非接觸式高隔離電源的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種非接觸式高隔離電源，包括工頻變壓器（10）、高絕緣線纜（20）以及隔離電路（30），且每個隔離電路（30）均包括電流互感器（301）以及電源電路（302）。實施本實用新型的有益效果是，通過使用電流互感器這一非接觸式電能傳輸，可以實現(xiàn)高隔離效果，并且在工頻變壓器的副邊回路線纜上穿設(shè)多個電流互感器，可以實現(xiàn)多路輸出，而且各路輸出之間都是獨立的，隔離電壓高、可靠性高。
【專利說明】非接觸式高隔離電源
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及電力電子領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種應(yīng)用在中高壓變頻器中的具有多路輸出和非接觸式聞隔尚特點的非接觸式聞隔尚電源。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著高壓大功率電力電子裝置的不斷發(fā)展，功率器件需要承受的工作電壓要求越來越高，各功能部分的絕緣要求也越來越高，這要求驅(qū)動電源和各部分采樣需求電源的隔離電壓也越來越高，與此同時，一個龐大的電力電子裝置中要求隔離電源具有多路輸出的能力。
[0003]傳統(tǒng)的隔離電源方式是采用隔離式的DC/DC電源，其輸入輸出是通過變壓器隔離，利用增加變壓器二次繞組的方式實現(xiàn)多路輸出，正激式和反激式變換器由于結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高獲得廣泛應(yīng)用。半橋和全橋變換器、雙正激變換器等在大功率場合也常被采用。
[0004]在上述的變換器多路輸出的電源中，要實現(xiàn)高壓隔離，必須設(shè)計出耐高壓隔離電源變壓器。這就會給工藝和結(jié)構(gòu)帶來很大困難，首先要保證絕緣強度，滿足初次級間的耐高壓，就要使用多層的絕緣紙疊繞，絕緣材料的性能和厚度要考慮適當(dāng)；其次，在線包的結(jié)構(gòu)工藝、裝配過程、灌注處理等諸多方面也有嚴格的要求。受材料、溫升與其它參數(shù)的影響，變壓器次級各繞組間要想實現(xiàn)高壓隔離非常困難。
實用新型內(nèi)容
[0005]本實用新型要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種具有多路輸出和非接觸式高隔離特點的非接觸式高隔離電源。
[0006]本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:提供一種非接觸式高隔離電源，應(yīng)用在中高壓變頻器中，包括工頻變壓器、高絕緣線纜以及隔離電路，其中:所述工頻變壓器具有用于連接外部交流電源以獲得交流電壓輸入的原邊；所述高絕緣線纜的兩端分別連接到工頻變壓器的副邊，并與所述副邊形成副邊回路；所述隔離電路包括安裝在所述副邊回路上并根據(jù)所述副邊回路的交流電產(chǎn)生感應(yīng)電流輸出的電流互感器，以及用于將所述電流互感器輸出的感應(yīng)電流整流成直流電并輸出的電源電路。
[0007]在上述非接觸式高隔離電源中，所述電流互感器為穿心式電流互感器。
[0008]在上述非接觸式高隔離電源中，所述高絕緣線纜穿過所述電流互感器的鐵心，所述高絕緣線纜作為所述電流互感器的一次繞組，所述電流互感器的二次繞組與所述電源電路串聯(lián)形成回路。
[0009]在上述非接觸式高隔離電源中，所述工頻變壓器為降壓變壓器。
[0010]在上述非接觸式高隔離電源中，所述電源電路包括用于將所述電流互感器輸出的感應(yīng)電流整流成直流電流的整流電路以及用于將所述整流電路輸出的直流電流轉(zhuǎn)換成恒定的直流電壓并輸出的穩(wěn)壓電路。
[0011 ] 在上述非接觸式高隔離電源中，所述穩(wěn)壓電路為線性穩(wěn)壓電路或開關(guān)型穩(wěn)壓電路。
[0012]在上述非接觸式高隔離電源中，所述非接觸式高隔離電源包括多個隔離電路，且每個隔離電路均包括電流互感器以及電源電路。
[0013]實施本實用新型的非接觸式高隔離電源，具有以下有益效果:使用工頻變壓器，其結(jié)構(gòu)、工藝簡單，并將高絕緣線纜的兩端分別連接到工頻變壓器的副邊，并與副邊形成副邊回路，以產(chǎn)生大電流，不僅保證了絕緣強度，也滿足了工頻變壓器原邊副邊間的耐高壓。通過使用電流互感器這一非接觸式電能傳輸，不僅能實現(xiàn)電源高隔離的效果，也實現(xiàn)了能量傳遞，將工頻變壓器的副邊輸出的大電流信號轉(zhuǎn)換成小電流信號傳遞到電源電路，結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高。而且可以通過使用多個隔離電路實現(xiàn)多路直流電壓輸出，因此本實用新型的非接觸式高隔離電源具有多路輸出和非接觸式高隔離以及結(jié)構(gòu)、工藝簡單等特點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]下面將結(jié)合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明，附圖中:
