元3，用于對(duì)高壓若電流電源進(jìn)行變壓處理，所述脈沖高頻變壓器單元3的信號(hào)輸入端連接自適應(yīng)高頻高壓開關(guān)單元2的信號(hào)輸出端，脈沖高頻變壓器單元3的信號(hào)輸出端通過用于為高壓弱電流減壓增流裝置提供有功補(bǔ)償穩(wěn)定輸出的有功補(bǔ)充電容池單元4輸出最終的轉(zhuǎn)換后的電壓。
[0016]本實(shí)施例中的脈沖高頻變壓器單元3如圖2所示，由兩個(gè)呈框體狀的環(huán)形鐵氧體磁芯31、初級(jí)繞組32、次級(jí)繞組33組成，且本實(shí)施例中的初級(jí)繞組32設(shè)置有三個(gè)，每個(gè)初級(jí)繞組32對(duì)應(yīng)一個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管陣列22，且由于微控制器21對(duì)場(chǎng)效應(yīng)管22的控制，三個(gè)初級(jí)繞組32是分別分開工作的，不能同時(shí)一起工作。為了保證初級(jí)繞組32與次級(jí)繞組33分開設(shè)置，本實(shí)施例如圖2所示將次級(jí)繞組33固定設(shè)于其中一個(gè)環(huán)形鐵氧體磁芯31中間位置，兩個(gè)初級(jí)繞組32分別固設(shè)于所述環(huán)形鐵氧體磁芯31的兩端；另一環(huán)形鐵氧體磁芯31上固設(shè)有第三個(gè)初級(jí)繞組32，且第三個(gè)初級(jí)繞組32設(shè)置的位置與前兩個(gè)初級(jí)繞組32、次級(jí)繞組33不位于同一平面內(nèi)，且與上述兩個(gè)初級(jí)繞組32、次級(jí)繞組33所在的平面垂直設(shè)置。
[0017]此外，本實(shí)施例中將變壓器的變比設(shè)置為500:1，可將500伏電壓變換為1伏。由于本實(shí)施例的脈沖高頻變壓器工作環(huán)境比較特殊，其初級(jí)工作電流偏低、工作脈沖間隔短，傳統(tǒng)高頻變壓器無法工作。為了解決特殊工作環(huán)境帶來的問題，所述脈沖高頻變壓器單元3采用大型環(huán)形鐵氧體磁芯降低高頻磁阻、使用低阻銅鎳合金代替普通銅質(zhì)漆包線繞制繞組來適應(yīng)其工作環(huán)境。
[0018]而本實(shí)施例中脈沖高頻變壓器單元3的工作原理為:當(dāng)脈沖高頻變壓器單元3的初級(jí)繞組線圈接入由前置能量緩沖單元1上經(jīng)自適應(yīng)高頻高壓開關(guān)單元過來的電能時(shí)，磁心中便產(chǎn)生交變磁通，交變磁通用Φ表示。初級(jí)、次級(jí)繞組中的Φ是相同的，Φ為簡(jiǎn)諧函數(shù)，表為<i> = <i)msincot。由法拉第電磁感應(yīng)定律可知，初級(jí)、次級(jí)繞組中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為el=-NldΦ/dt,e2=-N2dΦ/dto式中N1、N2為初級(jí)、次級(jí)繞組的匝數(shù)。由圖2可知Ul=_el，U2=e2，其復(fù)有效值為Ul=-El=jNlco Φ、U2=E2=-jN2co Φ，令k=Nl/N2，稱變壓器的變比。由上式可得Ul/ U2=-Nl/N2=-k，即變壓器原、副線圈電壓有效值之比，等于其匝數(shù)比而且原、副線圈電壓的位相差為η。
[0019]進(jìn)而得出:
U1/U2=N1/N2
在空載電流可以忽略的情況下，有11/ I2=-N2/N1，即初級(jí)、次級(jí)繞組電流有效值大小與其匝數(shù)成反比，且相位差η。
[0020]進(jìn)而可得 11/ I2=N2/N1
由以上原理可得知次級(jí)繞組32將輸出低壓電能，經(jīng)有功補(bǔ)償電容池暫存提升帶載能力，并最終輸出可用低壓電源。
