在绝缘心型变压器高电压供电电源中沿着高电压电阻器串优化电压分布的系统技术方案

公开一种绝缘心型变压器(ICT)高电压直流供电电源。所述供电电源包括多个印刷电路板，所述多个印刷电路板各自包括次级绕组及电压二倍器电路。这些电压二倍器电路串联排列。堆叠的印刷电路板被多个均压环环绕。最后均压环电连接到输出电压。然后，高电压电阻器设置在相邻的均压环之间以形成分压器。第一均压环的电压可用作反馈系统的一部分来调节交流供电电源的输出。通过将高电压电阻器设置在均压环上，可实现更均匀的电压梯度。可实现更均匀的电压梯度。可实现更均匀的电压梯度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】在绝缘心型变压器高电压供电电源中沿着高电压电阻器串优化电压分布的系统
[0001]本申请主张2021年2月3日提出申请的序列号为17/166,413的美国专利申请的优先权，所述美国专利申请的公开内容全文并入本案供参考。


[0002]本公开的实施例涉及在绝缘心型变压器高电压供电电源中使电压沿着高电压电阻器串均匀地分布的系统。

技术介绍

[0003]绝缘心型变压器(Insulated Core Transformer，ICT)高电压供电电源是从交流(alternating current，AC)电压生成高电压直流(direct current，DC)输出的方法。所输入的AC电压与初级绕组连通。
[0004]在某些实施例中，存在单个次级绕组，所述单个次级绕组将输入电压乘以与次级绕组中的匝数对初级绕组中的匝数的比率相等的因数。使用电压二倍器电路提供电压的整流及加倍，所述电压二倍器电路包括二极管及电容器。通常，电压二倍器包括两个电容器及两个二极管，所述两个电容器用于存储电压，所述两个二极管中的每一者使得电流仅在一个方向上流动。电容器串联排列，从而使得电压加倍。
[0005]在其他实施例中，存在多个次级绕组，所述多个次级绕组各自具有专用的电压二倍器电路。所述电压二倍器电路串联排列以生成所期望的较高DC电压。
[0006]ICT高电压供电电源包括多个堆叠的印刷电路板，其中每一印刷电路板包括高电压供电电源的一个级。举例来说，如果旨在使所期望的高电压输出为125千伏(kV)，则可存在十个堆叠的印刷电路板，每一印刷电路板产生12.5kV。这些印刷电路板串联连接以生成高电压输出。
[0007]此外，在一些实施例中，经由闭环控制来控制AC电压。对实际的输出电压与所期望的输出电压进行比较并相应地调整所述AC电压。此可通过利用分压器来实现占输出电压的预定百分比的低DC电压来达成。举例来说，所述分压器可用于从125kV的输出电压实现10伏(V)的输出。然后，将此10V的输出用作反馈的一部分来控制AC电压。
[0008]由于高电压输出的量值，分压器通常是使用多个高电压电阻器以及一个或多个低电压电阻器来实现。举例来说，为了实现10V的输出，可串联排列五个400兆欧(MΩ)的电阻器以形成高电压电阻器串。所述高电压电阻器串的一端可连接到输出电压，且所述高电压电阻器串的第二端可连接到低电压电阻器，例如160千欧(kΩ)的电阻器。低电压电阻器的另一端可接地。如果输出电压实际上是125kV，则跨越低电压电阻器的电压可以是10V。如果输出电压不同于所期望的输出，则跨越低电压电阻器的电压将不同于此电压。
[0009]然而，在某些实施例中，由于杂散电容，跨越所述多个高电压电阻器的电压可并不相等，而致使一些电阻器耗散得比理想的电压少，而其他电阻器被迫耗散比理想的电压多的电压。
[0010]跨越电阻器的此种电压不均匀分布可对这些组件造成电压应力，此可导致过早的组件故障。除电压应力之外，由于进入及离开分压器中的每一电阻器的电流可因杂散电容而不相同，因此还会出现电压测量误差。此导致实际的输出电压与所测量的输出电压之间存在差异。
[0011]因此，如果存在改进跨越这些组件的电压均匀性的系统及方法将是有利的。此外，如果此方法成本低且容易实施，则将是有益的。

