大功率高壓高頻變壓器是大功率（大於10kW）、高壓（大於10kV）、高頻（大於20kHz）的AC-DC電源變換器。
基本介紹
- 中文名：大功率高壓高頻變壓器
- 功率：10kW
- 電源：10kV
- 頻率：20kHz
概述,設計特點,現有的輸出模式,
概述
大功率（大於10kW）、高壓（大於10kV）、高頻（大於20kHz）AC-DC電源變換器的套用越來越廣泛，如套用於氬弧焊、靜電除塵、脫水以及脫硫脫硝等工業領域。在這種大功率的高壓開關電源中，實現能量的存儲和傳遞、用以隔離和升壓的高頻變壓器是項目設計的關鍵和難點，其性能的好壞不僅直接影響到輸出是否產生波形的畸變及能量傳輸的效率，而且可能影響到功率開關器件的安全工作。
設計特點
大功率、高壓、高頻變壓器與普通變壓器的設計方法不同，主要表現在：絕緣需求、寄生成分、空載損耗、負載損耗、電暈放電及整流等方面。一次繞組和二次繞組之間需要有效的絕緣厚度或距離，以避免電場擊穿。因此，一次繞組和二次繞組之間的電磁耦合不像傳統的低壓變壓器那樣緊湊。對於一次側來說，這將導致寄生泄漏電感，從而影響變壓器的最大功率容量。特別是在設計大功率、高壓變壓器的時候，如要保證足夠的絕緣距離，就會有寄生電感產生。
影響漏感的因素有：①變壓器的結構形式及尺寸；②鐵芯形狀（環形最小）、尺寸、初級和次級繞組匝數；ƒ導線截面積、繞組繞制方式、絕緣距離等。
現有的輸出模式
對於大功率高壓開關電源，由於電壓高，電流一般較大，硬開關PWM變換器受到變壓器寄生參數的影響，易造成功率開關開通時產生浪涌電流，關斷時產生浪涌電壓，從而增加開關損耗。因此，一般採用諧振變換技術（即軟開關技術），將變壓器的寄生參數充分利用參與諧振，使通過功率開關的電流或電壓波形為正弦波或準正弦波，實現開關的零電壓(ZVS)或零電流(ZCS)開通與關斷。
實現高電壓大電流輸出高壓變壓器（轉換器）又可分為以下幾種模式：
1) 倍壓整流模式
倍壓整流模式是在變換器的整流輸出環節採用倍壓整流技術，從而減小了變壓器的升壓倍數，使變壓器的電壓等級降低。電壓等級降低了，變壓器二次繞組與一次繞組的匝數比減小從而減小了寄生電容。同時，變壓器的絕緣設計相對變得比較容易，很大程度上減小了變壓器的體積和整個電源系統的重量。
倍壓整流電路只能在負載較輕的情況下才能正常工作， 對於如靜電除塵等需要大功率電源的情況下，由於電流較大，採用倍壓整流將會使電壓降低，達不到所要求的電壓輸出，因此倍壓級數不能太高，一般最多為二級倍壓為宜。
倍壓電路在正常工作狀態下，輸出電壓很穩定，但是當負載出現短路或者負載電場擊穿放電（靜電除塵）時，倍壓整流電路將產生超過正常電流幾十倍的浪涌電流，對電源系統的安全運行帶來影響。因此，必須採取有效的保護措施加以防範，如在負載處串聯限流電阻等。
2) 串/並聯輸出模式
該模式是在變壓器內部各個次級線包之間進行串/並聯組合後整流輸出，或者各個次級線包單獨整流輸出後再進行串/並聯組合，以實現所需要的功率和電壓輸出。各個次級線包之間具有公共的磁路。在大功率、高壓、高頻逆變器開關電源中，升壓變壓器一次側電壓較低，二次側電壓較高，通過一次側繞組的電流很大，但二次側繞組匝數多，因此，串/並聯輸出模式中升壓變壓器是將二次繞組分成多個線包，各個線包進行串/並聯組合或者單獨輸出。
上述大功率高壓高頻變壓器（轉換器）的製成方式都有以下共同特點：
1) 共有一付大功率鐵芯（該鐵芯也有可能是幾付鐵芯並聯）；
2) 所有次級繞組繞制在一付鐵芯上，各個次級繞組之間沒有單獨的磁芯和磁路；
3) 初級繞組繞制（裝配）完成後，繞制（裝配）次級繞組，初、次級繞組都共有一付鐵芯；
4) 次級繞組相對初級繞組遠離鐵芯。
