專利名稱：智能高頻開關(guān)電源整流模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
智能高頻開關(guān)電源整流模塊技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及一種智能高頻開關(guān)電源整流模塊，是運(yùn)用于電力行業(yè)變電站的直 流電源應(yīng)急裝置。
背景技術(shù)：
[0002]變電站作為電網(wǎng)重要匯流節(jié)點(diǎn)和能源傳輸分配中轉(zhuǎn)站，其安全穩(wěn)定運(yùn)行關(guān)系到供 電可靠性和電網(wǎng)安全性，涉及千家萬戶用電利益。變電站直流電源系統(tǒng)是變電站繼電保護(hù) 等二次設(shè)備重要電源提供者，其運(yùn)行可靠與否，直接關(guān)系到變電站安全穩(wěn)定運(yùn)行。[0003]目前配置的變電站直流應(yīng)急電源，由于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，不能使用于變電站蓄電池組檢修或更換場合，并且目前變電站在運(yùn)直 流系統(tǒng)充電裝置都是N+1配置，配置的變電站直流應(yīng)急電源幾無作用。[0004]根據(jù)變電站直流系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)需要，在現(xiàn)有變電站直流系統(tǒng)基礎(chǔ)上，在變電站 直流系統(tǒng)各種異常、事故情況下，增加應(yīng)急完善性和可靠性，從而實(shí)現(xiàn)變電站直流系統(tǒng)的安 全穩(wěn)定運(yùn)行，變得尤其重要。[0005]變電站的直流電源應(yīng)急裝置，應(yīng)符合變電站直流設(shè)備發(fā)展需要和安全穩(wěn)定需要， 移動(dòng)、操作方便，具備一定的先進(jìn)性，縮短直流系統(tǒng)停電時(shí)間，保證變電站安全穩(wěn)定運(yùn)行。主 要適用于以下狀況1、當(dāng)直流蓄電池組更換時(shí)；2、當(dāng)直流蓄電池組充放電試驗(yàn)時(shí)；當(dāng)直流 系統(tǒng)充電裝置故障時(shí)。當(dāng)發(fā)生以上三種狀況時(shí)，變電站內(nèi)繼電保護(hù)等二次設(shè)備可通過直流 應(yīng)急裝置進(jìn)行不間斷直流供電，不間斷供電時(shí)間應(yīng)滿足變電站內(nèi)各種繼電保護(hù)正確動(dòng)作的 所需要的整個(gè)時(shí)間。[0006]國外暫未見到體積較小、移動(dòng)方便、重量輕并且適用于變電站使用的直流系統(tǒng)應(yīng) 急同類裝置。國內(nèi)變電站直流應(yīng)急裝置有兩種，一種是普通直流應(yīng)急充電裝置，該類裝置只 能應(yīng)急變電站直流系統(tǒng)充電機(jī)異常情況，不適用于變電站蓄電池組異常、檢修和更換情況， 并且目前變電站運(yùn)行的直流系統(tǒng)充電裝置都是N+1配置，該類型直流應(yīng)急電源裝置實(shí)用性 不高；另一種是簡化版直流系統(tǒng)，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。[0007]智能高頻開關(guān)電源主要由主監(jiān)控單元、配電模塊、交流配電單元、整流模塊等組 成，各個(gè)監(jiān)控單元受主監(jiān)控單元的管理和控制，通過通信線將各個(gè)監(jiān)控單元采集的信息送 給主監(jiān)控統(tǒng)一管理，主監(jiān)控顯示直流系統(tǒng)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(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中，除了交流監(jiān)控、直流監(jiān)控、開關(guān)量監(jiān)控等基礎(chǔ)單位 外，還配置了絕緣監(jiān)測、降壓裝置、電池巡檢等功能單元，以達(dá)到對直流開關(guān)電源進(jìn)行全面 監(jiān)控。發(fā)明內(nèi)容[0008]本實(shí)用新型的目的在于提供一種智能高頻開關(guān)電源整流模塊，該整流模塊是智 能高頻開關(guān)電源中的一個(gè)重要部分，是將整流和充電兩項(xiàng)功能結(jié)合于一體的整流模塊，有效完成整流作用，保證開關(guān)電源的直流電壓輸出和工作時(shí)電壓輸出的穩(wěn)定狀況。