[發(fā)明專利]一種工頻變壓器

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910058686.9
• 申請日: 2009-03-24
• 公開（公告）號: CN101577496A
• 公開（公告）日: 2009-11-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馬富;劉罡麟;虞茗暢
• 申請（專利權(quán)）人: 成都大殷電器科技有限公司
• 主分類號: H02M5/10
• 分類號: H02M5/10;H02M5/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

所屬技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電源變壓器，即工頻變壓器，具體的是涉及輸入與輸出端在電氣方面是完全隔離，輸入與輸出端電源頻率相同，傳遞功率的變壓器裝置。

背景技術(shù)

電源變壓器是一常見的、應(yīng)用廣泛的電氣設(shè)備。又稱其為工頻變壓器。其主要特征有四個方面：(1)輸入端與輸出端不直接連接，在電氣方面是完全隔離的，實現(xiàn)電網(wǎng)電源與用電設(shè)備之間的電氣安全隔離；(2)將電網(wǎng)電壓轉(zhuǎn)換成用電設(shè)備所需的電壓值；(3)輸入端和輸出端的電流、電壓的乘積基本不變，即傳遞功率；(4)它還應(yīng)該具有輸入端和輸出端的頻率是一致的特性。本領(lǐng)域已知的工頻變壓器是直接依據(jù)法拉第電磁感應(yīng)原理來運行的。它由初級線圈、次級線圈和硅鋼鐵心構(gòu)成。對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員，工頻變壓器工作原理應(yīng)該是了解和熟悉的，在這里不再詳細(xì)描述其工作過程。這種傳統(tǒng)變壓器需要大量的銅線和硅鋼鐵心，功率愈大其所消耗的原材料越多，體積大，質(zhì)量大，原材料成本高，不能小型化等。在許多的電子電器產(chǎn)品中，工頻變壓器已經(jīng)占據(jù)其整個產(chǎn)品大部分的成本、體積和重量。正因為如此，有些電器產(chǎn)品，譬如電熱水器、電熱毯等對用電的安全要求很高，也沒有采用工頻變壓器來實現(xiàn)電氣安全隔離。其應(yīng)用范圍因成本、體積和重量而受到制約。

本領(lǐng)域已知的還有一種稱為開關(guān)電源的裝置，它是利用半導(dǎo)體功率器件作為開關(guān)，將一種電源形態(tài)轉(zhuǎn)換成另一種電源形態(tài)的電路。這種開關(guān)電源裝置存在如下問題：(1)這種現(xiàn)行的開關(guān)變換電路還沒有實現(xiàn)工頻變壓器的功能。譬如，其輸入端和輸出端的頻率是不一致的，即電源的形態(tài)發(fā)生了變化。現(xiàn)有開關(guān)電源輸入端需要有整流電路和平滑濾波電路，需要平滑用高壓電解電容，所述整流和濾波是現(xiàn)有技術(shù)中所必需的；且在現(xiàn)行的開關(guān)電源中，輸入電源經(jīng)整流和平滑濾波電路后，其電源性質(zhì)發(fā)生了變化，由輸入時的交流變成了直流；(2)現(xiàn)有開關(guān)電源需要使用功率因數(shù)校正電路才能保證輸入功率因數(shù)較大。(3)現(xiàn)行的開關(guān)電源裝置，其輸出端的基本形式為整流電路和平滑濾波電路構(gòu)成，將高頻電源變成了直流電源。由上述可知，現(xiàn)有開關(guān)電源的裝置，不構(gòu)成本發(fā)明所討論的范疇。

因此，希望提供一種輸入與輸出端在電氣方面是完全隔離，輸入與輸出端電源頻率相同，傳遞功率，且能夠完全取消硅鋼鐵心，減少銅線使用量，體積小，重量輕，小型化，低成本的新型工頻變壓器裝置。

發(fā)明內(nèi)容

為克服現(xiàn)有工頻變壓器的不足，本發(fā)明提供了一種能實現(xiàn)了傳統(tǒng)工頻變壓器的全部功能，同時又取消了硅鋼鐵心，銅線使用量極少，縮小了體積，減輕了重量，實現(xiàn)了小型化，低成本的目標(biāo)。其應(yīng)用范圍愈加廣泛，為社會節(jié)約了大量的自然資源。

本發(fā)明是利用半導(dǎo)體器件、電容和電感元件所構(gòu)成的變換電路來實現(xiàn)的上述目標(biāo)的。首先將網(wǎng)電源轉(zhuǎn)換、調(diào)制為高頻電波，利用高頻變壓器實現(xiàn)電氣隔離、電壓轉(zhuǎn)換和能量傳遞。然后將經(jīng)隔離后的高頻電波恢復(fù)為與輸入網(wǎng)電源頻率一致的同態(tài)電源。

本發(fā)明由三部分組成，包括：網(wǎng)電源輸入部分、電源變換部分、工頻恢復(fù)電路。

所述的網(wǎng)電源輸入部份，即網(wǎng)電源輸入部份變道開關(guān)101，能根據(jù)網(wǎng)電源所在的周期單獨為其中某一電源變換器供電；其網(wǎng)電源輸入部份變道開關(guān)101輸入端101A、輸入端101B與網(wǎng)電源N、L連接，輸入端101A、輸入端101B能同步轉(zhuǎn)換到對應(yīng)輸出端，輸入端101A連接輸出端101C或輸出端101D，且隨網(wǎng)電源周期性轉(zhuǎn)換單獨連接輸出端101C或輸出端101D；輸入端101B連接輸出端101E或輸出端101F，且隨網(wǎng)電源周期性轉(zhuǎn)換單獨連接輸出端101E或輸出端101F；變道開關(guān)101一組輸出端101C、101E與第一電源變換器連接，另一組輸出端101D、101F與第二電源變換器連接；

變道開關(guān)101包括由兩只二極管提供的二極管232、二極管233組合而成單刀式變道開關(guān)；二極管232的P端與二極管233的N端連接，并被連接到網(wǎng)電源的L端，二極管232的N端與第一電源變換器的電源端210C連接，二極管233的P端與第二電源變換器的電源端20D連接，第一電源變換器的電源端20N與第二電源變換器的電源端211C連接，并被連接到網(wǎng)電源的N端。

所述的電源變換部份，由參數(shù)相同的兩組電源變換器組成，包括第一電源變換器和第二電源變換器；電源變換器包括轉(zhuǎn)換調(diào)制部份及能量傳遞部份，所述的能量傳遞部份為高頻變壓器；電源變換器將其轉(zhuǎn)換、調(diào)制為高頻波，利用高頻變壓器實現(xiàn)電氣隔離、電壓轉(zhuǎn)換和能量傳遞；第一電源變換器的電源端102A、電源端104B與變道開關(guān)101的一組輸出端連接，第二電源變換器的電源端103A、電源端105B與網(wǎng)電源輸入部份變道開關(guān)101的另一組輸出端連接。