[0021] 而本實(shí)施例中的有功補(bǔ)償電容池單元4則包括若干個(gè)并聯(lián)的大功率(luF/lkV)的第二電容器，所述所有第二電容器并接于脈沖高頻變壓器單元的次級(jí)繞組的兩端。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高壓弱電流降壓增流裝置，其特征在于:它包括 用于適應(yīng)高電壓電源的前置能量緩沖單元，所述前置能量緩沖單元的信號(hào)輸入端連接需要降壓的高電壓； 用于采集前置緩能量沖單元的信息并根據(jù)采集信息采用相應(yīng)策略的自適應(yīng)高頻高壓開關(guān)單元，所述自適應(yīng)高頻高壓開關(guān)單元的信號(hào)采集輸入端連接前置能量緩沖單元的信號(hào)輸出端； 用于進(jìn)行變壓處理的脈沖高頻變壓器單元，所述脈沖高頻變壓器單元的信號(hào)輸入端連接自適應(yīng)高頻高壓開關(guān)單元的信號(hào)輸出端，脈沖高頻變壓器單元的信號(hào)輸出端通過用于為高壓弱電流減壓增流裝置提供有功補(bǔ)償穩(wěn)定輸出的有功補(bǔ)充電容池單元輸出最終的轉(zhuǎn)換后的電壓。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓弱電流降壓增流裝置，其特征在于:所述前置能量緩沖單元包括10個(gè)串聯(lián)的高壓大容量的第一電容器； 所述自適應(yīng)高頻高壓開關(guān)單元包括微控制器，場(chǎng)效應(yīng)管陣列，以及采樣模塊，所述采樣模塊的信號(hào)輸入端采集前置能量緩沖單元的串聯(lián)第一電容器的各點(diǎn)電壓，采樣模塊的信號(hào)輸出端連接微控制器的采集信號(hào)輸入端，微控制器的控制信號(hào)輸出端通過場(chǎng)效應(yīng)陣列連接脈沖高頻變壓器單元的信號(hào)輸入端。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高壓弱電流降壓增流裝置，其特征在于:所述脈沖高頻變壓器單元包括兩個(gè)呈框狀的環(huán)形鐵氧體磁芯、初級(jí)繞組、次級(jí)繞組，所述環(huán)形鐵氧體磁芯設(shè)于變壓器基座上，初級(jí)繞組包括在微控制器的控制下分別單獨(dú)工作的第一初級(jí)繞組、第二初級(jí)繞組、第三初級(jí)繞組，所述第一初級(jí)繞組、第二初級(jí)繞組、第三初級(jí)繞組分別連接對(duì)應(yīng)的場(chǎng)效應(yīng)管陣列，且第一初級(jí)繞組與第二初級(jí)繞組分別固設(shè)于第一個(gè)環(huán)形鐵氧體磁芯的兩端，所述次級(jí)繞組固設(shè)于第一初級(jí)繞組與第二初級(jí)繞組之間，且位于第一個(gè)環(huán)形鐵氧體磁芯的中部；所述第三初級(jí)繞組固設(shè)于第二個(gè)環(huán)形鐵氧體磁芯上，且與設(shè)置有第一初級(jí)繞組、第二初級(jí)繞組、次級(jí)繞組的第一個(gè)環(huán)形鐵氧體磁芯不位于同一平面內(nèi)，而是與所述第一個(gè)環(huán)形鐵氧體磁芯垂直設(shè)置； 所述有功補(bǔ)償電容池單元包括若干個(gè)并聯(lián)的大功率的第二電容器，所述所有第二電容器并接于脈沖高頻變壓器單元的次級(jí)繞組的兩端。
【專利摘要】本發(fā)明為一種高壓弱電流降壓增流裝置，包括前置能量緩沖單元，所述前置能量緩沖單元的信號(hào)輸入端連接需要降壓的高電壓；自適應(yīng)高頻高壓開關(guān)單元，所述自適應(yīng)高頻高壓開關(guān)單元的信號(hào)采集輸入端連接前置能量緩沖單元的信號(hào)輸出端；脈沖高頻變壓器單元，所述脈沖高頻變壓器單元的信號(hào)輸入端連接自適應(yīng)高頻高壓開關(guān)單元的信號(hào)輸出端，脈沖高頻變壓器單元的信號(hào)輸出端通過用于為高壓弱電流減壓增流裝置提供有功補(bǔ)償穩(wěn)定輸出的有功補(bǔ)充電容池單元輸出最終的轉(zhuǎn)換后的電壓。本發(fā)明能夠?qū)?0mA級(jí)別以下的弱電流進(jìn)行轉(zhuǎn)換，且解決了磁渦流損耗的問題，保證了最終電流轉(zhuǎn)換的效果。本發(fā)明適用于對(duì)任意10kV級(jí)別以上、10mA級(jí)別以下的高電壓、弱電流電源進(jìn)行轉(zhuǎn)換。
【IPC分類】H02M5/293, H01F38/04, H01F27/30
【公開號(hào)】CN105406726
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510950180
【發(fā)明人】丁斌, 徐達(dá), 李安琪, 葛偉, 孫偉, 王勇, 焦敏銘, 康鐵鋒
【申請(qǐng)人】國(guó)網(wǎng)冀北電力有限公司張家口供電公司, 國(guó)家電網(wǎng)公司
【公開日】2016年3月16日
【申請(qǐng)日】2015年12月18日