[0009]本實(shí)用新型的技術(shù)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(hù)電路、過溫保護(hù)電路、 通信接口電路、信息采樣反饋電路、平滑濾波電路和輸出保護(hù)電路，在主控器上連接DC/DC 變換電路、過壓過流及短路保護(hù)電路、過溫保護(hù)電路、通信接口電路、信息采樣反饋電路， 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(hù)電路，整體連接構(gòu)成整流模塊; 其中，所述的無源PFC校正電路包括二極管、電阻、濾波電容和電感，由二極管連接組成整 流橋堆，整流橋堆的輸入端與輸出端之間并聯(lián)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、整流二極管、續(xù)流二極管、開 關(guān)二極管、電容和電阻，變壓器的輸入端分別連接開關(guān)二極管，變壓器的輸出端并聯(lián)續(xù)流二 極管、電容和電阻，續(xù)流二極管、電容之間連接電感器，變壓器、續(xù)流二極管之間連接整流二 極管。[0010]工作時(shí)，兩路市電(交流)經(jīng)過交流切換裝置輸入一路交流，給各個(gè)整流模塊供電， 整流模塊將輸入單相交流電轉(zhuǎn)換為直流電，給備用電源(蓄電池)充電，同時(shí)也給合閘母線 負(fù)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(shí)，通過過防雷處 理和濾波電路對輸入的單相交流進(jìn)行處理，經(jīng)過處理的單相交流經(jīng)過整流電路和無源PFC 校正電路后轉(zhuǎn)換成高壓直流，高壓直流經(jīng)過DC/DC變換電路再次轉(zhuǎn)換成可變的直流電壓輸 出。[0011]本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)[0012]1、整流模塊將整流和充電兩項(xiàng)功能結(jié)合于一體，將輸入的交流(220V、50Hz)變換 成額定的直流輸出(10A/230V)；[0013]2、輸出電壓過高會(huì)對用電設(shè)備造成重大事故，為杜絕此類事故的發(fā)生，在模塊內(nèi) 部設(shè)有過壓保護(hù)電路，當(dāng)出現(xiàn)過壓后模塊自動(dòng)鎖定，同時(shí)模塊的故障指示燈亮，模塊自動(dòng)退 出工作狀態(tài)，從而不會(huì)影響到整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行；[0014]3、每個(gè)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(gè)模塊的輸出 電流最大限制為額定輸出電流的1. 2倍，如果超出負(fù)載，模塊自動(dòng)調(diào)低輸出電壓以達(dá)到保 護(hù)模塊的功能；[0015]4、輸出短路時(shí)模塊在瞬間把輸出電壓拉低到零，限制短路電流在限流點(diǎn)之下，此 時(shí)模塊輸出功率很小，以達(dá)到保護(hù)模塊的目的，這樣模塊長期可以長期工作在短路狀態(tài)而 不至于損壞，同時(shí)當(dāng)故障排除后模塊可以自動(dòng)恢復(fù)工作；[0016]5、每個(gè)模塊內(nèi)部均有并聯(lián)保護(hù)電路，可以保證模塊發(fā)生故障時(shí)自動(dòng)退出系統(tǒng)，從 而不影響其他正常模塊的工作；[0017]6、模塊的過溫保護(hù)主要是保護(hù)大功率變流器件，這些器件的結(jié)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(tǒng)設(shè)計(jì)留有足夠余量，但在一些特殊條件下，如環(huán) 境溫度過高、風(fēng)機(jī)停轉(zhuǎn)燈情況下，模塊檢測散熱器溫度超過一定值時(shí)，就會(huì)自動(dòng)關(guān)機(jī)保護(hù)， 當(dāng)溫度降低到能夠正常工作的溫度值時(shí)模塊才自動(dòng)啟動(dòng)；[0018]7、過流保護(hù)主要是保護(hù)大功率變流器件，在變流的每一個(gè)周期，如果通過的電流 超過器件承受的電流，模塊就會(huì)關(guān)閉功率器件，以達(dá)到保護(hù)功率器件的目的；[0019]8、模塊的電壓調(diào)節(jié)主要是指輸出電壓的調(diào)節(jié)，在模塊的輸出端設(shè)有電壓調(diào)節(jié)電位 器，當(dāng)模塊和監(jiān)控單元相連接時(shí)，輸出電壓也可以由監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)定，這時(shí)電位器調(diào)節(jié)無效；[0020]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(tài)，并通 過LCD顯示，可以使用戶直觀方便的了解模塊和系統(tǒng)的工作狀態(tài)；[0021]10、遙控控制模塊的開/關(guān)機(jī)狀態(tài)，以及備用電源(蓄電池)的均/浮充狀態(tài)；遙 調(diào)對輸出電壓和輸出電流的調(diào)節(jié)控制；遙測可以在模塊工作時(shí)測量輸出電流和輸出電壓的 值；遙信通過遠(yuǎn)程監(jiān)控監(jiān)測模塊的工作狀態(tài)。


