專利名稱：高可靠多功能斬波式電穩(wěn)壓裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于電力系統(tǒng)中發(fā)電廠、變電所的直流電源系統(tǒng)的充電穩(wěn)壓裝置。
背景技術(shù)：
發(fā)電廠、變電所的直流電源裝置(直流屏)，在正常狀態(tài)下為繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置、斷路器分閘與合閘等提供工作直流電源；當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，在廠、所用電中斷的情況下，由蓄電池組繼續(xù)供電。充電穩(wěn)壓裝置是直流屏中為蓄電池組充放電、為控制母線提供穩(wěn)定直流供電的核心部件。
目前，以斬波技術(shù)作為電壓電流變換核心技術(shù)的直流屏充電穩(wěn)壓裝置的典型技術(shù)方案，如

圖1所示。工頻交流電源經(jīng)變壓器T隔離并變壓后，由整流橋VC整流變?yōu)橹绷麟娫?；設(shè)該直流電源的電壓平均值為E，正端電位為u，負(fù)端電位為0；負(fù)端作為系統(tǒng)的公共參考點(diǎn)(電路公共地)，并引出連接到負(fù)母線-(控制母線和合閘母線的公共負(fù)母線，相當(dāng)于負(fù)控制母線-WC和負(fù)合閘母線-WOM)；正端電壓u經(jīng)Buck式降壓型斬波器DC1和DC2利用PWM脈寬調(diào)制技術(shù)變換后降低并穩(wěn)定到所需的電壓uC和uK，分別用于給蓄電池組GB充電和給正控制母線(以下簡(jiǎn)稱控制母線)+WC供電；蓄電池組GB的正極引出到正合閘母線(以下簡(jiǎn)稱合閘母線)+WOM，斷路器合閘由蓄電池組GB提供電能；交流電源供電中斷時(shí)，由蓄電池組GB通過(guò)二極管V和斬波器DC2向控制母線+WC繼續(xù)供電，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)控制母線的不間斷直流供電。
該方案的主要不足是有可靠性方面的缺陷。由于電壓E必須大于蓄電池組GB所要求的最高充電電壓，因此電壓u遠(yuǎn)高于母線額定電壓值；由于Buck電路屬非隔離變換裝置，當(dāng)發(fā)生斬波開(kāi)關(guān)管意外擊穿時(shí)將導(dǎo)致斬波器直通，高電壓u將直接加到蓄電池組GB上或控制母線+WC上，導(dǎo)致輸出嚴(yán)重過(guò)壓，此時(shí)只能中斷整個(gè)充電穩(wěn)壓裝置的交流電源供電，使直流屏工作在由蓄電池組供電的事故放電狀態(tài)。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提供一種可避免上述不足的高可靠多功能斬波式充電穩(wěn)壓裝置。
1、本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的T為工頻變壓器，其輸入繞組連接交流電源，其輸出繞組LT1、LT2為兩組相互獨(dú)立、彼此絕緣的繞組，或兩臺(tái)變壓器提供兩組獨(dú)立的輸出繞組，LT1連接整流橋VC1的交流輸入端，LT2經(jīng)串接接觸器KM后連接整流橋VC2的交流輸入端；整流橋VC1的負(fù)輸出端作為本裝置的公共參考點(diǎn)即電路公共地，并將該點(diǎn)引出與直流電源系統(tǒng)的負(fù)母線-相連；整流橋VC1的正輸出端與整流橋VC2的負(fù)輸出端連接，整流橋VC2的正輸出端連接斬波器的輸入端。