專利名稱：一種感應(yīng)加熱電源空冷變壓器次級(jí)諧振方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種大功率變壓器次級(jí)諧振技術(shù)，通過(guò)采用諧振回路補(bǔ)償技術(shù)成功克服了次級(jí)諧振的寄生振蕩問(wèn)題。
背景技術(shù)：
如圖I所示，為現(xiàn)有的大功率變壓器回路，包括變壓器Tl，變壓器Tl的初級(jí)繞組通過(guò)由串聯(lián)的電容Cl及電容C2構(gòu)成的諧振電容組連接輸入電壓Ui，其次級(jí)繞組直線形成輸出電壓Uo，直接連接負(fù)載L2。該電路結(jié)構(gòu)雖然簡(jiǎn)單，但變壓器Tl的容量大，因此損耗非常大，而且體積大，成本高，一般只能采用水冷。而且在變壓器Tl的初級(jí)繞組兩端，以及諧振電容組上具有非常高的諧振電壓，安全性較差，而且電容器和變壓器的制作工藝比較復(fù)雜。綜上所述，現(xiàn)有大功率變壓器回路存在以下缺點(diǎn)1、由于變壓器容量需承載全部的諧振容量，其容量通常為數(shù)百千伏安至數(shù)兆伏安，只能繞組和磁心均需要水冷，不僅損耗大,而且體積大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高。2、諧振電容組也采用水冷，效率低，水量消耗大。3、初級(jí)諧振回路存在高電壓，不安全。4、存在漏水、堵塞、管路老化等問(wèn)題，可靠性低，設(shè)備壽命短。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種降低損耗、提高效率、且節(jié)約成本的大功率變壓器的次級(jí)諧振方法。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是提供了一種感應(yīng)加熱電源空冷變壓器次級(jí)諧振方法，采用至少一個(gè)變壓器，其特征在于，步驟為每個(gè)變壓器的初級(jí)繞組通過(guò)隔直電容連接各自的輸入電壓，所有變壓器僅承載有功功率，當(dāng)變壓器的數(shù)量為一個(gè)時(shí)，變壓器的次級(jí)繞組通過(guò)諧振電容器組連接負(fù)載，當(dāng)變壓器的數(shù)量為一個(gè)以上時(shí)，所有變壓器的次級(jí)繞組先級(jí)聯(lián)，隨后，與輸出電壓的正極及負(fù)極相對(duì)應(yīng)的變壓器的次級(jí)繞組的輸出端上分別連接一個(gè)諧振電容器組，由兩個(gè)諧振電容器組的輸出端分別作為輸出電壓的正極及負(fù)極與負(fù)載連接，其中，隔直電容、變壓器及諧振電容器組均采用空冷方式。優(yōu)選地，當(dāng)所述諧振電容器組所產(chǎn)生的寄生振蕩頻率與主諧振頻率接近時(shí)，在隔直電容上并聯(lián)RL阻抗補(bǔ)償回路。優(yōu)選地，所述RL阻抗補(bǔ)償回路包括串聯(lián)的電阻及電感。優(yōu)選地，所述諧振電容器組中的電容器采用大功率空冷聚丙烯薄膜電容器。優(yōu)選地，所述諧振電容器組包括串聯(lián)在所述變壓器次級(jí)繞組一個(gè)輸出端上的相并聯(lián)的第一電容及第二電容，或所述諧振電容器組包括分別串聯(lián)在所述變壓器次級(jí)繞組兩個(gè)輸出端上的第三電容及第四電容，或所述諧振電容器組包括第五電容及第六電容，第五電容及第六電容通過(guò)交叉并聯(lián)方式與所述變壓器的次級(jí)繞組相連。本發(fā)明中的變壓器僅需承載有功功率，因此變壓器的容量可降低Q倍(Q為諧振電容器組的品質(zhì)因素)，這不僅提高了效率，還降低了成本。本發(fā)明中的隔直電容、變壓器和諧振電容器組均采用空冷方式，不需要通水冷卻。因此，不僅效率高，而且體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、 成本低。進(jìn)一步，本發(fā)明在隔直電容上設(shè)計(jì)有RL阻抗補(bǔ)償回路，可成功克服次級(jí)諧振的寄生振蕩問(wèn)題，對(duì)主控制單元以及相頻跟蹤單元沒(méi)有影響。當(dāng)寄生振蕩頻率與主諧振頻率接近時(shí)，這是數(shù)字式自動(dòng)相頻跟蹤型電路可以采用次級(jí)諧振方法的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。當(dāng)寄生振蕩頻率與主諧振頻率數(shù)值相差很大時(shí)，可以不放置RL阻抗補(bǔ)償回路。綜上所示，本發(fā)明通過(guò)創(chuàng)新電路結(jié)構(gòu)形式，并解決存在的寄生振蕩問(wèn)題，使得感應(yīng)加熱電源的諧振輸出回路可以采用全空冷變壓器次級(jí)諧振方法，能大幅度降低損耗，且設(shè)備的可靠性和壽命也大為提高。


