[发明专利]基于IGBT串联的高压脉冲叠加直流电场发生器

摘要

本发明提供一种基于IGBT串联的高压脉冲叠加直流电场发生器，该装置通过IGBT单管串联电路产生双极性高压脉冲，并通过叠加电路在前述IGBT单管串联电路产生的双极性高压脉冲基础上叠加高压直流。将前述基于IGBT串联的高压脉冲叠加直流电场发生器产生的复合电压作用于拥有正、负极板的净油装置后，将在正、负极板间产生直流陡脉冲复合电场。双极性陡脉冲电场所具有的丰富频率成分将能够作用于多种胶体杂质微粒上，使之产生往复运动而脱离油分子，然后在高压直流电场作用下向极板作定向运动，并被吸附在极板上，从而净化劣化变压器油。

主权项

一种基于IGBT串联的高压脉冲叠加直流电场发生器，其特征在于：包括电源系统（1）、双极性高压脉冲形成系统（2），直流陡脉冲叠加电路（3），信号转换系统（4），同步触发模块（5）和负载（6），以及若干IGBT单管模块；所述电源系统（1）包括市电电源（1‑1），以及由所述市电电源（1‑1）供电的高压直流模块（1‑2）、双极性高压直流模块（1‑3）和开关电源（1‑4）；所述高压直流模块（1‑2）产生并输出不高于+20kV的高压直流电；所述双极性高压直流模块（1‑3）产生并通过正极性输出端输出一路不高于+12kV的高压直流电，同时，产生并通过负极性输出端输出一路不高于‑12kV的高压直流电，所述正极性输出端和负极性输出端输出的电压绝对值相等；所述开关电源（1‑4）产生并输出15V的直流电；每一个所述IGBT单管模块包括一个IGBT单管（10）、DC－DC模块(7)、光/电转换器(8)、开关驱动器(9)和栅极保护电路(11),所述DC－DC模块(7)接收电源系统(1)中开关电源（1‑4）输入的直流电，所述DC－DC模块(7)的输出端向所述开关驱动器(9)和光/电转换器(8)的电源端供电；所述光/电转换器(8)接收到光信号时，输出控制信号到开关驱动器(9)的控制端；所述开关驱动器(9)接收到控制信号时，输出驱动信号到IGBT单管（10）的栅极；所述栅极保护电路(11)输入端通过电路接线与IGBT单管（10）的栅极连接，所述栅极保护电路(11)输出端通过电路接线与IGBT单管（10）的输出端连接；所述双极性高压脉冲形成系统（2）包括充电电阻（R1）、正极性脉冲充电开关（2‑1）、正极性脉冲回路电容器（C1）和正极性脉冲放电开关（2‑2）；所述正极性脉冲充电开关（2‑1）包括N个串联的IGBT单管模块，所述正极性脉冲放电开关（2‑2）包括N个串联的IGBT单管模块,N为正整数；所述正极性脉冲充电开关（2‑1）中：第一个IGBT单管模块中的IGBT单管（10）的输入端是所述正极性脉冲充电开关（2‑1）的输入端，第N个IGBT单管模块的IGBT单管（10）的输出端是所述正极性脉冲充电开关（2‑1）的输出端；所述正极性脉冲放电开关（2‑2）中：第一个IGBT单管模块中 的IGBT单管（10）的输入端是所述正极性脉冲放电开关（2‑2）的输入端，第N个IGBT单管模块中的IGBT单管（10）的输出端是所述正极性脉冲放电开关（2‑2）的输出端；所述充电电阻（R1）的一端与双极性高压直流模块（1‑3）的正极性输出端连接以获取充电电源，充电电阻（R1）的另一端与正极性脉冲充电开关（2‑1）的输入端连接；所述正极性脉冲充电开关（2‑1）的输出端与正极性脉冲回路电容器（C1）的一端连接，所述正极性脉冲回路电容器（C1）的另一端则与大地连接；所述正极性脉冲放电开关（2‑2）的输入端与所述正极性脉冲充电开关（2‑1）的输出端连接；所述双极性高压脉冲形成系统（2）还包括充电电阻（R2）、负极性脉冲充电开关（2‑3）、负极性脉冲回路电容器（C2）和负极性脉冲放电开关（2‑4）；所述负极性脉冲充电开关（2‑3）包括N个串联的IGBT单管模块，负极性脉冲放电开关（2‑4）包括N个串联的IGBT单管模块,N为正整数；所述负极性脉冲充电开关（2‑3）中：第一个IGBT单管模块中的IGBT单管（10）的输入端是所述负极性脉冲充电开关（2‑3）的输入端，第N个IGBT单管模块的IGBT单管（10）的输出端是所述负极性脉冲充电开关（2‑3）的输出端；所述负极性脉冲放电开关（2‑4）中：第一个IGBT单管模块中的IGBT单管（10）的输入端是所述负极性脉冲放电开关（2‑4）的输入端，第N个IGBT单管模块中的IGBT单管（10）的输出端是所述负极性脉冲放电开关（2‑4）的输出端；所述充电电阻（R2）的一端与双极性高压直流模块（1‑3）的负极性输出端连接以获取充电电源，充电电阻（R2）的另一端与负极性脉冲充电开关（2‑3）的输入端连接；所述负极性脉冲充电开关（2‑3）的输出端与负极性脉冲回路电容器（C2）的一端连接，所述负极性脉冲回路电容器（C2）的另一端则与大地连接；所述负极性脉冲放电开关（2‑4）的输入端与所述负极性脉冲充电开关（2‑3）的输出端连接；所述直流陡脉冲叠加电路（3）包括电阻Ⅰ（R3）、电阻Ⅱ（R4）和耦合电容（C）；所述电阻Ⅰ（R3）包括A、B两端，电阻Ⅱ（R4） 包括C、D两端，耦合电容（C）包括E、F两端；所述电阻Ⅰ（R3）的A端接收来自高压直流模块（1‑2）输出的不高于+20kV的高压直流电；电阻Ⅰ（R3）的B端与耦合电容（C）的E端连接，所述耦合电容（C）的F端与所述正极性脉冲放电开关（2‑2）输出端和负极性脉冲放电开关（2‑4）的输出端连接在一起；所述电阻Ⅱ（R4）的C端与电阻Ⅰ（R3）的B端连接，所述电阻Ⅱ（R4）的D端与负载（6）的一极连接，所述负载（6）的另一极接地；所述信号转换系统（4）包括电/光转换器；所述电/光转换器得电时输出的光信号通过光纤传递给所有IGBT单管模块的光/电转换器(8)；所述IGBT单管模块的光/电转换器(8)接收到光信号后，向开关驱动器（9）输出电信号，使得开关驱动器（9）向IGBT单管（10）传递驱动信号，所述驱动信号控制IGBT单管模块的IGBT单管（10）的通/断。