多變壓器組合的超高電壓發(fā)生裝置的制造方法
【專利摘要】一種多變壓器組合的超高電壓發(fā)生裝置，涉及到一種高壓電源裝置，由中繼變壓器單元和多個(gè)高壓變壓器單元組成，其中，中繼變壓器單元包括一次側(cè)線圈和二次側(cè)線圈，一次側(cè)線圈設(shè)置在內(nèi)層；高壓變壓器單元包括初級(jí)線圈和次級(jí)高壓線圈，次級(jí)高壓線圈設(shè)置在外層；各高壓變壓器單元的初級(jí)線圈相互之間連接后構(gòu)成初級(jí)側(cè)電氣回路，各高壓變壓器單元的次級(jí)高壓線圈相互之間進(jìn)行順向疊加輸出，中繼變壓器單元的二次側(cè)線圈連接到多個(gè)高壓變壓器單元構(gòu)成的初級(jí)側(cè)電氣回路。本發(fā)明使多個(gè)高壓變壓器次級(jí)高壓線圈上產(chǎn)生的高壓電進(jìn)行疊加為超高電壓輸出，以滿足等離子體裝置的長距離引弧的要求。
【專利說明】
多變壓器組合的超高電壓發(fā)生裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及電子電路，特別涉及到一種高壓電源裝置。【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前，等離子技術(shù)已得到廣泛的應(yīng)用，用等離子體處置工業(yè)有害物質(zhì)、醫(yī)療垃圾、 生活垃圾的方式與一般的焚燒方式大不一樣，等離子體是在電離層或放電現(xiàn)象下所形成的一種狀態(tài)，放電作用使得工作氣分子失去外層電子而形成離子狀態(tài)，經(jīng)相互碰撞而產(chǎn)生高溫，被處理的工業(yè)有害物質(zhì)、醫(yī)療垃圾、垃圾廢物受到高溫高壓的等離子體沖擊時(shí)，其分子、 原子將會(huì)重新組合而生成新的物質(zhì)，從而使有害物質(zhì)變?yōu)闊o害物質(zhì)。在處置工業(yè)有害物質(zhì)、 醫(yī)療垃圾、生活垃圾等離子體設(shè)備中需要高壓引弧電源。
[0003]用等離子體噴槍加熱分解水蒸氣做氣化劑來氣化煤或垃圾將成為今后的首選，在常壓條件下，溫度在2000K時(shí)水分子幾乎不分解，2500K時(shí)有25%的水發(fā)生分解，3400?3500K 時(shí)氫氣和氧氣的摩爾分?jǐn)?shù)達(dá)到最大，分別為18%和6%，當(dāng)溫度達(dá)到4200K時(shí)，水分子將全部分解為氫氣、氫、氧氣、氧和氫氧原子團(tuán)，一般的加熱方式難以達(dá)到這么高的溫度，而使用等離子體噴槍則很容易做到，這類等離子體噴槍需要高壓電源進(jìn)行引弧。
[0004]為了增加等離子體電弧的能量及延長等離子體電弧的作用時(shí)間，需使陰極與陽極之間的距離足夠長，要求引弧電源提供足夠高的引弧電壓。但現(xiàn)有的高壓電源中的使用單個(gè)高壓變壓器，由于需考慮次級(jí)反射因素或受到磁芯窗口的限制，單個(gè)高壓變壓器的變壓比受到限制，使輸出電壓不夠高，存在不能滿足長距離引弧要求的缺點(diǎn)。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是要克服現(xiàn)有高壓電源不能滿足長距離引弧要求的缺點(diǎn)，提供一種多變壓器組合的超高電壓發(fā)生裝置，輸出足夠高的引弧電壓，以滿足等離子體裝置長距離引弧的要求，在處置工業(yè)有害物質(zhì)、醫(yī)療垃圾、生活垃圾時(shí)的能量更高和效率更高。