[0015]圖1是本實用新型一種非接觸式高隔離電源第一較佳實施例的原理圖；
[0016]圖2是本實用新型一種非接觸式高隔離電源第二較佳實施例的原理圖。
【具體實施方式】
[0017]為了對本實用新型的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對照附圖詳細說明本實用新型的【具體實施方式】。
[0018]如圖1所示，在本實用新型的第一較佳實施例中，包括工頻變壓器10、高絕緣線纜20以及隔離電路30，工頻變壓器10具有連接交流電源的原邊，該交流電源用于提供交流電壓輸入，交流電壓輸入可以是幾十伏，也可以是上百伏，因此，由交流電源供電，供電范圍寬。高絕緣線纜20的兩端分別連接工頻變壓器10的副邊，并與副邊形成副邊回路，即通過短接在副邊回路上以產(chǎn)生大電流。其中:隔離電路30包括安裝在工頻變壓器10的副邊回路上并根據(jù)副邊回路的交流電產(chǎn)生感應(yīng)電流輸出的電流互感器301以及與電流互感器301電氣連接并將電流互感器301輸出的感應(yīng)電流整流成直流電輸出的電源電路302。具體地，電流互感器301能起到變流和電氣隔離的作用，不僅用于隔離交流電壓輸入和電流互感器301的感應(yīng)電流輸出，而且能將工頻變壓器10的副邊回路上的大電流信號變?yōu)樾‰娏餍盘栞敵?；電源電?02用于將電流互感器301輸出的感應(yīng)電流整流成直流電流并通過穩(wěn)壓得到恒定的直流電壓。
[0019]優(yōu)選地，工頻變壓器為降壓變壓器，在本實施例中，采用220V/1V變比的降壓變壓器，其變比可以有多種選擇，輸入輸出電壓范圍不定，可根據(jù)實際應(yīng)用來進行調(diào)整。此外，采用工頻變壓器，結(jié)構(gòu)、工藝簡單，并且在工頻變壓器的副邊連接高絕緣線纜，不僅保證了絕緣強度，而且滿足了工頻變壓級原邊副邊間的耐高壓。
[0020]在本實施例中，電流互感器301優(yōu)選為穿心式電流互感器，主要實現(xiàn)電源高隔離和能量傳遞。具體地，與工頻變壓器10的副邊短接的高絕緣線纜20穿過電流互感器301的圓形鐵心(或其他形狀)起一次繞組的作用，電流互感器301的二次繞組直接均勻地纏繞在圓形鐵心上，與電源電路30串聯(lián)連接形成閉合回路，由于穿心式電流互感器不設(shè)一次繞組，其變比根據(jù)一次繞組穿過互感器鐵心中的匝數(shù)確定，穿心匝數(shù)越多，變比越小；反之，穿心匝數(shù)越少，變比越大，實現(xiàn)了將大電流變成了小電流的目的，該小電流即為用來給電器供電的電流。因此，使用電流互感器非接觸式電能傳輸，實現(xiàn)了電源高隔離的效果。
[0021]其中，電源電路302又包括整流電路以及穩(wěn)壓電路，因電流互感器301裝在工頻變壓器10的副邊回路上，而電流互感器301輸出的感應(yīng)電流是交流電流，要得到恒定的直流電壓源，則需先通過整流電路將電流互感器301輸出的交流電流整流成直流電流，再通過穩(wěn)壓電路將整流電路輸出的直流電流轉(zhuǎn)換成恒定的直流電壓并輸出。
[0022]優(yōu)選地，穩(wěn)壓電路為線性穩(wěn)壓電路或開關(guān)型穩(wěn)壓電路。例如，在中高壓礦用防爆裝置中，穩(wěn)壓電路優(yōu)選為線性穩(wěn)壓電路，其電路結(jié)構(gòu)簡單可靠，穩(wěn)定性好。
[0023]如圖2所示，在本實用新型的第二較佳實施例中，非隔離式接觸高隔離電源不僅包括圖1中的與交流電源連接的工頻變壓器10以及高絕緣線纜20，還包括多個隔離電路30，其中，每個隔離電路30均包括電流互感器301和電源電路302，每個電源電路302也均包括整流電路和穩(wěn)壓電路，在本實施例中，每個隔離電路均使用相同的電流互感器和電源電路，即通過高絕緣線纜穿設(shè)多個電流互感器，實現(xiàn)多路直流電壓輸出。在其它實施例中，也可以根據(jù)不同的應(yīng)用，使用不同的電流互感器或電源電路，從而可以實現(xiàn)不同的電源輸出能力，例如，雖然每個隔離電路使用的電流互感器均可以為穿心式電流互感器，但可以改變其各自的變比進而實現(xiàn)不同的電流輸出，電源電路中的穩(wěn)壓電路也可以根據(jù)不同的情況選擇線性穩(wěn)壓電路或開關(guān)型穩(wěn)壓電路或其它穩(wěn)壓電路。因此，可以通過在工頻變壓器10的副邊回路高絕緣線纜上穿設(shè)多個電流互感器即可實現(xiàn)多路輸出，由于各路輸出之間都是相互獨立的，因此隔離電壓高、可靠性高。
