智能高頻開關電源整流模塊的製作方法
2023-12-09 10:11:41 1
專利名稱：智能高頻開關電源整流模塊的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種智能高頻開關電源整流模塊，是運用於電力行業變電站的直流電源應急裝置。
背景技術：
變電站作為電網重要匯流節點和能源傳輸分配中轉站，其安全穩定運行關係到供電可靠性和電網安全性，涉及千家萬戶用電利益。變電站直流電源系統是變電站繼電保護等二次設備重要電源提供者，其運行可靠與否，直接關係到變電站安全穩定運行。目前配置的變電站直流應急電源，由於沒有直流不間斷供電能力，只能作為簡單直流充電裝置使用，不能使用於變電站蓄電池組檢修或更換場合，並且目前變電站在運直流系統充電裝置都是N+1配置，配置的變電站直流應急電源幾無作用。 根據變電站直流系統的運行維護需要，在現有變電站直流系統基礎上，在變電站直流系統各種異常、事故情況下，增加應急完善性和可靠性，從而實現變電站直流系統的安全穩定運行，變得尤其重要。變電站的直流電源應急裝置，應符合變電站直流設備發展需要和安全穩定需要，移動、操作方便，具備一定的先進性，縮短直流系統停電時間，保證變電站安全穩定運行。主要適用於以下狀況1、當直流蓄電池組更換時；2、當直流蓄電池組充放電試驗時；當直流系統充電裝置故障時。當發生以上三種狀況時，變電站內繼電保護等二次設備可通過直流應急裝置進行不間斷直流供電，不間斷供電時間應滿足變電站內各種繼電保護正確動作的所需要的整個時間。國外暫未見到體積較小、移動方便、重量輕並且適用於變電站使用的直流系統應急同類裝置。國內變電站直流應急裝置有兩種，一種是普通直流應急充電裝置，該類裝置只能應急變電站直流系統充電機異常情況，不適用於變電站蓄電池組異常、檢修和更換情況，並且目前變電站運行的直流系統充電裝置都是N+1配置，該類型直流應急電源裝置實用性不高；另一種是簡化版直流系統，配置與變電站類似的全套蓄電池，一般充電裝置與蓄電池組分開，體積大，重量重，適用非常不方便，適用局限性也很大。智能高頻開關電源主要由主監控單元、配電模塊、交流配電單元、整流模塊等組成，各個監控單元受主監控單元的管理和控制，通過通信線將各個監控單元採集的信息送給主監控統一管理，主監控顯示直流系統各種信息，用戶也可以觸摸顯示屏查詢信息及操作，信息還可以接入到遠程監控系統中，除了交流監控、直流監控、開關量監控等基礎單位夕卜，還配置了絕緣監測、降壓裝置、電池巡檢等功能單元，以達到對直流開關電源進行全面監控。
發明內容
本發明的目的在於提供一種智能聞頻開關電源整流|旲塊，該整流|旲塊是智能聞頻開關電源中的一個重要部分，是將整流和充電兩項功能結合於一體的整流模塊，有效完成整流作用，保證開關電源的直流電壓輸出和工作時電壓輸出的穩定狀況。本發明的技術解決方案是該整流模塊包括主控器、過防雷處理和濾波電路、整流電路、無源PFC校正電路、DC/DC變換電路、過壓過流及短路保護電路、過溫保護電路、通信接口電路、信息採樣反饋電路、平滑濾波電路和輸出保護電路，在主控器上連接DC/DC變換電路、過壓過流及短路保護電路、過溫保護電路、通信接口電路、信息採樣反饋電路，DC/DC變換電路的輸入端依次連接無源PFC校正電路、整流電路、過防雷處理和濾波電路，DC/DC變換電路的輸出端依次連接平滑濾波電路、