[0022]圖1為本實(shí)用新型的電路原理框圖。[0023]圖2為圖1的無源PFC校正電路原理圖。[0024]圖3為圖1的DC/DC變換電路原理圖。[0025]圖4為本實(shí)用新型的控制原理圖。
具體實(shí)施方式
[0026]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(hù)電路、過溫保護(hù)電路、通信接口電路、 信息采樣反饋電路、平滑濾波電路和輸出保護(hù)電路，主控器上連接DC/DC變換電路、過壓過 流及短路保護(hù)電路、過溫保護(hù)電路、通信接口電路、信息采樣反饋電路，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(hù)電路，整體連接構(gòu)成整流模塊；其中，所述的無源 PFC校正電路包括二極管、電阻、濾波電容和電感，由二極管連接組成整流橋堆，整流橋堆 的輸入端與輸出端之間并聯(lián)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、整流二極管、續(xù)流二極管、開關(guān)二極管、電容和電 阻，變壓器的輸入端分別連接開關(guān)二極管，變壓器的輸出端并聯(lián)續(xù)流二極管、電容和電阻， 續(xù)流二極管、電容之間連接電感器，變壓器、續(xù)流二極管之間連接整流二極管。[0027]如圖1-4所示，工作時(shí)，兩路市電(交流)經(jīng)過交流切換裝置輸入一路交流，給各個(gè) 整流模塊供電，整流模塊將輸入單相交流電轉(zhuǎn)換為直流電，給備用電源(蓄電池)充電，同時(shí) 也給合閘母線負(fù)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(shí)，通 過過防雷處理和濾波電路對輸入的單相交流進(jìn)行處理，經(jīng)過處理的單相交流經(jīng)過整流電路 和無源PFC校正電路后轉(zhuǎn)換成高壓直流，高壓直流經(jīng)過DC/DC變換電路再次轉(zhuǎn)換成可變的 直流電壓輸出。
權(quán)利要求1.智能高頻開關(guān)電源整流模塊，其特征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(hù)電路、過溫保護(hù)電路、通信接口電路、信息采樣反饋電路、平滑濾波電路和輸出保護(hù)電路，在主控器上連接DC/DC變換電路、過壓過流及短路保護(hù)電路、過溫保護(hù)電路、通信接口電路、信息采樣反饋電路，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(hù)電路，整體連接構(gòu)成整流模塊；其中，所述的無源PFC校正電路包括二極管、電阻、濾波電容和電感，由二極管連接組成整流橋堆，整流橋堆的輸入端與輸出端之間并聯(lián)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、整流二極管、續(xù)流二極管、開關(guān)二極管、電容和電阻，變壓器的輸入端分別連接開關(guān)二極管，變壓器的輸出端并聯(lián)續(xù)流二極管、電容和電阻，續(xù)流二極管、電容之間連接電感器，變壓器、續(xù)流二極管之間連接整流二極管。
專利摘要本實(shí)用新型公開了智能高頻開關(guān)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(hù)電路、過溫保護(hù)電路、通信接口電路、信息采樣反饋電路，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(hù)電路，整體連接構(gòu)成整流模塊。該整流模塊是智能高頻開關(guān)電源的一個(gè)重要部分，將整流和充電兩項(xiàng)功能結(jié)合于一體，有效完成整流作用，保證開關(guān)電源的直流電壓輸出和工作時(shí)電壓輸出的穩(wěn)定狀況。
文檔編號(hào)H02J7/10GK202840995SQ20122047367
公開日2013年3月27日 申請日期2012年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月18日
發(fā)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(wǎng)公司