[0006]本發(fā)明的一種多變壓器組合的超高電壓發(fā)生裝置，包括變壓器單元，其特征是超高電壓發(fā)生裝置由中間變壓器單元(T1)和多個(gè)高壓變壓器單元組成，其中，中間變壓器單元(T1)包括一次側(cè)線圈(Wa)和二次側(cè)線圈(Wb)，一次側(cè)線圈(Wa)和二次側(cè)線圈(Wb)進(jìn)行嵌套設(shè)置，一次側(cè)線圈(Wa)設(shè)置在內(nèi)層;高壓變壓器單元包括初級(jí)線圈和次級(jí)高壓線圈，初級(jí)線圈和次級(jí)高壓線圈進(jìn)行嵌套設(shè)置，次級(jí)高壓線圈設(shè)置在外層；多個(gè)高壓變壓器單元的初級(jí)線圈相互之間連接后構(gòu)成初級(jí)側(cè)電氣回路，多個(gè)高壓變壓器單元的次級(jí)高壓線圈相互之間進(jìn)行順向疊加輸出，中間變壓器單元(T1)的一次側(cè)線圈(Wa)有第一輸入端(1)和第二輸入端(3)接入，中間變壓器單元(T1)的二次側(cè)線圈(Wb)的二個(gè)出線端連接到多個(gè)高壓變壓器單元構(gòu)成的初級(jí)側(cè)電氣回路。
[0007]本發(fā)明中，中間變壓器單元(T1)中的一次側(cè)線圈(Wa)有中心抽頭(2)接出；多個(gè)高壓變壓器單元的初級(jí)線圈相互之間以下列其中一種方式進(jìn)行連接:第一種方式，各高壓變壓器單元的初級(jí)線圈相互之間以同名端并聯(lián)方式進(jìn)行連接;第一種方式，各高壓變壓器單元的初級(jí)線圈相互之間以順向串聯(lián)方式進(jìn)行連接。本發(fā)明的優(yōu)選方案為各高壓變壓器單元的初級(jí)線圈相互之間以順向串聯(lián)方式進(jìn)行連接;高壓變壓器單元為二個(gè)以上。
[0008]本發(fā)明在高壓電源裝置中應(yīng)用，采用開關(guān)電源技術(shù)，當(dāng)工作頻率大于400千周時(shí)， 各變壓器為空心變壓器，均不需使用磁芯；當(dāng)工作頻率為1-400千周時(shí)，在各變壓器中需使用鐵氧體磁芯，各變壓器中的一次側(cè)線圈、二次側(cè)線圈或初級(jí)線圈、次級(jí)高壓線圈分別安裝在各自的鐵氧體磁芯上。
[0009]本發(fā)明采取多變壓器組合的措施進(jìn)行超高電壓輸出，使高壓電分別在多只變壓器次級(jí)高壓線圈上產(chǎn)生，進(jìn)行高壓電疊加輸出，大大提高了輸出電壓，以滿足等離子體裝置的長距離引弧的要求；同時(shí)，減小了次級(jí)高壓線圈的反射應(yīng)力，避免開關(guān)器件損壞。所述超高電壓為30萬伏以上的高電壓。
[0010]本發(fā)明應(yīng)用時(shí)，在中間變壓器單元(T1)的一次側(cè)線圈(Wa)的二端分別連接有功率開關(guān)管。本發(fā)明的工作原理是:分別連接在中間變壓器單元(T1)的一次側(cè)線圈(Wa)二端的功率開關(guān)管交替導(dǎo)通或截止，使中間變壓器單元(T1)的二次側(cè)線圈(Wb)有功率輸出，中間變壓器單元(T1)二次側(cè)線圈(Wb)的高頻電能輸入到多個(gè)高壓變壓器單元構(gòu)成的初級(jí)側(cè)電氣回路中，使多個(gè)高壓變壓器單元的次級(jí)高壓線圈有功率輸出，各高壓變壓器次級(jí)高壓線圈的功率輸出產(chǎn)生高電壓進(jìn)行疊加輸出，形成超高電壓提供給等離子體裝置進(jìn)行長距離引弧操作。本發(fā)明中，次級(jí)高壓線圈輸出的電壓由￥111\呢/附\1'00八\11確定，其中￥111為單個(gè)高壓變壓器初級(jí)線圈的輸入電壓，N2為單個(gè)高壓變壓器次級(jí)高壓線圈的匝數(shù)，N1為單個(gè)高壓變壓器初級(jí)線圈的匝數(shù)，T00/T為占空比，n為高壓變壓器的數(shù)量。
[0011]本發(fā)明在裝置中設(shè)置中間變壓器單元(T1)，使高壓變壓器的使用數(shù)量不受限制， 以獲得超高電壓輸出。
