电力电磁变换装置制造方法及图纸

电力电磁变换装置，包括闭合的磁环，磁环上的初级绕组和次级绕组；磁环由非晶纳米晶合金带材卷绕而成，具有窄而陡的磁滞回线特性。初级绕组至少连接恒流源，还可以连接其他电路，例如双向电流控制电路。有n个次级绕组接入变换装置控制的电路；各个次级绕组的匝数和绕制方向由变换装置所设置的功能确定。根据已知电路中的电流方向，各个次级绕组的导通或截止由初级绕组电流的感应电动势控制。由初级绕组电流的感应电动势控制。由初级绕组电流的感应电动势控制。

【技术实现步骤摘要】
电力电磁变换装置


[0001]电力基本元件及电力变换。

技术介绍

[0002]众所周知，电力电子技术遭遇巨大的困难，因为元件耐压不够，许多重大技术无法实施。例如因直流不能通过变压器，因此19世纪直流电在与交流电竞争的过程中落败，至今成为交流电的一统天下。但是随着现代科技的发展，揭示出直流电具有无与伦比的优越性。比如传输过程中，忽略导线电阻造成的相对少量压降，直流传输没有电压降落。同样的导线，两根输送的直流功率与九根输送的交流功率相同；组成直流供电区可以将不同频率，不同相位，甚至不同电压的交流电网连接起来；高铁采用直流供电可以克服“过分区”，对比传统供电，将带来数倍的经济社会效益；不胜枚举。
[0003]为了实现高电压直流变换，科技界进行了艰苦卓绝的努力。首先用于测量的高电压直流变换设备，电阻分压器在实验室广泛使用。高压硅堆、氧化锌避雷器、高耐压晶闸管、IGBT、IGCT等器件相继问世。里程碑意义的技术是轻型直流输电。由于支持这一技术的关键器件IGCT，始终无法实现大幅度的耐压突破，轻型直流输电总在十几千伏的电压等级徘徊。如果能够实现27.5千伏的直流供电，我国将会迎来世界高铁历史上最重要的进步。
[0004]必须强调，上述轻型直流输电技术所用器件，已经是数个IGCT串联，单支元件的耐压水平远远不能支持10千伏等级的直流变换。而元件串联，是一个不得已而为之的技术：我们无法保证每一个元件都一模一样。并且随着工程中使用，各个元件特性必然会发生分离，使得元件分压不一致，从而使承受电压高的元件击穿，进而产生连锁反应，破坏整个串联元件组。为解决这个问题，又发展出并联储能元件技术，可以有条件的解决元件均压困扰，但是又连带出容易产生谐振，设备容易受到干扰。也就是至今轻型直流输电故障率高，价格昂贵，生产厂家少的原因。
[0005]中国专利ZL95119585.9，公开了一种高电压变换方法及其变换装置。其中输入直流输出直流的实施方案，为此类技术开拓出一个方向。并且通过“同极性叠加”将元件串联推进到单元串联，是高电压变换技术中重大进步。但是该专利技术仍然依赖元件耐压以及元件均压，并不能大幅度的提高变换装置的电压等级。
[0006]对于电力电子技术，国际上曾经充满无限希望，被称为皇冠上的明珠，但至今没有迎来人们期待的改变，处于徘徊的状态。
[0007]在电力输送和应用领域中，开通和关断一条电路，目前有机械方式和半导体方式。机械方式包括各种机械动力驱动触头的方式，不足是速度太慢，只能在秒的数量级工作，还要放电拉弧；半导体方式的不足是耐压水平太低，半导体技术中，耐压能力与频率能力、电流能力、损耗程度等都是密切相关不可兼得，几十年来没有多少进展，造成许多大型设备技术无法实现。我们需要在1兆伏电压等级关断上千安培电流的断路器，通断频率至少达到20千赫兹。并且断路器损耗要低，抗干扰能力要强。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的是：
[0009]超越电力电子技术在高电压大功率领域应用的现有技术，在更加广阔的领域搜寻高电压大电流高功率适应的变换元件；并以此为基础设计新型的电力变换装置。
[0010]专利技术人通过实践发现，利用电抗器的工作原理，可以实现专利技术目的。
[0011]本专利技术是通过以下技术构思实现的。
[0012]众所周知，电抗器具有阻止电流变化的能力。特别是电抗器磁芯当具有窄而陡磁滞回线特性时，就具有了在高电压大功率场合应用的禀赋。
[0013]电磁场理论告诉我们：
[0014]一个恒定电流流过电抗器，此时增加或者减少这个电流就会感应出一个电动势来阻挡电流增加或减少；此时如果这个电抗器有一个同铁芯的次级绕组，也会阻挡通过次级绕组的电流。一个方向是减少铁芯中的磁通量，会感应电动势来阻挡这个电流，另一个方向是增加铁芯中的磁通量，也会遭到阻挡。但是如果铁芯已经饱和了就无法感应出这个方向上的电动势，即实现了单向导电性。怎样判断这个次级绕组的导电方向，就是看铁芯在哪个方向上饱和，我们可以预置它的饱和，预置它的导电方向。这就实现了类似整流器的单向导电功能。
[0015]关断怎样实现？
[0016]还要利用电抗器原理。
[0017]让一个电抗器电流截止是件“不容易”的事情。但是断路器的可靠性需要这个“不容易”。如果“很容易”截止、翻转，影响断路器的可靠性。电路岂不是容易受干扰？
[0018]而半导体断路器的管压降比较高，大电流通过时损耗较大，其控制信号功率很小，“容易”受到强电磁场颠覆，解决不了断路器可靠性问题。
[0019]最理想的目标是断路器的全部损耗都用来做断路器的翻转“门槛”，即翻转阈值，实现“不容易”截止翻转，由此保障断路器的可靠性。这正是电抗器可以实现的。
