一種檢修電源輸出裝置的製作方法
2023-05-05 16:36:26
本發明涉及電力系統技術領域，尤其涉及一種檢修電源輸出裝置。
背景技術：
近年來，隨著變電站內各專業的技改、修理等項目的新增，入站施工項目增多，檢修電源在各種站內地點頻繁使用。獲取檢修電源的方式一般以從站內檢修箱引接電纜為主，存在以下弊端：
一方面，站內所設置的檢修電源箱位置有限而固定，未能覆蓋站內所有地點，使用箱內電源往往需要使用長距離的電纜引接，給現場施工帶來不便。尤其當施工現場位於變電站樓頂、圍牆等偏僻位置時，引接電源將十分困難。
另一方面，借鑑歷史發生的變電站外來施工單位使用檢修電源安全事故經驗，究其原因為引接檢修電源的長距離電纜與變壓器進線距離過近，產生感應電壓而導致電纜放電。這說明引接檢修電源的長距離電纜易與其他帶電設備產生感應電壓，產生安全風險；另外，電纜的拖曳、纏繞、絕緣破損也可能會帶來施工現場的人身、設備安全風險等。
最後，部分老式檢修電源箱內開關存在絕緣損壞、漏電保護功能失效的風險，一旦施工現場發生短路故障，將導致箱內開關甚至站用電進線開關越級跳閘的情況，使得站用電母線面臨失壓的風險。
技術實現要素：
本發明所要解決的技術問題在於，提供一種結構簡單、引接靈活、運行可靠的檢修電源輸出裝置。
為了解決上述技術問題，本發明提供一種檢修電源輸出裝置，包括：
供電電路，用於提供12V直流電壓作為初始電壓；
推挽式升壓電路，用於將供電電路輸出的12V直流電壓變換為110V直流電壓並輸出；
升壓斬波電路，用於將推挽式升壓電路輸出的110V直流電壓變換為345V直流電壓；
逆變電路，用於將由升壓斬波電路升壓後的345V直流電壓變換為380V交流電壓並輸出。
其中，所述供電電路包括並聯的兩組磷酸鐵鋰蓄電池，每組由4節額定電壓為3V的磷酸鐵鋰蓄電池串聯而成。
其中，所述供電電路前後串聯100A熔斷器，用於在輸出電流超出100A時熔斷以保護蓄電池。
其中，所述12V直流電壓被引接至KM1接觸器輸出。
其中，所述推挽式升壓電路包括：
推挽式升壓變換電路，其進一步包括開關元器件MOS管、高頻變壓器及第一PWM調製電路，用於通過所述開關元器件MOS管的交替關斷，將所述供電電路輸出的12V直流電壓變換為高頻方波交流電壓；
單相橋式全控整流電路，用於將所述高頻方波交流電壓整流為110V直流方形波電壓。
其中，所述推挽式升壓電路還包括：
電感與電容組成的LC吸收網絡，用以抑制MOS管集電極電壓尖峰，並通過所述電容輸出所述110V直流方形波電壓。
其中，所述110V直流電壓被引接至KM2接觸器開關輸出。
其中，所述升壓斬波電路包括電感、MOS管、二極體和電容器。
其中，所述逆變電路包括：
三相電壓型逆變電路，其進一步包括IGBT管、二極體及第二PWM調製電路，用於將所述升壓斬波電路輸出的345V直流電壓升壓逆變至380V交流電壓，並引接至隔離變壓器。
其中，所述逆變電路還包括：
隔離變壓器，用於將所述380V交流電壓通過輸出開關3ZK引接至KM3開關輸出。
本發明實施例的有益效果在於：
本發明可提供DC12V、 DC110V、 AC380V共3種電壓等級作為輸出，可滿足90%以上變電站施工負荷需要，且使用安全靈活；