技术实现思路

[0012]公开一种绝缘心型变压器(ICT)高电压DC供电电源。所述供电电源包括多个印刷电路板，所述多个印刷电路板各自包括次级绕组及电压二倍器电路。这些电压二倍器电路串联排列。堆叠的印刷电路板被多个均压环环绕。最后均压环电连接到高输出电压。然后，高电压电阻器设置在相邻的均压环之间以形成分压器。第一均压环的电压可用作反馈系统的一部分来调节AC供电电源的输出。通过将高电压电阻器设置在均压环上，可实现更均匀的电压梯度。
[0013]根据一个实施例，公开一种生成DC电压的高电压DC供电电源。所述高电压DC供电电源包括：初级绕组；多个堆叠的印刷电路板，包括第一印刷电路板及最后印刷电路板，每一印刷电路板包括次级绕组及电压倍增器电路，所述次级绕组具有第一端及第二端，所述电压倍增器电路与所述次级绕组连通且具有高电压输出及较低电压；其中第一印刷电路板的所述高电压输出与相邻的第二印刷电路板的较低电压连通，且最后印刷电路板的所述高电压输出包括DC电压；以及多个均压环，环绕所述多个堆叠的印刷电路板，其中所述多个均压环中的最后均压环与所述DC电压连通；以及高电压电阻器，设置在相邻的均压环之间以形成分压器，其中所述多个均压环中的第一均压环连接到低电压电阻器的一个端子且低电压电阻器的第二端子连接到接地，其中跨越所述低电压电阻器的电压指示所述DC电压。在某些实施例中，所述第一印刷电路板与所述最后印刷电路板之间设置有至少一个附加印刷电路板。在一些实施例中，所述多个均压环中的第一均压环与所述多个均压环中的最后均压环之间设置有至少一个附加均压环。在一些实施例中，由每一电压倍增器电路生成的电压是相同的。在一些实施例中，所述高电压DC供电电源包括：AC供电电源，与所述初级绕组连通；以及反馈系统，与所述AC供电电源连通。在某些实施例中，所述反馈系统使用跨越所述低电压电阻器的所述电压来控制所述AC供电电源的输出。在某些实施例中，与其中不采用均压环的实施例相比，与跨越所述低电压电阻器的电压相关联的测量误差减小至少3倍。在一些实施例中，所述多个堆叠的印刷电路板中的至少一者包括一个以上电压倍增器电路。在某些实施例中，所述电压倍增器电路包括电压二倍器电路。在某些其他实施例中，所述电压二倍器电路包括：电容器串，包括串联排列的多个电容器，其中电容器串中的第一电容器的负端处于低电压下且所述电容器串中的最后电容器的正端处于所述高电压输出下；以及二极管串，包括串联排列的多个二极管，其中所述二极管串中的第一二极管的阳极连接到较低电压且所述二极管串中的最后二极管的阴极连接到所述高电压输出；其中所述次级绕组的第一端电连接到所述电容器串的中点且所述次级绕组的第二端电连接到所述二极管串的中点。在一些实施例中，每一印刷电路板包括至少一个附加次级绕组，所述至少一个附加次级绕组具有第一端及第二端；且其中所述电压倍增器电路包括多个低电压二倍器
电路，所述多个低电压二倍器电路排列串联以形成在第一端处具有较低电压且在第二端处具有高电压输出的电压倍增器电路，其中每一低电压二倍器电路包括正端及负端且包括串联排列的第一电容器及第二电容器以及串联排列的第一二极管及第二二极管，其中所述第一电容器的正端电连接到第一二极管的阴极且包括低电压二倍器电路的正端，且所述第二电容器的负端电连接到第二二极管的阳极且包括低电压二倍器电路的负端，其中相应的次级绕组的第一端电连接到连接第一电容器与第二电容器的迹线，且相应的次级绕组的第二端电连接到连接第一二极管与第二二极管的迹线。