本發(fā)明仍采用如圖1中所示的斬波器組合典型方案，VC2的正輸出端連接Buck式降壓型斬波器DC1和DC2的輸入端，斬波器DC1的輸出端連接蓄電池組GB的正極，斬波器DC2的輸出端連接控制母線+WC。蓄電池組GB的負(fù)極連接到VC1的負(fù)輸出端即公共參考點(diǎn)。二極管V3的正極連接蓄電池組GB的正極，二極管V3的負(fù)極連接斬波器DC1和DC2的輸入端即整流橋VC2的正輸出端，蓄電池組GB的正極再連接二極管V2的正極，二極管V2的負(fù)極經(jīng)串接空氣開(kāi)關(guān)QF2后連接到合閘母線+WOM。斬波器是功能單元電路，在本發(fā)明原理示意圖中僅以功能方框圖表示，在實(shí)際的拓?fù)溥B接中，其接地端也應(yīng)連接到公共參考點(diǎn)。
工作原理簡(jiǎn)介工頻交流電源經(jīng)變壓器T隔離并變壓后，由其輸出繞組LT1、LT2形成2個(gè)獨(dú)立的交流電源，經(jīng)整流橋VC1、VC2整流后變?yōu)?個(gè)獨(dú)立的直流電源并設(shè)其直流電壓的平均值分別為E1、E2。由電路連接關(guān)系可知這2個(gè)直流電源為順極性串聯(lián)，VC1的正輸出端連接VC2的負(fù)輸出端，VC1的負(fù)輸出端作串聯(lián)后直流電源的負(fù)極并作為系統(tǒng)的公共參考點(diǎn)，VC2正輸出端作串聯(lián)后直流電源的正極；串聯(lián)后的直流電源再給后級(jí)各斬波器供電；設(shè)串聯(lián)后直流電源電壓的平均值為E，則E＝E1+E2；串聯(lián)后直流電源的負(fù)極電位標(biāo)記為0V，正極電位標(biāo)記為u2，VC1與VC2的串聯(lián)點(diǎn)電位標(biāo)記為u1。在正常狀態(tài)下，KM吸合，E＝E1+E2，斬波器具有最高的直流輸入電壓，電壓u2經(jīng)Buck式降壓型斬波器DC1和DC2利用PWM脈寬調(diào)制技術(shù)變換后降低并穩(wěn)定到所需的電壓uC和uK，分別用于給蓄電池組GB充電和給正控制母線供電；當(dāng)發(fā)生斬波開(kāi)關(guān)管意外擊穿故障時(shí)，斬波器輸出將嚴(yán)重過(guò)壓，此時(shí)，通過(guò)本裝置內(nèi)或本裝置外的電壓監(jiān)察裝置或電路發(fā)出控制信號(hào)斷開(kāi)KM，VC2即失去交流輸入電壓，E2＝0，E＝E1(此時(shí)整流橋VC2等效于位于整流橋VC1的正輸出端和斬波器輸入端間的兩個(gè)順向串聯(lián)的二極管，因此u2電壓準(zhǔn)確值為u2＝u1-1.4伏)；把E1設(shè)計(jì)為可直接為控制母線供電的電壓值，則在斷開(kāi)KM后，斬波器的輸出電壓將不會(huì)高于u1，充電穩(wěn)壓裝置可繼續(xù)安全運(yùn)行，為設(shè)備維修爭(zhēng)取了時(shí)間。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，當(dāng)發(fā)生斬波開(kāi)關(guān)管意外擊穿時(shí)，不用中斷整個(gè)充電穩(wěn)壓裝置的交流電源供電，充電穩(wěn)壓裝置可繼續(xù)安全運(yùn)行，為設(shè)備維修爭(zhēng)取了時(shí)間。
以下結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型。
附圖是本實(shí)用新型的電原理圖。
具體實(shí)施方式