本發明避免了長距離引接電纜的環節，縮短施工作業的開工時間：目前由於變電站內臨時電源接入規定所要求，臨時電源的接入必須履行開關特性測試、管理人員籤字等手續，確保安全作業的同時也延長了施工作業的開工時間，而本裝置的使用，將免去引接電纜的環節，從而縮短開工時間，提高了作業效率；此外還避免了因檢修電源引接導致站用電越級跳閘的風險；
本發明為移動式裝置，故而可以隨施工地點放置，無論施工地點位於高處的主控樓樓頂或變電站圍牆、大門等偏僻處，均可使用裝置供電，靈活便捷；
本發明的裝置迴路簡易，裝置輕便易於攜帶，且器件故障率低、運行可靠性較高，可作為變電站內固定式檢修箱供電的有力補充，克服了傳統方式的弱點，提高了施工現場的安全水平，保障了站用電源的可靠運行；
本發明還可推廣至普通民用電力行業需使用以上電壓等級移動電源的場合，具有廣泛的應用及推廣價值。
附圖說明
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
圖1是本發明實施例一種檢修電源輸出裝置的結構框圖。
圖2是本發明實施例中供電電路的具體結構示意圖。
圖3是本發明實施例中推挽式升壓電路的具體結構示意圖。
圖4是本發明實施例中升壓斬波電路的具體結構示意圖。
圖5是本發明實施例中逆變電路的具體結構示意圖。
圖6是本發明實施例一種檢修電源輸出裝置的具體結構示意圖。
具體實施方式
以下各實施例的說明是參考附圖，用以示例本發明可以用以實施的特定實施例。
請參照圖1所示，本發明實施例提供一種檢修電源輸出裝置，包括：
供電電路，用於提供12V直流電壓作為初始電壓；
推挽式升壓電路，用於將供電電路輸出的12V直流電壓變換為110V直流電壓並輸出；
升壓斬波電路，用於將推挽式升壓電路輸出的110V直流電壓變換為345V直流電壓；
逆變電路，用於將由升壓斬波電路升壓後的345V直流電壓變換為380V交流電壓並輸出。
即本實施例檢修電源輸出裝置包括3個電壓變換電路，提供3種輸出電壓。由供電電路提供DC12V電壓作為初始電壓（第一輸出電壓），由於現今變電站站用電負荷中，絕大部分直流負荷電壓等級為DC110V、交流負荷為AC380V，故推挽式升壓電路以輸出DC110V作為第二輸出電壓，以供給絕大部分直流負荷及本裝置所有迴路中PWM調製電路電源。升壓斬波電路將110V直流電壓變換為345V直流電壓，作為逆變電路的輸入，逆變電路將345V直流電壓變換為380V交流電壓，作為第三輸出電壓，以滿足絕大部分交流負荷的需求。
請參照圖2所示，具體地，為保障可靠性，供電電路包括並聯的兩組磷酸鐵鋰蓄電池，每組由4節磷酸鐵鋰蓄電池串聯而成。每節電池單體額定容量為100安時（Ah），額定電壓為DC 3V，串聯後通過手動輸出開關1ZK可穩定輸出DC 12V電壓。磷酸鐵鋰蓄電池組與傳統鉛酸蓄電池相比，能量比為後者的4-5倍，具有體積小，重量輕的優點；蓄電池組前後串聯100A熔斷器R1-R4，當輸出電流超出100A時，熔斷器熔斷以保護蓄電池組；將DC 12V電壓引接至KM1接觸器，可獲得第一輸出電壓（DC 12V）。
推挽式升壓電路將由供電電路輸出的DC12V作為本電路的電壓輸入，完成DC12V至DC110V的變換。本實施例中的推挽式升壓電路如圖3所示，開關元器件MOS管Q1、Q2、高頻變壓器T1及PWM調製電路組成推挽式升壓變換電路，通過開關元器件MOS管Q1、Q2的交替關斷，將輸入電壓DC12V變換為高頻方波交流電壓。二極體D1-D4形成單相橋式全控整流電路，將高頻方波交流電壓整流為直流方形波電壓DC110V。L1與C6組成LC吸收網絡，用以抑制MOS管集電極電壓尖峰。通過C6輸出高頻方形波電壓DC110V，將DC110V電壓引接至KM2接觸器開關，可獲得第二輸出電壓。
