[实用新型]一种绝缘铁氧体磁芯变压器型高压电源

说明书

技术领域

本实用新型涉及辐射加工应用中高压型电子加速器技术领域，具体涉 及一种绝缘铁氧体磁芯变压器型高压电源。

背景技术

辐射加工作为民用非动力核技术的一个重要应用，已经产生了巨大的 经济效益。在辐射加工应用中，表面涂层固化、橡胶硫化、甲壳素及壳聚 糖处理、水凝胶制备、电池隔膜处理、垃圾发电厂飞灰中的二恶英处理等 快速增长或新兴的应用领域，都需要1MeV及以下的低能电子加速器。采用 绝缘芯变压器型高压电源的电子加速器具有能量转化率高、结构简单、稳 定可靠等优点，非常适合1MeV及以下能区的辐射加工应用。

绝缘芯变压器型高压电源的传统方案如下：

(1)磁轭和磁芯选用硅钢片叠制。其结构为上下两个环形磁轭，中间 是均匀分布的三相磁芯柱，每个磁芯柱包括一个初级磁芯和分段的数个次 级磁芯，次级磁芯各层之间采用聚四氟乙烯或云母片进行绝缘。

(2)采用工频380V三相正弦波电压励磁，三相交流电分别施加在三 组磁芯柱的初级线圈上；

(4)整流电路为二倍压整流电路，采用三相柱形调压器控制高压输出。

对于这种传统的方案，缺点在于：电源体积较大，对整流电容的要求 很高，对电压的控制精度不高。

实用新型内容

本实用新型提供一种绝缘铁氧体磁芯变压器型高压电源，其目的在于， 解决现有技术中绝缘芯变压器型高压电源的体积较大、电容要求高、电压 控制精度不高的问题。

为了实现上述目的，本实用新型采取了以下技术方案：

一种绝缘铁氧体磁芯变压器型高压电源，包括磁路结构和电路结构，

所述磁路结构包括上磁轭、下磁轭、初级磁芯、次级磁芯、绝缘层； 初级磁芯的数量为四个，其均匀分布在上磁轭和下磁轭之间；每一个初级 磁芯对应的磁芯柱上安装有相同数量的多层次级磁芯；上下相邻次级磁芯 之间设有绝缘层；上磁轭、下磁轭、初级磁芯和次级磁芯均选用铁氧体材 料；

所述电路结构包括初级线圈电路和次级线圈电路；初级线圈电路包括 依次连接的初级线圈、方波逆变电路和高频PWM整流器，初级线圈套在初 级磁芯外侧，位于同一层的四个初级线圈依次串联，且位于同一层的四个 初级线圈的绕向使得相邻磁芯的励磁方向相反，高频PWM整流器用于将三 相交流市电变成直流，方波逆变电路用于将直流逆变为方波作为初级线圈 输入；次级线圈电路包括次级线圈和全桥整流电路，次级线圈套在次级磁 芯外侧且连接全桥整流电路，全桥整流电路用于将次级线圈感应的方波电 压整流为直流，位于同一层的四个全桥整流电路的输出串联起来作为一层 输出，最后将每一层输出再串联起来形成高压输出。

采用本实用新型技术方案的得益效果是：

(1)质量变轻，损耗变小，体积变小。相比于硅钢片材料，铁氧体密 度小、电阻率大，因此质量要轻、焦耳损耗要小。并且，该铁氧体材料工 作在数十千赫兹的频率下时，其损耗随磁芯的温度升高而下降。虽然铁氧 体的工作磁通量密度比硅钢片要小，但是铁氧体材料的工作频率可以达到 数十千赫兹，使得初级线圈匝数、磁芯尺寸大大减小，从而使得绝缘芯变 压器型高压电源的体积大大减小。

(2)降低了对整流电容的要求，减小了电源储能和成本，提高了安全 性。相比于传统的工频，本实用新型的工作频率达到数十千赫兹，使得整 流电容的需要电容值可以很小，从而整个电源的尺寸更小，减小了储能， 降低了电源成本，提高了安全性。

(3)电压控制速度快，精度高，工作状态稳定，冲击更小。相比传统 工频绝缘芯变压器机械调压器控制方法，采用半导体开关控制，控制速度 快，控制精度高，而且取代了笨重的三相柱形调压器；采用方波励磁，导 通角为180度，相比工频型正弦波，导通角度大，工作电流为方波而不再 是尖脉冲波形，工作状态连续稳定，冲击更小。

(4)采用“四相”结构，提高空间利用率，增加高压电源功率密度，同 时，增加了每层副方线圈个数，降低了单个线圈和整流电路的耐压要求；

总的来说，本实用新型能量传输效率更高，减小了高压电源体积，大 大降低了对整流电容的要求，减小了电源储能和成本，增加了电源安全性， 工作状态连续稳定，冲击更小，易于维护。

附图说明

图1为本实用新型绝缘芯变压器型高压电源的磁路结构图；