圖I為傳統(tǒng)的變壓器初級(jí)諧振法電路；圖2為實(shí)施例I中的變壓器次級(jí)諧振電容并聯(lián)式電路圖；圖3為實(shí)施例2中的變壓器次級(jí)諧振電容串聯(lián)式電路圖；圖4為實(shí)施例3中的變壓器次級(jí)諧振交叉并聯(lián)式電路圖；圖5為實(shí)施例4中的兩個(gè)諧振回路組合的電路圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明更明顯易懂，茲以優(yōu)選實(shí)施例，并配合附圖作詳細(xì)說(shuō)明如下。實(shí)施例I結(jié)合圖2，本發(fā)明提供了一種感應(yīng)加熱電源空冷變壓器次級(jí)諧振方法，其步驟為 變壓器Tl的初級(jí)繞組通過(guò)一個(gè)隔直電容C3連接輸入電壓Ui，在其次級(jí)繞組的一個(gè)輸出端上串聯(lián)由并聯(lián)的第一電容C4及第二電容C5組成的諧振電容器組，該諧振電容器組的輸出端與次級(jí)繞組的另一個(gè)輸出端共同形成輸出電壓Uo，連接負(fù)載L2。由于在本實(shí)施例中，諧振電容器組的寄生振蕩頻率與主諧振頻率接近時(shí)，因此，在隔直電容C3的兩端并聯(lián)RL阻抗補(bǔ)償回路。該RL阻抗補(bǔ)償回路可以克服次級(jí)諧振的寄生振蕩問(wèn)題，對(duì)主控制單元以及相頻跟蹤單元沒(méi)有影響。在本實(shí)施例中，該RL阻抗補(bǔ)償回路由串聯(lián)的電阻Rl及電感LI組成。在上述回路中，變壓器Tl僅需要傳輸有功功率，而不需要傳輸視在功率。第一電容C4及第二電容C5采用大功率空冷聚丙烯薄膜電容器，替代傳統(tǒng)的水冷式電熱電容器。第一電容C4及第二電容C5用降低漏感、降低感應(yīng)損耗、提高散熱能力的方式串聯(lián)組合，以獲得低損耗、高電壓和大電流的諧振輸出，單個(gè)諧振回路的輸出電流可達(dá)3000A。上述回路的輸出是完全電氣隔離的，因此安全性高。且容易進(jìn)行輸出阻抗匹配，根據(jù)負(fù)載L2阻抗的不同，變壓器Tl的初級(jí)繞組和次級(jí)繞組可設(shè)計(jì)為各種匝數(shù)比，因而靈活性強(qiáng)，可適用于各種場(chǎng)合。同時(shí)，在大多數(shù)場(chǎng)合，變壓器Tl為降壓應(yīng)用，由于采用次級(jí)諧振方法，無(wú)論是輸出端，還是變壓器Tl的初級(jí)端，均沒(méi)有高壓產(chǎn)生。實(shí)施例2如圖3所示，本實(shí)施例與實(shí)施例I的區(qū)別在于，諧振電容器組由第三電容C6及第四電容C7組成，第三電容C6及第四電容C7分別串聯(lián)在變壓器Tl次級(jí)繞組的兩個(gè)輸出端上，由第三電容C6及第四電容C7的輸出端共同形成輸出電壓Uo，連接負(fù)載L2。其他結(jié)構(gòu)及工作方式同實(shí)施例I。實(shí)施例3如圖4所示，本實(shí)施例與實(shí)施例I的區(qū)別在于，諧振電容器組由第五電容CS及第六電容C9組成，第五電容CS及第六電容C9以交叉并聯(lián)的方式與變壓器Tl的次級(jí)繞組相連。其他結(jié)構(gòu)及工作方式同實(shí)施例I。實(shí)施例4如圖5所示，本實(shí)施例所提供的一種感應(yīng)加熱電源空冷變壓器次級(jí)諧振方法，包括兩個(gè)變壓器，即變壓器Tl及第一變壓器T2，變壓器Tl及第一變壓器T2的初級(jí)繞組分別通過(guò)隔直電容C3及第一隔直電容ClO與第一輸入電壓Uil及第二輸入電壓Ui2相連。在隔直電容C3及第一隔直電容ClO的兩端分別并聯(lián)RL阻抗補(bǔ)償回路及第一 RL阻抗補(bǔ)償回路。