本電路的原理為：
（1）當0≤t≤t1，Q1導通，Q2截止，有：
（1）
（2）
其中，N2為W2的匝數。
（2）當t1≤t≤t2時，Q1，Q2截止。
（3）當t2≤t≤t3時，Q1截止，Q2導通，有：
（3）
故
（4）當t3≤t≤t4時，Q1，Q2截止。
因此，輸出電壓U3是幅值為的交流方波，經全橋整流後得幅值為的高頻方波電壓。通過調節功率開關Q1、Q2的佔空比，達到輸出電壓有效值的調節。
請參照圖4所示，升壓斬波電路包括電感L2、MOS管V3、二極體D1、電容器C7，共同組成升壓型DC/DC變換器，將DC110V升壓至約DC345V。
其電路原理為：
MOS管V3導通時，輸入電壓Ui加在電感L2上，電感L2由輸入電壓Ui勵磁，導通期間，磁通增加量為；開關斷開時，由於電感電流連續，二極體變為導通狀態，電壓（Uo-Ui）與開關導通時方向相反加到電感L2上，電感L2消磁，開關斷開期間磁通減少量為。穩定狀態時，電感的磁通增加量與減少量相等，則升壓型變換器的電壓變比小於1。由於變比小於1，故輸出電壓總高於輸入電壓，即為升壓變換器。
其中，
故可以通過調節ton+toff與toff的比值來調節輸出電壓Uo。
為了精確獲得後續逆變電路AC 380V幅值的輸出，在升壓斬波電路中，可將原始輸入電壓DC110V升壓至DC345V以作為後續逆變電路的輸入。
請再參照圖5所示，逆變電路將升壓斬波電路輸出的DC345V電壓作為本電路的電壓輸入。IGBT管BG1-BG6、二極體Q5-Q10及PWM調製電路組成三相電壓型逆變迴路，共同將DC345V升壓逆變至AC380V，引接至隔離變壓器T2。隔離變壓器T2輸出電壓AC380V通過輸出開關3ZK引接至KM3開關，可獲得第三輸出電壓。
通過上述說明可知，實施本發明實施例，具有如下有益效果：
本發明可提供DC12V、 DC110V、 AC380V共3種電壓等級作為輸出，可滿足90%以上變電站施工負荷需要，且使用安全靈活；
本發明避免了長距離引接電纜的環節，縮短施工作業的開工時間：目前由於變電站內臨時電源接入規定所要求，臨時電源的接入必須履行開關特性測試、管理人員籤字等手續，確保安全作業的同時也延長了施工作業的開工時間，而本裝置的使用，將免去引接電纜的環節，從而縮短開工時間，提高了作業效率；此外還避免了因檢修電源引接導致站用電越級跳閘的風險；
本發明為移動式裝置，故而可以隨施工地點放置，無論施工地點位於高處的主控樓樓頂或變電站圍牆、大門等偏僻處，均可使用裝置供電，靈活便捷；
本發明的裝置迴路簡易，裝置輕便易於攜帶，且器件故障率低、運行可靠性較高，可作為變電站內固定式檢修箱供電的有力補充，克服了傳統方式的弱點，提高了施工現場的安全水平，保障了站用電源的可靠運行；
本發明還可推廣至普通民用電力行業需使用以上電壓等級移動電源的場合，具有廣泛的應用及推廣價值。
以上所揭露的僅為本發明較佳實施例而已，當然不能以此來限定本發明之權利範圍，因此依本發明權利要求所作的等同變化，仍屬本發明所涵蓋的範圍。