[0024]實施本實用新型提供的非接觸式高隔離電源，采用交流電源供電，供電范圍寬，工頻變壓器結(jié)構(gòu)、工藝簡單，在工頻變壓器的副邊使用高絕緣線纜短接，產(chǎn)生大電流，不僅保證了絕緣強度，也滿足了工頻變壓器原邊副邊間的耐高壓。而且使用電流互感器這一非接觸式電能傳輸，不僅能實現(xiàn)電源高隔離的效果，也實現(xiàn)了能量傳遞，將工頻變壓器的副邊輸出的大電流信號轉(zhuǎn)換成小電流信號傳遞到電源電路，結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高。
[0025]通過使用多個隔離電路實現(xiàn)多路輸出，每一個隔離電路都包括電流互感器和電源電路。在工頻變壓器副邊回路的高絕緣線纜上穿設(shè)多個電流互感器，由于各路輸出之間都是獨立的，能夠達到很高的隔離效果。此外，穿心式電流互感器不設(shè)一次繞組，但與工頻變壓器的副邊短接的高絕緣線纜穿過電流互感器的鐵心起一次繞組的作用，因此可以根據(jù)不同的應(yīng)用場合，改變一次繞組即高絕緣線纜穿過互感器鐵心中的匝數(shù)即改變了變比，也相應(yīng)地改變了輸出電流，從而可以實現(xiàn)不同的電源輸出能力。
[0026]上面結(jié)合附圖對本實用新型的實施例進行了描述，但是本實用新型并不局限于上述的【具體實施方式】，上述的【具體實施方式】僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本實用新型的啟示下，在不脫離本實用新型宗旨和權(quán)利要求所保護的范圍情況下，還可做出很多形式，這些均屬于本實用新型的保護之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種非接觸式高隔離電源，應(yīng)用在中高壓變頻器中，其特征在于，包括工頻變壓器(10)、高絕緣線纜(20)以及隔離電路(30)，其中:所述工頻變壓器(10)具有用于連接外部交流電源以獲得交流電壓輸入的原邊；所述高絕緣線纜(20)的兩端分別連接到工頻變壓器(10)的副邊，并與所述副邊形成副邊回路；所述隔離電路(30)包括安裝在所述副邊回路上并根據(jù)所述副邊回路的交流電產(chǎn)生感應(yīng)電流輸出的電流互感器(301)，以及用于將所述電流互感器(301)輸出的感應(yīng)電流整流成直流電并輸出的電源電路(302)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸式高隔離電源，其特征在于，所述電流互感器(301)為穿心式電流互感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的非接觸式高隔離電源，其特征在于，所述高絕緣線纜(20)穿過所述電流互感器(301)的鐵心，所述高絕緣線纜(20)作為所述電流互感器(301)的一次繞組，所述電流互感器(301)的二次繞組與所述電源電路(302)串聯(lián)形成回路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸式高隔離電源，其特征在于，所述工頻變壓器(10)為降壓變壓器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸式高隔離電源，其特征在于，所述電源電路(302)包括用于將所述電流互感器輸出的感應(yīng)電流整流成直流電流的整流電路以及用于將所述整流電路輸出的直流電流轉(zhuǎn)換成恒定的直流電壓并輸出的穩(wěn)壓電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的非接觸式高隔離電源，其特征在于，所述穩(wěn)壓電路為線性穩(wěn)壓電路或開關(guān)型穩(wěn)壓電路。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸式高隔離電源，其特征在于，所述非接觸式高隔離電源包括多個隔離電路(30)，且每個隔離電路(30)均包括電流互感器(301)以及電源電路(302)。
【文檔編號】H02M7/02GK203632562SQ201320746314
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2013年11月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月22日
【發(fā)明者】陳衛(wèi)國 申請人:蘇州匯川技術(shù)有限公司