[实用新型]在线式双机热备电力系统直流操作电源

说明书

本实用新型涉及了一种用于电力系统(变电站、发电站)二次回路直流操作及不停电电源。

目前，电力系统操作电源的充电模块和稳压模块为提高供电可靠性多采用N+1冗余热备方式，单个模块容量小(20A左右)、采用多台并联工作、器件多、并联均流技术复杂、控制繁琐、相对故障率高、可靠性差。

本实用新型的目的是提供一种简单可靠的在线式双机热备方法，使电力系统操作电源的充电模块和稳压模块均为全冗余在线式热备，具有输出容量大(Max100A~300A)、器件少、电路简单、工作可靠的特点。

本实用新型的技术方案是这样实现的，本实用新型三相AC电源经整流器为可调直流电压，对电容进行充电，给控制母线提供一个稳定的直流电压，其特征在于整流器输出可调直流电压，对电容进行充电后，一路连接充电控制器和1LF、C₂滤波器给电池组B进行恒压限流充电；另一路连接输出电压控制器和2LF、C₃滤波器给控制母线提供一个稳定的直流电压。

本实用新型还可以充电控制器和输出电压控制器电路结构相同，均为双机在线式热备，由两个IGBT功率器件T₁、T₂或T₃、T₄组成两个互为备用自动切换的高频开关斩波式直流变换器并联工作。由两套脉宽调制电路输出控制两个IGBT的栅极，两个直流变换器共用一套电压传感器和电流传感器进行闭环反馈，两个IGBT的发射极有稳定的直流电压输出，两个IGBT的发射极连接有一个二极管静态开关D₁或D₂，正常时只有一个IGBT的发射极电压能通过静态开关输出。脉宽调制电路输出的监控系统由一台工业级PLC和触摸式全汉化智能操作显示器IOP组成，工业级PLC与脉宽调制电路相连。

本实用新型与现有技术相比具有输出容量大(Max100A~300A)、器件少、电路简单、工作可靠等优点。

本实用新型的附图说明如下：

图1是本实用新型的电路原理图。

下面结合附图说明对本实用新型作进一步详细的描述：如图1所示，三相AC电源经整流器R获得非稳定、非可调直流电压，对电容C₁进行充电，一路经充电控制器和1LF、C₂滤波器给电池组B进行恒压限流充电；另一路经输出电压控制器和2LF、C₃滤波器给控制母线(±KM)提供一个稳定的直流220V(或110V)电压。充电控制器和输出电压控制器电路结构相同，均为双机在线式热备，由两个IGBT功率器件T₁、T₂(或T₃、T₄)组成两个高频(15KHZ)开关斩波式直流变换器并联工作实现自动切换，互为备用。由两套脉宽调制电路同时控制两个IGBT的栅极(基极)，并且两个直流变换器共用一套电压传感器和电流传感器作为闭环反馈，使两个IGBT的发射极始终有稳定的直流电压输出，只是由于两个IGBT的发射极接有一个二极管最大值选择静态开关D₁(或D₂)使正常时只有一个IGBT的发射极电压能通过静态开关输出，即两个IGBT中只有一个IGBT有工作电流。只有当一个IGBT的基极失去脉宽调制信号或是出现支路熔断器熔断故障，另一个IGBT瞬时通过二极管静态开关送出电流，切换时间仅为二极管的正向导通时间(毫微秒级)，丝毫不会影响充电控制器和输出电压控制器的正常工作。二极管静态开关D₃起充电控制器和输出电压控制器的相互隔离作用，当有输入3AC交流电源时，D₃的阴极电位高于阳极电位，D₃阻断，确保充电控制器和输出电压控制器各自独立工作，互不影响。当交流电源停电时，D₃的阴极电位低于阳极电压，使电池组B瞬间通过D₃放电(仅二极管正向导通时间毫微秒级)，并通过输出电压控制器继续不间断地给控制母线提供稳定的直流电压。由于并联的两个电压变换器可以实现在线自动切换、热备工作，加之IGBT功率器件采用150A~500A/1200V的器件，电流、电压裕度都很大，从而使电源装置的可靠性大大提高。本装置监控系统由一台工业级PLC和触摸式全汉化智能操作显示器(IOP)组成，配有相应的控制程序和监控软件，标准的通讯接口自动完成充电控制，有很高的稳压稳流精度和很低的输出纹波，对充电电压、充电电流、控制母线输出电压电流参数检测、故障监视查询、电源的启停操作和系统状态画面显示，并可适用于无人值守变电站的“四遥”要求，使整个电源系统具有高可靠性、高精度、高稳定性以及操作的简易性、免维护性。