力电子器件的驱动电路所需要的稳定的直流电压，直接向其供电。高频隔离变压器的结构如图3所示：变压器本体安装在圆柱形外壳内，外壳材质采用绝缘材料，用于隔离高压，增加爬电距离；市电由绝缘外壳的底部输入，从其顶部的两个绝缘子端部输出，底部金属底座起到固定安装作用，顶部金属环起到均压作用；绝缘子主要起到两个作用：提供结构连接，增加绝缘距离。变压器本体的电路原理图如图4所示：变压器本体由分级式变压器依次连接组成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高压电力电子器件用高电位供能系统，包括变频器、高频隔离变压器、分布式磁环和整流稳压模块；其特征在于：所述变频器的输入端接工频交流电源，其输出端接所述高频隔离变压器的输入端，所述高频隔离变压器的输出端通过高压电缆与固定在高电位上所述分布式磁环的输入端连接，所述分布式磁环的输出端与所述整流稳压模块的输入端相连，所述整流稳压模块的输出端与所述高压电力电子器件的驱动电路相连。

【技术特征摘要】
1.一种高压电力电子器件用高电位供能系统，包括变频器、高频隔离变压
器、分布式磁环和整流稳压模块；其特征在于：所述变频器的输入端接工频交流
电源，其输出端接所述高频隔离变压器的输入端，所述高频隔离变压器的输出端
通过高压电缆与固定在高电位上所述分布式磁环的输入端连接，所述分布式磁环
的输出端与所述整流稳压模块的输入端相连，所述整流稳压模块的输出端与所述
高压电力电子器件的驱动电路相连。
2.如权利要求1所述的一种高压电力电子器件用高电位供能系统，其特征
在于：所述整流稳压模块的输出端通过电压反馈回路与所述变频器相连。
3.如权利要求1所述的一种高压电力电子器件用高电位供能系统，其特征
在于：
所述整流稳压模块包括半导体整流器和稳压器件；所述半导体整流器包括与
所述分布式磁环的输出端相连的输入、以及与所述稳压器件的输入端相连的输
出，所述稳压器件的输出端与所述驱动电路相连。
4.如权利要求1所述的一种高压电力电子器件用高电位供能系统，其特征
在于：
所述高频隔离变压器包括圆柱形绝缘外壳、分别安装在所述圆柱形绝缘外壳
两端的金属底座和均压环，以及安装在所述圆柱形绝缘外壳内的变压器本体；所
述绝缘外壳顶端沿其轴线平行的方向安装有两个绝缘子。
5.如权利要求4所述的一种高压电力电子器件用高电位供能系统，其特征
在于：
所述变压器本体包括依次连接的两级或两级以上变压器；依次连接的两级或
两级以上变压器的第一级变压器的一次绕组两端为输入...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤广福，贺之渊，查鲲鹏，魏晓光，高冲，张升，高阳，刘远，王成昊，陈龙龙，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网智能电网研究院，中电普瑞电力工程有限公司，华北电网有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11