其中，RL阻抗補(bǔ)償回路由串聯(lián)的電阻Rl及電感LI組成，第一 RL阻抗補(bǔ)償回路由串聯(lián)的第一電阻R2及第一電感L3組成。變壓器Tl及第一變壓器T2的次級(jí)繞組的兩個(gè)輸出端級(jí)聯(lián)，在變壓器Tl及第一變壓器T2的次級(jí)繞組的另一個(gè)輸出端上分別串聯(lián)第一諧振電容器組及第二諧振電容器組， 第一諧振電容器組及第二諧振電容器組的輸出端共同構(gòu)成了輸出電壓Uo，連接負(fù)載L2。在本實(shí)施例中，第一諧振電容器組由并聯(lián)的第七電容Cll及第八電容C12組成，第二諧振電容器組由并聯(lián)的第九電容C13及第十電容C14組成。采用上述回路結(jié)構(gòu)后，輸出的功率等級(jí)可以擴(kuò)大一倍。
權(quán)利要求
1.一種感應(yīng)加熱電源空冷變壓器次級(jí)諧振方法，采用至少一個(gè)變壓器，其特征在于，步驟為每個(gè)變壓器的初級(jí)繞組通過(guò)隔直電容連接各自的輸入電壓，所有變壓器僅承載有功功率，當(dāng)變壓器的數(shù)量為一個(gè)時(shí)，變壓器的次級(jí)繞組通過(guò)諧振電容器組連接負(fù)載，當(dāng)變壓器的數(shù)量為一個(gè)以上時(shí)，所有變壓器的次級(jí)繞組先級(jí)聯(lián)，隨后，與輸出電壓的正極及負(fù)極相對(duì)應(yīng)的變壓器的次級(jí)繞組的輸出端上分別連接一個(gè)諧振電容器組，由兩個(gè)諧振電容器組的輸出端分別作為輸出電壓的正極及負(fù)極與負(fù)載連接，其中，隔直電容、變壓器及諧振電容器組均采用空冷方式。
2.如權(quán)利要求I所述的一種感應(yīng)加熱電源空冷變壓器次級(jí)諧振方法，其特征在于當(dāng)所述諧振電容器組所產(chǎn)生的寄生振蕩頻率與主諧振頻率接近時(shí)，在隔直電容上并聯(lián)RL阻抗補(bǔ)償回路。
3.如權(quán)利要求2所述的一種感應(yīng)加熱電源空冷變壓器次級(jí)諧振方法，其特征在于所述RL阻抗補(bǔ)償回路包括串聯(lián)的電阻(Rl)及電感(LI)。
4.如權(quán)利要求I所述的一種感應(yīng)加熱電源空冷變壓器次級(jí)諧振方法，其特征在于所述諧振電容器組中的電容器采用大功率空冷聚丙烯薄膜電容器。
5.如權(quán)利要求I所述的一種感應(yīng)加熱電源空冷變壓器次級(jí)諧振方法，其特征在于所述諧振電容器組包括串聯(lián)在所述變壓器次級(jí)繞組一個(gè)輸出端上的相并聯(lián)的第一電容(C4) 及第二電容(C5)，或所述諧振電容器組包括分別串聯(lián)在所述變壓器次級(jí)繞組兩個(gè)輸出端上的第三電容(C6)及第四電容(C7)，或所述諧振電容器組包括第五電容(CS)及第六電容 (C9)，第五電容(CS)及第六電容(C9)通過(guò)交叉并聯(lián)方式與所述變壓器的次級(jí)繞組相連。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種感應(yīng)加熱電源空冷變壓器次級(jí)諧振方法，采用至少一個(gè)變壓器，其特征在于，步驟為每個(gè)變壓器的初級(jí)繞組通過(guò)隔直電容連接各自的輸入電壓，所有變壓器僅承載有功功率，當(dāng)變壓器的數(shù)量為一個(gè)時(shí)，變壓器的次級(jí)繞組通過(guò)諧振電容器組連接負(fù)載，當(dāng)變壓器的數(shù)量為一個(gè)以上時(shí)，由兩個(gè)諧振電容器組的輸出端分別作為輸出電壓的正極及負(fù)極與負(fù)載連接，其中，隔直電容、變壓器及諧振電容器組均采用空冷方式。本發(fā)明通過(guò)創(chuàng)新電路結(jié)構(gòu)形式，并解決存在的寄生振蕩問(wèn)題，使得感應(yīng)加熱電源的諧振輸出回路可以采用全空冷變壓器次級(jí)諧振方法，能大幅度降低損耗，且設(shè)備的可靠性和壽命也大為提高。
文檔編號(hào)H02M1/00GK102594096SQ20121010062
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月8日
發(fā)明者李南坤 申請(qǐng)人:上海巴瑪克電氣技術(shù)有限公司, 巴瑪克電氣設(shè)備(上海)有限公司