T為工頻變壓器，其輸入繞組連接交流電源，其輸出繞組LT1、LT2為兩組相互獨(dú)立、彼此絕緣的繞組(也可用2臺(tái)變壓器提供2組獨(dú)立的輸出繞組)，LT1連接整流橋VC1的交流輸入端，LT2經(jīng)串接接觸器KM后連接整流橋VC2的交流輸入端；整流橋VC1的負(fù)輸出端作為本裝置的公共參考點(diǎn)即電路公共地，并將該點(diǎn)引出與直流電源系統(tǒng)的負(fù)母線-相連；整流橋VC1的正輸出端與整流橋VC2的負(fù)輸出端連接，該連接點(diǎn)再連接二極管V1的正極；二極管V1的負(fù)極經(jīng)串接空氣開(kāi)關(guān)QF1后連接到合閘母線+WOM；整流橋VC2的正輸出端連接斬波器的輸入端。本發(fā)明仍采用如圖1中所示的斬波器組合典型方案，或其它斬波器組合方案，或單斬波器方案，VC2的正輸出端連接Buck式降壓型斬波器DC1和DC2的輸入端，斬波器DC1的輸出端連接蓄電池組GB的正極，斬波器DC2的輸出端連接控制母線+WC。蓄電池組GB的正極再連接二極管V2的正極，二極管V2的負(fù)極經(jīng)串接空氣開(kāi)關(guān)QF2后連接到合閘母線+WOM；蓄電池組GB的負(fù)極連接到VC1的負(fù)輸出端即公共參考點(diǎn)。二極管V3的正極連接蓄電池組GB的正極，二極管V3的負(fù)極連接斬波器DC1和DC2的輸入端即整流橋VC2的正輸出端。斬波器是功能單元電路，在本發(fā)明原理示意圖中僅以功能方框圖表示，在實(shí)際的拓?fù)溥B接中，其接地端也應(yīng)連接到公共參考點(diǎn)。
工作原理簡(jiǎn)介工頻交流電源經(jīng)變壓器T隔離并變壓后，由其輸出繞組LT1、LT2形成2個(gè)獨(dú)立的交流電源，經(jīng)整流橋VC1、VC2整流后變?yōu)?個(gè)獨(dú)立的直流電源并設(shè)其直流電壓的平均值分別為E1、E2。由電路連接關(guān)系可知這2個(gè)直流電源為順極性串聯(lián)，VC1的正輸出端連接VC2的負(fù)輸出端，VC1的負(fù)輸出端作串聯(lián)后直流電源的負(fù)極并作為系統(tǒng)的公共參考點(diǎn)，VC2正輸出端作串聯(lián)后直流電源的正極；串聯(lián)后的直流電源再給后級(jí)各斬波器供電；設(shè)串聯(lián)后直流電源電壓的平均值為E，則E＝E1+E2；串聯(lián)后直流電源的負(fù)極電位標(biāo)記為0V，正極電位標(biāo)記為u2，VC1與VC2的串聯(lián)點(diǎn)電位標(biāo)記為u1。在正常狀態(tài)下，KM吸合，E＝E1+E2，斬波器具有最高的直流輸入電壓，電壓u2經(jīng)Buck式降壓型斬波器DC1和DC2利用PWM脈寬調(diào)制技術(shù)變換后降低并穩(wěn)定到所需的電壓uC和uK，分別用于給蓄電池組GB充電和給正控制母線供電；當(dāng)發(fā)生斬波開(kāi)關(guān)管意外擊穿故障時(shí)，斬波器輸出將嚴(yán)重過(guò)壓，此時(shí)，通過(guò)本裝置內(nèi)或本裝置外的電壓監(jiān)察裝置或電路發(fā)出控制信號(hào)斷開(kāi)KM，VC2即失去交流輸入電壓，E2＝0，E＝E1(此時(shí)整流橋VC2等效于位于整流橋VC1的正輸出端和斬波器輸入端間的兩個(gè)順向串聯(lián)的二極管，因此u2電壓準(zhǔn)確值為u2＝u1-1.4伏)；把E1設(shè)計(jì)為可直接為控制母線供電的電壓值，則在斷開(kāi)KM后，斬波器的輸出電壓將不會(huì)高于u1，充電穩(wěn)壓裝置可繼續(xù)安全運(yùn)行，為設(shè)備維修爭(zhēng)取了時(shí)間。