[0012]本發(fā)明的有益效果是:采取多變壓器組合的措施，使多個(gè)高壓變壓器次級(jí)高壓線圈上產(chǎn)生的高壓電進(jìn)行疊加為超高電壓輸出，以滿足等離子體裝置的長距離引弧的要求， 在處置工業(yè)有害物質(zhì)、醫(yī)療垃圾、生活垃圾時(shí)的能量更高和效率更高。本發(fā)明使高壓電分別在各次級(jí)高壓線圈上產(chǎn)生，減小了次級(jí)高壓線圈的反射應(yīng)力，避免開關(guān)器件損壞。【附圖說明】
[0013]附圖1是本發(fā)明的一種多變壓器組合的超高電壓發(fā)生裝置的電氣結(jié)構(gòu)圖。
[0014]附圖2是本發(fā)明的另一種多變壓器組合的超高電壓發(fā)生裝置的電氣結(jié)構(gòu)圖。
[0015]附圖3是本發(fā)明的又一種多變壓器組合的超高電壓發(fā)生裝置的電氣結(jié)構(gòu)圖。
[0016]附圖4是本發(fā)明在高壓電源系統(tǒng)中應(yīng)用的原理圖。
[0017]附圖5是本發(fā)明在高壓電源系統(tǒng)中應(yīng)用的另一原理圖。
[0018]圖中:T1.中間變壓器單元，Wa.—次側(cè)線圈，Wb.二次側(cè)線圈，T2-1.第一高壓變壓器單元，Wc-1.第一初級(jí)線圈，Wd-1.第一次級(jí)高壓線圈，T2-2.第二高壓變壓器單元，Wc-2.第二初級(jí)線圈，Wd-2.第二次級(jí)高壓線圈，T2-n.第n高壓變壓器單元，Wc-n.第n初級(jí)線圈， Wd-n.第n次級(jí)高壓線圈，VT1.第一功率開關(guān)管，VT2.第二功率開關(guān)管，VT3.第三功率開關(guān)管，VT4.第四功率開關(guān)管，V+.輸入電源，1.第一輸入端，2.中心抽頭，3.第二輸入端，4.第一高壓輸出端，5.第二高壓輸出端?！揪唧w實(shí)施方式】
[0019]實(shí)施例1圖1所示的實(shí)施方式中，多變壓器組合的超高電壓發(fā)生裝置由中間變壓器單元(T1)和多個(gè)高壓變壓器單元組成，其中，中間變壓器單元(T1)包括一次側(cè)線圈(Wa) 和二次側(cè)線圈(Wb)，一次側(cè)線圈(Wa)和二次側(cè)線圈(Wb)進(jìn)行嵌套設(shè)置，一次側(cè)線圈(Wa)設(shè)置在內(nèi)層;高壓變壓器單元包括初級(jí)線圈和次級(jí)高壓線圈，初級(jí)線圈和次級(jí)高壓線圈進(jìn)行嵌套設(shè)置，次級(jí)高壓線圈設(shè)置在外層，次級(jí)高壓線圈以分格繞制方式繞制在骨架上;多個(gè)高壓變壓器單元的初級(jí)線圈相互之間以同名端并聯(lián)方式連接后構(gòu)成初級(jí)側(cè)電氣回路，多個(gè)高壓變壓器單元的次級(jí)高壓線圈相互之間進(jìn)行順向串聯(lián)構(gòu)成高壓疊加輸出回路，中間變壓器單元(T1)的一次側(cè)線圈(Wa)有第一輸入端(1)和第二輸入端(3)接入，中間變壓器單元(T1) 的二次側(cè)線圈(Wb)的二個(gè)出線端連接到多個(gè)高壓變壓器單元構(gòu)成的初級(jí)側(cè)電氣回路，多個(gè)高壓變壓器單元構(gòu)成的高壓輸出回路有第一高壓輸出端(4)和第二高壓輸出端(5)接出。本實(shí)施例的高壓變壓器單元為二個(gè)以上，本實(shí)施例使高壓電分別在多只變壓器次級(jí)高壓線圈上產(chǎn)生，進(jìn)行高壓電疊加形成超高電壓輸出，以滿足等離子體裝置的長距離引弧的要求。本實(shí)施例在開關(guān)式的高壓電源裝置中應(yīng)用，其工作頻率為1-400千周，在中間變壓器和各高壓變壓器中有鐵氧體磁芯，一次側(cè)線圈(Wa)和二次側(cè)線圈(Wb)安裝在中間變壓器的鐵氧體磁芯上，初級(jí)線圈和次級(jí)高壓線圈分別安裝在各自高壓變壓器的鐵氧體磁芯上。
