[实用新型]电站(厂)直流电源

说明书

本实用新型涉及一种变电站、发电厂用直流电源装置。

目前运行在电力系统电站、电厂的各种直流电源含有交流、脉冲等多种成份，用它充电给蓄电池带来极大的破坏性；特别是可控硅的应用，给电力网造成严重污染，且不适用于高频等继电保护装置；目前电力系统电站(厂)采用的各制式直流电源，电能的有效利用率均在50％以下，对能源的浪费严重。

本实用新型的目的，就是填补现有技术中的不足，减小电站(厂)直流电源的纹波系数，降低能源损耗，降低对电力网的污染，提高直流电源稳定度，提高电源的可靠性。

本实用新型的目的是通过其主电路、中央处理及保护中心(简称中保器)和辅助电源等三支电路来完成：

1.主电路：3×380伏交流经变压器(BYQ)到整流桥(QS)进行整流，然后经电感(L0)和电容(C0)滤波后得到相应的直流电压UZ，完成了第一次交流→直流的转换。

电力电子新器件绝缘栅双极晶体管(简称开关管)N1、N2、N3、N4和二极管N1、N2、N3、N4分别并联后，按照全桥原理组成全桥式功率转换器(BR)，按对角线位置(N1和N3，N2和N4)分别在中保器(CC)提供的两组相位差为180°且占空比可调的方波驱动下轮流导通和截止，将直流电压UZ变换为高频方波。抗不平衡电容(C2)与高频开关变压器(T1)一次侧串联后，接在开关管(N1，N2)的发射极之间(同时也就是N4，N3的集电极之间)，高频方波借此耦合到变压器(T1)的二次侧。

变压器(T1)二次侧主绕组与二极管(D5，D6)、电感(L1)和电容(C1)以及电流表(M2)，电压表(M1)组成高频全波整流滤波回路输出直流电源，并指示负载电流和输出电压，完成了第二次交流(方波)→直流的转换。

2.变压器(T1)二次侧的电压采样绕组(C+，GND)和电流互感器(H)副绕组电阻(R0)两端的电流采样信号(I+，GND)接入中保器(CC)。中保器(CC)主要提供主电路中全桥式功率转换器(BR)所需的一对相位差为180°的方波驱动电压，并具备软启动、短路保护、过流保护、稳压、限流、和开关管工作状态显示等功能。具体来说：从变压器(T1)送来的采样信号(C+，GND)经二极管(D7)和电容(C4)半波整流滤波后由电位器(V1)的动触点送入中保器(I1)的1、7脚，从电流互感器(H)送来的电流信号(I+，GND)经二极管(D9)和电容(C6)半波整流滤波后由电位器(V2)的动触点送入中保器(I1)的2脚；在中保器(I1)的输出脚9、10得到一对占空比相同、相位差为180°占空比被电压、电流信号双调制的方波E、F。以其中E到全桥之一臂的驱动保护框(Y1)来说明其工作过程：电容(C5)和电阻(R2)构成触发器(I4)的上电触发电路，以便在本实用新型接通交流电源时使驱动器能够正常输出；驱动器(I2)的6脚经二极管接到主电路中开关管(N1)的集电极(G1)以检测主电路的过流或短路信号，检测到的过流、短路信号由驱动器(I2)的2脚经电阻(R3)限流、光耦(I3)隔离送到触发器(I4)的R1脚；触发器(I4)的输出脚Q1经与门(I5)和发光二极管(LED)接地，构成开关管(N1)的过流显示电路；同时，触发器(I4)的输出脚Q1和其它框(Y2，Y3，Y4)中对应的触发器输出脚Q2、Q3、Q4一起经四与门(I6)相与后，由其1脚接至与门(I7)的输入脚，用以确定封锁或打开与门；来自中央处理器(I1)10脚输出的矩形波E，和四与门(I6)的输出脚1一起经与门(I7)相与后，通过限流电阻(R4)送入驱动器(I2)的15脚。驱动器(I2)对其信号进行隔离放大后，由1、3脚输出矩形驱动波以驱动开关管(N1)。驱动器(I2)的3脚经电阻(R5)接至开关管(N1)的栅极(G2)；其1脚接至开关管(N1)的发射极(G1)，而两个反串稳压管(Z1，Z2)和电阻(R6)并连接在开关管(N1)的栅极(G2)和发射极(G3)之间，用以保护开关管本身。以上仅是全桥电路一臂的控制，其它三臂与此类同。

3.辅助电路用于向中保器(CC)提供五组相互独立的直流电源：其中一组提供+12V直流电源给中央处理器；另外四组分别为四个驱动器提供+20V直流电源。因为这些供电电路都是经典电路，而且芯片供电脚也是通用的，故在图中略。

本实用新型与电网的连接：3×380V/50Hz(60Hz)电网系统经开关至主电路的A、B、C、N处，N接中性线，接线简单。

本实用新型的优点在于使用电力电子新器件——绝缘栅双极晶体管，采用开关稳压方式作为电站(厂)直流系统的主、辅电源。具体来说：