[0020]本专利技术构思提出：
[0021]要在初级绕组中施加能量，使得沿磁滞回线翻转到另一个饱和区域需要的能量，是对磁滞回线包围的面积积分，至少超过这个能量才能实现稳定翻转，翻转后即截止了之前的电流。采用窄而陡磁滞回线特性的磁材料可以实现。
[0022]翻转后初级绕组再增加电流是没有意义的，既不会减少导通线路的阻抗，也不会增加即将翻转时的门槛，因为饱和了。
[0023]本专利技术基于上述电磁场理论及实验验证的技术构思，设计了适应高电压大电流高功率的变换元件；并以此为基础设计出新型的电力变换装置。
[0024]本专利技术的内容是：
[0025]包括闭合的磁环，磁环上的初级绕组和次级绕组。磁环由非晶纳米晶合金带材卷绕而成，具有窄而陡的磁滞回线特性。初级绕组至少连接恒流源，还可以连接其他电路，例如双向电流控制电路。有n个次级绕组接入变换装置控制的电路；各个次级绕组的匝数和绕制方向由变换装置所设置的功能确定。根据已知电路中的电流方向，各个次级绕组的导通或截止由初级绕组电流的感应电动势控制。
附图说明：
[0026]本专利技术及实施例附图：
[0027]图1
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1是本专利技术变换装置的基础构造；图1
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2是电磁整流器符号图；图1
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3是为同一初级绕组多次级绕组的电磁整流器符号图；图1
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4是多组多次级绕组电磁整流器符号图；
[0028]图2
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1是是电力电磁闸流器原理图；图2
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2是为电磁闸流器的符号图；图2
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3是多次级绕组的闸流器符号图；图2
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4是表示多个多次级绕组的闸流器符号图，要在初级绕组位置标注数字；
[0029]图3
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1是电力电磁集散器原理图；图3
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2是两个次级绕组电磁集散器符号图；
[0030]图3
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3是多次级绕组电磁集散器符号图；图3
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4是多组多次级电力电磁集散器符号图，要在初级绕组位置标注数字；
[0031]图4是电力电磁直流斩波器示意图；图5是电力电磁交流斩波器示意图；<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.电力电磁变换装置，包括闭合的磁环，磁环上的初级绕组和次级绕组；其特征在于：所述磁环由非晶纳米晶合金带材卷绕而成，具有窄而陡的磁滞回线特性；初级绕组至少连接恒流源；有n个次级绕组接入变换装置控制的电路；各个次级绕组的匝数和绕制方向由变换装置所设置的功能确定；根据已知电路中的电流方向，各个次级绕组的导通或截止由初级绕组电流的感应电动势控制。2.根据权利要求1所述的电力电磁变换装置，其特征在于：是电力电磁闸流器，初级绕组加装双向电流控制电路，次级绕组具有双向导通和双向截止的功能。3.根据权利要求2所述的电力电磁变换装置，其特征在于：是电力电磁集散器，次级绕组同名端或异名端连接于集点，另一端为散点，集点和各散点分别与电路连接。4.根据权利要求2所述的电力电磁变换装置，其特征在于：是电力电磁直流斩波器；闸流器一端接直流电压正极，闸流器另一端接电抗器一端，电抗器另一端接负载，负载另一端接直流电压负极，与负载和电抗器并联一个电磁整流装置用于续流。5.根据权利要求2所述的电力电磁变换装置，其特征在于：是电力电磁交流斩波器；电磁闸流器接入交流电压，另一端接负载，负载另一端接地。6.根据权利要求1所述的电力电磁变换装置，其特征在于：是电力电磁整流桥；由两个电磁整流器导通方向一致连成整流半桥，连接点接交流电压，前向端接直流正极，另一端接直流负极；两个整流半桥组成单相整流桥，三个整流半桥组成三相整流桥，多个整流半桥组成多相整流桥。7.根据权利要求3所述的电力电磁变换装置，其特征在于：是电力电磁逆变桥；双次级绕组集...

【专利技术属性】
技术研发人员：马志刚，
申请(专利权)人：马志刚，
类型：发明
国别省市：