輸出保護電路，整體連接構成整流模塊；其中，所述的無源PFC校正電路包括二極體、電阻、濾波電容和電感，由二極體連接組成整流橋堆，整流橋堆的輸入端與輸出端之間並聯濾波電容和電阻，整流橋堆和濾波電容之間連接電感；其中，所述的DC/DC變換電路包括變壓器、電感器、整流二極體、續流二極體、開關二極體、電容和電阻，變壓器的輸入端分別連接開關二極體，變壓器的輸出端並聯續流二極體、電容和電阻，續流二極體、電容之間連接電感器，變壓器、續流二極體之間連接整流二極 管。工作時，兩路市電(交流)經過交流切換裝置輸入一路交流，給各個整流模塊供電，整流模塊將輸入單相交流電轉換為直流電，給備用電源(蓄電池)充電，同時也給合閘母線負載供電，另外合閘母線通過降壓電路給控制母線供電；整流模塊工作時，通過過防雷處理和濾波電路對輸入的單相交流進行處理，經過處理的單相交流經過整流電路和無源PFC校正電路後轉換成高壓直流，高壓直流經過DC/DC變換電路再次轉換成可變的直流電壓輸出。本發明具有以下優點
1、整流模塊將整流和充電兩項功能結合於一體，將輸入的交流(220V、50Hz)變換成額定的直流輸出(10A/230V)；
2、輸出電壓過高會對用電設備造成重大事故，為杜絕此類事故的發生，在模塊內部設有過壓保護電路，當出現過壓後模塊自動鎖定，同時模塊的故障指示燈亮，模塊自動退出工作狀態，從而不會影響到整個系統的正常運行；
3、每個整流模塊的輸出功率受到限制，輸出的電流不能過大，對每個模塊的輸出電流最大限制為額定輸出電流的I. 2倍，如果超出負載，模塊自動調低輸出電壓以達到保護模塊的功能；
4、輸出短路時模塊在瞬間把輸出電壓拉低到零，限制短路電流在限流點之下，此時模塊輸出功率很小，以達到保護模塊的目的，這樣模塊長期可以長期工作在短路狀態而不至於損壞，同時當故障排除後模塊可以自動恢復工作；
5、每個模塊內部均有並聯保護電路，可以保證模塊發生故障時自動退出系統，從而不影響其他正常模塊的工作；
6、模塊的過溫保護主要是保護大功率變流器件，這些器件的結溫和電流過載能力均有安全極限值，正常工作的情況下，系統設計留有足夠餘量，但在一些特殊條件下，如環境溫度過高、風機停轉燈情況下，模塊檢測散熱器溫度超過一定值時，就會自動關機保護，當溫度降低到能夠正常工作的溫度值時模塊才自動啟動；
7、過流保護主要是保護大功率變流器件，在變流的每一個周期，如果通過的電流超過器件承受的電流，模塊就會關閉功率器件，以達到保護功率器件的目的；8、模塊的電壓調節主要是指輸出電壓的調節，在模塊的輸出端設有電壓調節電位器，當模塊和監控單元相連接時，輸出電壓也可以由監控系統設定，這時電位器調節無效；
9、模塊的測量功能主要是測量模塊的輸出電壓和電流以及模塊的工作狀態，並通過LCD顯示，可以使用戶直觀方便的了解模塊和系統的工作狀態；
10、遙控控制模塊的開/關機狀態，以及備用電源(蓄電池)的均/浮充狀態；遙調對輸出電壓和輸出電流的調節控制；遙測可以在模塊工作時測量輸出電流和輸出電壓的值；遙信通過遠程監控監測模塊的工作狀態。
圖I為本發明的電路原理框圖。圖2為圖I的無源PFC校正電路原理圖。 圖3為圖I的DC/DC變換電路原理圖。圖4為本發明的控制原理圖。