[0020]實(shí)施例2圖2所示的實(shí)施方式中，多變壓器組合的超高電壓發(fā)生裝置由中間變壓器單元(T1)和多個(gè)高壓變壓器單元組成，其中，中間變壓器單元(T1)包括一次側(cè)線圈(Wa) 和二次側(cè)線圈(Wb)，一次側(cè)線圈(Wa)和二次側(cè)線圈(Wb)進(jìn)行嵌套設(shè)置，一次側(cè)線圈(Wa)設(shè)置在內(nèi)層;高壓變壓器單元包括初級(jí)線圈和次級(jí)高壓線圈，初級(jí)線圈和次級(jí)高壓線圈進(jìn)行嵌套設(shè)置，次級(jí)高壓線圈設(shè)置在外層，次級(jí)高壓線圈以分格繞制方式繞制在骨架上;各高壓變壓器單元的初級(jí)線圈相互之間以順向串聯(lián)方式連接后構(gòu)成初級(jí)側(cè)電氣回路，各高壓變壓器單元的次級(jí)高壓線圈相互之間進(jìn)行順向串聯(lián)構(gòu)成高壓輸出回路，中間變壓器單元(T1)的一次側(cè)線圈(Wa)有第一輸入端(1)和第二輸入端(3)接入，中間變壓器單元(T1)的二次側(cè)線圈(Wb)的二個(gè)出線端連接到多個(gè)高壓變壓器單元構(gòu)成的初級(jí)側(cè)電氣回路，多個(gè)高壓變壓器單元構(gòu)成的高壓輸出回路有第一高壓輸出端(4)和第二高壓輸出端(5)接出。本實(shí)施例的高壓變壓器單元為二個(gè)以上，本實(shí)施例使高壓電分別在多只變壓器次級(jí)高壓線圈上產(chǎn)生，進(jìn)行高壓電疊加形成超高電壓輸出，以滿足等離子體裝置的長距離引弧的要求。本實(shí)施例在開關(guān)式的高壓電源裝置中應(yīng)用，其工作頻率為1-400千周，在中間變壓器和各高壓變壓器中有鐵氧體磁芯，一次側(cè)線圈(Wa)和二次側(cè)線圈(Wb)安裝在中間變壓器的鐵氧體磁芯上，初級(jí)線圈和次級(jí)高壓線圈分別安裝在各自高壓變壓器的鐵氧體磁芯上。
[0021]實(shí)施例3圖3所示的實(shí)施方式中，多變壓器組合的超高電壓發(fā)生裝置是在第二實(shí)施例的基礎(chǔ)上，中間變壓器單元(T1)中的一次側(cè)線圈(Wa)有中心抽頭(2)接出，中心抽頭 (2)用來連接輸入電源。其他結(jié)構(gòu)與第二實(shí)施的相同，不再贅述。
[0022]實(shí)施例4圖4所示的實(shí)施方式中，多變壓器組合的超高電壓發(fā)生裝置在高壓電源系統(tǒng)中應(yīng)用，多變壓器組合的超高電壓發(fā)生裝置的電氣結(jié)構(gòu)與第二實(shí)施例的相同，不再贅述。第一功率開關(guān)管(VT1)和第三功率開關(guān)管(VT3)的漏極連接到輸入電源(V+)，第一功率開關(guān)管(VT1)的源極與第二功率開關(guān)管(VT2)的漏極連接后再連接到中間變壓器單元(T1)一次側(cè)線圈(Wa)的第一輸入端(1)，第三功率開關(guān)管(VT3)的源極與第四功率開關(guān)管(VT4) 的漏極連接后再連接到中間變壓器單元(T1) 一次側(cè)線圈(Wa)的第二輸入端(3)，第二功率開關(guān)管(VT2)的源極和第四功率開關(guān)管(VT4)的源極連接到地線。本實(shí)施例中，第一功率開關(guān)管(VT1)、第四功率開關(guān)管(VT4)和第二功率開關(guān)管(VT2)、第三功率開關(guān)管(VT3)交替導(dǎo)通或截止，使中間變壓器單元(T1)的二次側(cè)線圈(Wb)有功率輸出，中間變壓器單元(T1)二次側(cè)線圈(Wb)的高頻電能輸入到多個(gè)高壓變壓器單元構(gòu)成的初級(jí)側(cè)電氣回路中，使多個(gè)高壓變壓器單元的次級(jí)高壓線圈有功率輸出，各高壓變壓器次級(jí)高壓線圈的功率輸出產(chǎn)生高電壓進(jìn)行疊加輸出，形成超高電壓提供給等離子體裝置進(jìn)行長距離引弧操作。