[0014]根据另一实施例，公开一种用于生成DC电压的高电压DC供电电源。所述高电压DC供电电源包括：初级绕组；多个堆叠的印刷电路板，包括第一印刷电路板及最后印刷电路板本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于生成直流电压的高电压直流供电电源，包括：初级绕组；多个堆叠的印刷电路板，包括第一印刷电路板及最后印刷电路板，每一印刷电路板包括：次级绕组，具有第一端及第二端；以及电压倍增器电路，与所述次级绕组连通且具有高电压输出及较低电压；其中第一印刷电路板的所述高电压输出与相邻的第二印刷电路板的所述较低电压连通，且所述最后印刷电路板的所述高电压输出包括所述直流电压；以及多个均压环，环绕所述多个堆叠的印刷电路板，其中所述多个均压环中的最后一个与所述直流电压连通；以及高电压电阻器，设置在相邻的均压环之间以形成分压器，其中所述多个所述均压环中的第一个连接到低电压电阻器的一个端子，且所述低电压电阻器的第二端子连接到接地，其中跨越所述低电压电阻器的电压指示所述直流电压。2.根据权利要求1所述的高电压直流供电电源，包括至少一个附加印刷电路板，设置在所述第一印刷电路板与所述最后印刷电路板之间。3.根据权利要求1所述的高电压直流供电电源，包括至少一个附加均压环，设置在所述多个所述均压环中的所述第一个与所述多个均压环中的所述最后一个之间。4.根据权利要求1所述的高电压直流供电电源，其中由每一电压倍增器电路生成的电压是相同的。5.根据权利要求1所述的高电压直流供电电源，还包括与所述初级绕组连通的交流供电电源及与所述交流供电电源连通的反馈系统。6.根据权利要求5所述的高电压直流供电电源，其中所述反馈系统使用跨越所述低电压电阻器的所述电压来控制所述交流供电电源的输出。7.根据权利要求6所述的高电压直流供电电源，其中与其中不采用所述均压环的实施例相比，与跨越所述低电压电阻器的所述电压相关联的测量误差减小至少3倍。8.根据权利要求1所述的高电压直流供电电源，其中所述多个堆叠的印刷电路板中的至少一者包括一个以上的电压倍增器电路。9.根据权利要求1所述的高电压直流供电电源，其中所述电压倍增器电路包括电压二倍器电路。10.根据权利要求9所述的高电压直流供电电源，其中所述电压二倍器电路包括：电容器串，包括串联排列的多个电容器，其中所述电容器串中的第一电容器的负端处于所述较低电压下，且所述电容器串中的最后电容器的正端处于所述高电压输出下；以及二极管串，包括串联排列的多个二极管，其中所述二极管串中的第一二极管的阳极连接到所述较低电压，且所述二极管串中的最后二极管的阴极连接到所述高电压输出；其中所述次级绕组的所述第一端电连接到所述电容器串的中点，且所述次级绕组的所述第二端电连接到所述二极管串的中点。11.根据权利要求1所述的高电压直流供电电源，其中每一印刷电路板包括至少一个附加次级绕组，具有第一端及第二端；且其中所述电压倍增器电路包括：
多个低电压二倍器电路，串联排列以形成在第一端处具有所述较低电压且在第二端处具有所述高电压输出的所述电压倍增器电路，其中每一低电压二倍器电路包括正端及负端且包括串联排列的第一电容器及第二电容器以及串联排列的第一二极管及第二二极管，其中所述第一电容器的正端电连接到所述第一二极管的阴极且包括所述低电压二倍器电路的所述正端，...

【专利技术属性】
技术研发人员：瓦苏，
申请(专利权)人：应用材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：