把電壓u1即2個(gè)串聯(lián)直流電源的中點(diǎn)經(jīng)二極管V1和QF1后引出到合閘母線+WOM，可為合閘母線提供電能以進(jìn)行斷路器合閘，即由LT1和VC1組成的整流電源可兼作合閘電源使用。此時(shí)，E1值及變壓器的容量應(yīng)先按合閘用變壓器的要求設(shè)計(jì)；一般取E1值為1.05～1.1倍母線額定電壓值，該值仍是可直接為控制母線供電的安全電壓值，上述應(yīng)對(duì)過(guò)壓故障的方法仍可使用。
開(kāi)關(guān)QF1和QF2用于選擇是由本裝置作合閘電源還是由蓄電池組作合閘電源，還是由二者同時(shí)作合閘電源；V1、V2為逆止二極管。
交流供電中斷時(shí)，蓄電池組GB通過(guò)二極管V3和斬波器DC2向控制母線+WC繼續(xù)供電，實(shí)現(xiàn)對(duì)控制母線的不間斷直流供電。
在實(shí)際應(yīng)用中，如有些功能用不到，可作簡(jiǎn)化。例如，蓄電池組容量小不作合閘電源使用，可取消V2、QF2支路；不想利用本裝置的合閘整流電源功能，可取消V1、QF1支路。
權(quán)利要求1.一種高可靠多功能斬波式電穩(wěn)壓裝置，它包括斬波器、二極管V3和蓄電池組GB，其特征是工頻變壓器有兩個(gè)相互獨(dú)立、彼此絕緣的輸出繞組LT1、LT2，或兩臺(tái)變壓器提供兩組獨(dú)立的輸出繞組LT1、LT2，LT1連接整流橋VC1的交流輸入端，LT2經(jīng)串接接觸器KM后連接整流橋VC2的交流輸入端，整流橋VC1的負(fù)輸出端作為本裝置的公共參考點(diǎn)即電路公共地，并將該點(diǎn)引出與直流電源系統(tǒng)的負(fù)母線一相連，整流橋VC1的正輸出端與整流橋VC2的負(fù)輸出端連接，整流橋VC2的正輸出端連接斬波器DC1和DC2的輸入端，蓄電池組GB的正極連接二極管V2的正極，二極管V2的負(fù)極經(jīng)串接空氣開(kāi)關(guān)QF2后連接到合閘母線+WOM。
2.按照權(quán)利要求1所述的高可靠多功能斬波式電穩(wěn)壓裝置，其特征是整流橋VC1的正輸出端與整流橋VC2的負(fù)輸出端的連接點(diǎn)，再連接二極管V1的正極，二極管V1的負(fù)極經(jīng)串接空氣開(kāi)關(guān)QF1后連接到合閘母線+WOM。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種高可靠多功能斬波式電穩(wěn)壓裝置，所要解決的技術(shù)問(wèn)題是當(dāng)發(fā)生斬波開(kāi)關(guān)管意外擊穿時(shí)將導(dǎo)致斬波器直通，此時(shí)只能中斷整個(gè)充電穩(wěn)壓裝置的交流電源供電，使直流屏工作在由蓄電池組供電的事故放電狀態(tài)。本實(shí)用新型的要點(diǎn)是變壓器有兩個(gè)相互獨(dú)立、彼此絕緣的輸出繞組分別連接兩個(gè)整流橋的輸入端，整流橋VC1的正輸出端與整流橋VC2的負(fù)輸出端連接，整流橋VC2的正輸出端連接斬波器DC1和DC2的輸入端。本實(shí)用新型的積極效果是當(dāng)發(fā)生斬波開(kāi)關(guān)管意外擊穿時(shí)，不用中斷整個(gè)充電穩(wěn)壓裝置的交流電源供電，充電穩(wěn)壓裝置可繼續(xù)安全運(yùn)行，為設(shè)備維修爭(zhēng)取了時(shí)間。本實(shí)用新型適合在發(fā)電廠、變電所中做直流電源使用。
文檔編號(hào)H02M7/02GK2676490SQ20042003015
公開(kāi)日2005年2月2日 申請(qǐng)日期2004年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月16日
發(fā)明者李志東 申請(qǐng)人:李志東