具體實施例方式如圖1-3所示，該整流模塊包括主控器、過防雷處理和濾波電路、整流電路、無源PFC校正電路、DC/DC變換電路、過壓過流及短路保護電路、過溫保護電路、通信接口電路、信息採樣反饋電路、平滑濾波電路和輸出保護電路，主控器上連接DC/DC變換電路、過壓過流及短路保護電路、過溫保護電路、通信接口電路、信息採樣反饋電路，DC/DC變換電路的輸入端依次連接無源PFC校正電路、整流電路、過防雷處理和濾波電路，DC/DC變換電路的輸出端依次連接平滑濾波電路、輸出保護電路，整體連接構成整流模塊；其中，所述的無源PFC校正電路包括二極體、電阻、濾波電容和電感，由二極體連接組成整流橋堆，整流橋堆的輸入端與輸出端之間並聯濾波電容和電阻，整流橋堆和濾波電容之間連接電感；其中，所述的DC/DC變換電路包括變壓器、電感器、整流二極體、續流二極體、開關二極體、電容和電阻，變壓器的輸入端分別連接開關二極體，變壓器的輸出端並聯續流二極體、電容和電阻，續流二極體、電容之間連接電感器，變壓器、續流二極體之間連接整流二極體。如圖1-4所示，工作時，兩路市電(交流)經過交流切換裝置輸入一路交流，給各個整流模塊供電，整流模塊將輸入單相交流電轉換為直流電，給備用電源(蓄電池)充電，同時也給合閘母線負載供電，另外合閘母線通過降壓電路給控制母線供電；整流模塊工作時，通過過防雷處理和濾波電路對輸入的單相交流進行處理，經過處理的單相交流經過整流電路和無源PFC校正電路後轉換成高壓直流，高壓直流經過DC/DC變換電路再次轉換成可變的直流電壓輸出。
權利要求
1.智能高頻開關電源整流模塊，其特徵是該整流模塊包括主控器、過防雷處理和濾波電路、整流電路、無源PFC校正電路、DC/DC變換電路、過壓過流及短路保護電路、過溫保護電路、通信接口電路、信息採樣反饋電路、平滑濾波電路和輸出保護電路，在主控器上連接DC/DC變換電路、過壓過流及短路保護電路、過溫保護電路、通信接口電路、信息採樣反饋電路，DC/DC變換電路的輸入端依次連接無源PFC校正電路、整流電路、過防雷處理和濾波電路，DC/DC變換電路的輸出端依次連接平滑濾波電路、輸出保護電路，整體連接構成整流模塊；其中，所述的無源PFC校正電路包括二極體、電阻、濾波電容和電感，由二極體連接組成整流橋堆，整流橋堆的輸入端與輸出端之間並聯濾波電容和電阻，整流橋堆和濾波電容之間連接電感；其中，所述的DC/DC變換電路包括變壓器、電感器、整流二極體、續流二極體、開關二極體、電容和電阻，變壓器的輸入端分別連接開關二極體，變壓器的輸出端並聯續流二極體、電容和電阻，續流二極體、電容之間連接電感器，變壓器、續流二極體之間連接整流二極體。
全文摘要
本發明公開了智能高頻開關電源整流模塊，在主控器上連接DC/DC變換電路、過壓過流及短路保護電路、過溫保護電路、通信接口電路、信息採樣反饋電路，DC/DC變換電路的輸入端依次連接無源PFC校正電路、整流電路、過防雷處理和濾波電路，DC/DC變換電路的輸出端依次連接平滑濾波電路、輸出保護電路，整體連接構成整流模塊。該整流模塊是智能高頻開關電源的一個重要部分，將整流和充電兩項功能結合於一體，有效完成整流作用，保證開關電源的直流電壓輸出和工作時電壓輸出的穩定狀況。
文檔編號H02M7/219GK102843052SQ201210344559
公開日2012年12月26日 申請日期2012年9月18日 優先權日2012年9月18日
發明者付聰, 丁嵬 申請人:江蘇省電力公司洪澤縣供電公司, 江蘇省電力公司, 國家電網公司