[0023]實(shí)施例5圖5所示的實(shí)施方式中，多變壓器組合的超高電壓發(fā)生裝置在高壓電源系統(tǒng)中應(yīng)用，多變壓器組合的超高電壓發(fā)生裝置的電氣結(jié)構(gòu)與第三實(shí)施例的相同，不再贅述。第一功率開關(guān)管(VT1)的漏極連接到中間變壓器單元(T1) 一次側(cè)線圈(Wa)的第一輸入端(1)，輸入電源(V+)連接到一次側(cè)線圈(Wa)的中心抽頭(2)，第二功率開關(guān)管(VT2)的漏極連接到中間變壓器單元(T1) 一次側(cè)線圈(Wa)的第二輸入端(3)，第一功率開關(guān)管(VT1)的源極和第二功率開關(guān)管(VT2)的源極連接到地線。本實(shí)施例中，第一功率開關(guān)管(VT1)和第二功率開關(guān)管(VT2)交替導(dǎo)通或截止，使中間變壓器單元(T1)的二次側(cè)線圈(Wb)有功率輸出， 中間變壓器單元(T1)二次側(cè)線圈(Wb)的高頻電能輸入到多個(gè)高壓變壓器單元構(gòu)成的初級(jí)側(cè)電氣回路中，使多個(gè)高壓變壓器單元的次級(jí)高壓線圈有功率輸出，各高壓變壓器次級(jí)高壓線圈的功率輸出產(chǎn)生高電壓進(jìn)行疊加輸出，形成超高電壓提供給等離子體裝置進(jìn)行長距離引弧操作。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種多變壓器組合的超高電壓發(fā)生裝置，包括變壓器單元，其特征是超高電壓發(fā)生 裝置由中間變壓器單元(T1)和多個(gè)高壓變壓器單元組成，其中，中間變壓器單元(T1)包括 一次側(cè)線圈(Wa)和二次側(cè)線圈(Wb)，一次側(cè)線圈(Wa)和二次側(cè)線圈(Wb)進(jìn)行嵌套設(shè)置，一 次側(cè)線圈(Wa)設(shè)置在內(nèi)層;高壓變壓器單元包括初級(jí)線圈和次級(jí)高壓線圈，初級(jí)線圈和次 級(jí)高壓線圈進(jìn)行嵌套設(shè)置，次級(jí)高壓線圈設(shè)置在外層;多個(gè)高壓變壓器單元的初級(jí)線圈相 互之間連接后構(gòu)成初級(jí)側(cè)電氣回路，多個(gè)高壓變壓器單元的次級(jí)高壓線圈相互之間進(jìn)行順 向疊加輸出，中間變壓器單元(T1)的一次側(cè)線圈(Wa)有第一輸入端(1)和第二輸入端(3)接 入，中間變壓器單元(T1)的二次側(cè)線圈(Wb)的二個(gè)出線端連接到多個(gè)高壓變壓器單元構(gòu)成 的初級(jí)側(cè)電氣回路。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多變壓器組合的超高電壓發(fā)生裝置，其特征是中間變壓 器單元(T1)中的一次側(cè)線圈(Wa)有中心抽頭(2)接出。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多變壓器組合的超高電壓發(fā)生裝置，其特征是多個(gè)高壓 變壓器單元的初級(jí)線圈相互之間以下列其中一種方式進(jìn)行連接:第一種方式，各高壓變壓器單元的初級(jí)線圈相互之間以同名端并聯(lián)方式進(jìn)行連接；第二種方式，各高壓變壓器單元的初級(jí)線圈相互之間以順向串聯(lián)方式進(jìn)行連接。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多變壓器組合的超高電壓發(fā)生裝置，其特征是高壓變壓 器單元為二個(gè)以上。
【文檔編號(hào)】H01F27/29GK106024347SQ201610509002
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年7月3日
【發(fā)明人】周開根
【申請(qǐng)人】衢州昀睿工業(yè)設(shè)計(jì)有限公司