[發明專利]升壓裝置及串聯型變壓器裝置

在審

• 申請號: 201410338420.0
• 申請日: 2014-07-16
• 公開（公告）號: CN105099212A
• 公開（公告）日: 2015-11-25
• 發明（設計）人: 林東穎;鄭明憲;葉宇展
• 申請（專利權）人: 財團法人工業技術研究院
• 主分類號: H02M5/10
• 分類號: H02M5/10
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 陳小雯

技術領域

本發明涉及一種電力供應裝置，且特別涉及一種升壓裝置及串聯型變壓器裝置。

背景技術

在一些機電裝置中，需要配置升壓裝置以便提供高壓電。舉例來說，介電質放電系統(DielectricDischargeSystem)中可能會配置有升壓裝置。此介電質放電系統為大氣等離子(plasma)應用之一，而大氣等離子產生器的開發趨勢朝向大面積且高功率發展。目前介電質放電技術已被廣泛使用于各產業上，包含：光電與半導體產業、汽車零組件、粘著之前處理產業等，其優勢為大型化與可快速量產。此介電質放電系統可以應用于臭氧產生器、表面改質或等離子干蝕刻等。因介電質放電系統點燃需要較高電壓(約20k～30kVp-p)，因此需要利用升壓裝置將換流器的輸出電壓提升。

升壓裝置的常見實施方式是利用單一個高壓變壓器將換流器的輸出電壓提升。圖1是說明利用單一個高壓變壓器110實現升壓裝置100的電路示意圖。高壓變壓器110的初級側繞組(primary-sidewinding)的第一端與第二端分別耦接至交流電源10的第一輸出端與第二輸出端。高壓變壓器110的次級側繞組(secondary-sidewinding)的第一端與第二端分別耦接至負載20的第一電源端與第二電源端。在此假設高壓變壓器110的初級側繞組匝數N1為50，而高壓變壓器110的次級側繞組匝數N2為1250。因此，升壓裝置100形成了單一級25倍高壓變壓器電路，而將輸入電壓V1(即交流電源10的輸出電壓)直接升壓到所需要的輸出電壓V2＝24kVp-p，其中Vp-p表示峰對峰電壓值。

圖2是說明圖1所示升壓裝置100的輸入電壓V1與輸出電壓V2的波形示意圖。在圖2所示波形圖中，橫軸表示時間，而縱軸表示電壓。請參照圖1與圖2，由于高壓變壓器110的漏感、高壓變壓器110的初級側繞組的寄生電容CA與高壓變壓器110的次級側繞組的寄生電容CB的關系，圖1所示升壓裝置100的輸入電壓V1與輸出電壓V2的波形如圖2所示，其中輸入電壓V1與輸出電壓V2均為交流電。單級高壓變壓器110所構成的升壓裝置100主要因為變壓器次級側線匝圈數過高的關系，使得變壓器寄生元件效應變得顯著而無法容忍，進而造成輸出失真情況。

變壓器110的能量消耗原因為變壓器寄生元件(例如寄生電容和/或感應電感)所造成。如果利用單一個高壓變壓器110執行升壓功能，容易因單一個高壓變壓器110里面線圈間的跨壓過大關系，使得寄生電容與感應電感的影響/效應變得顯著而無法容忍。所述寄生電容與感應電感會影響高壓變壓器次級側(secondary-side)的輸出波形失真。

發明內容

本發明提供一種升壓裝置及串聯型變壓器裝置，可有效降低變壓器里面線圈間的跨壓。

本發明的實施例提出一種串聯型變壓器裝置。串聯型變壓器裝置包含有多個變壓器。這些變壓器中的第一個變壓器的初級側繞組(primary-sidewinding)的第一端與第二端分別耦接至所述串聯型變壓器裝置的第一輸入端與第二輸入端。第一個變壓器的第一次級側繞組(firstsecondary-sidewinding)的第一端耦接至所述串聯型變壓器裝置的第一輸出端。這些變壓器中的第i個變壓器的第一次級側繞組的第一端耦接至這些變壓器中的第i-1個變壓器的第一次級側繞組的第二端，其中i為大于1的整數。第i個變壓器的初級側繞組的第一端與第二端分別耦接至第i-1個變壓器的第二次級側繞組(secondsecondary-sidewinding)的第一端與第二端。

本發明的實施例提出一種升壓裝置，其包含有換流器以及串聯型變壓器裝置。串聯型變壓器裝置包括多個變壓器。這些變壓器中的第一個變壓器的初級側繞組的第一端與第二端分別耦接至所述換流器的第一輸出端與第二輸出端。第一個變壓器的第一次級側繞組的第一端耦接至所述串聯型變壓器裝置的第一輸出端。這些變壓器中的第i個變壓器的第一次級側繞組的第一端耦接至這些變壓器中的第i-1個變壓器的第一次級側繞組的第二端，其中i為大于1的整數。第i個變壓器的初級側繞組的第一端與第二端分別耦接至第i-1個變壓器的第二次級側繞組的第一端與第二端。

在本發明公開的一實施例中，上述變壓器的數量為N。這些變壓器中的第N個變壓器的初級側繞組的第一端與第二端分別耦接至這些變壓器中的第N-1個變壓器的第二次級側繞組的第一端與第二端。第N個變壓器的第一次級側繞組的第一端耦接至第N-1個變壓器的第一次級側繞組的第二端。第N個變壓器的第一次級側繞組的第二端耦接至所述串聯型變壓器裝置的第二輸出端。