專利名稱：一種雙機熱備型高頻電壓恒流源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種雙機熱備型高頻電壓恒流源技術(shù)領(lǐng)域[0001 ] 本實用新型涉及高頻電壓恒流源，尤其涉及雙機熱備型高頻電壓恒流源。
背景技術(shù)：
[0002]H橋級聯(lián)型的高壓無功補償裝置(SVG)功率單元的控制電源取自直流母線，級聯(lián)型SVG正常運行時，H橋逆變電路的開關(guān)管會產(chǎn)生較大的電磁干擾，導(dǎo)致目前的控制電源取電紋波較大，進而影響SVG正常運行。[0003]現(xiàn)在采用的控制電源為恒流源，而恒流源大多運行于單機模式，單機模式存在很多不足之處，首先，當(dāng)恒流源容量無法達(dá)到要求時，需要延長充電時間以完成供電需求，其次，單臺恒流源一旦出現(xiàn)故障，就會導(dǎo)致高壓SVG工作中斷甚至系統(tǒng)癱瘓，存在較大的風(fēng)險。[0004]高頻電壓型恒流源，也存在冗余冷備雙臺并聯(lián)運行模式。此種模式，雖然減小了單臺恒流源故障導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓的風(fēng)險，但切換速度慢，且無法從根本上解決恒流源容量不足的問題。發(fā)明內(nèi)容[0005]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種雙機熱備型高頻電壓恒流源，解決現(xiàn)在容量小、無法達(dá)到要求或切換速度慢的缺陷。[0006]技術(shù)方案[0007]—種雙機熱備型高頻電壓恒流源，其特征在于:包括兩臺獨立的高頻電壓恒流源， 所述高頻電壓恒流源每臺均與連接電抗器和接觸器串聯(lián)，串聯(lián)了連接電抗器和接觸器的兩臺高頻電壓恒流源并聯(lián)后連接負(fù)載，共同熱備運行對負(fù)載進行供電；所述每臺高頻電壓恒流源包括控制模塊、功率模塊和開入開出模塊，所述控制模塊通過控制連接兩臺高頻電壓恒流源的光纖實現(xiàn)兩臺高頻電壓恒流源的通信，對母線電壓和負(fù)載電流進行采樣，判斷狀態(tài)，所述控制模塊連接功率模塊，實現(xiàn)電能傳遞及變換，采集關(guān)鍵監(jiān)測電量，所述控制模塊連接開入開出模塊，控制高頻電壓恒流源的開關(guān)。[0008]所述控制模塊包括顯示及按鍵子模塊、主控子模塊和驅(qū)動子模塊，所述主控子模塊主要包括母線電壓采樣部分、負(fù)載電流采樣部分、故障保護部分、光纖通信部分和485通信部分，所述驅(qū)動子模塊包括左右橋臂，即兩臺高頻電壓恒流源的驅(qū)動部分；所述功率模塊主要由隔離變壓器、整流橋、電容器、放電回路、單相逆變橋、采樣電路及串聯(lián)的連接電抗器構(gòu)成；所述開入開出模塊主要由繼電器和串聯(lián)的接觸器組成；所述兩臺高頻電壓恒流源以光纖連接，通過所述主控子模塊的光纖通信部分進行運行狀態(tài)的信號傳輸，所述接觸器與所述兩臺高頻電壓恒流源的主控子模塊均有通信連接，主控子模塊監(jiān)測和控制兩臺高頻電壓恒流源的兩個接觸器。[0009]所述兩臺高頻電壓恒流源其中一臺為運行機，另一臺作為熱備機，電流輸出均等， 各自承擔(dān)總輸出的一半，運行機作為主控，負(fù)責(zé)控制和驅(qū) 動運行機和熱備機，使兩臺高頻電壓恒流源輸出電流均等，相位一致。所述接觸器采用接觸開關(guān)。所述主控子模塊的485通信部分，設(shè)置為調(diào)試通訊口，所述驅(qū)動子模塊的左右橋臂分別控制兩臺高頻電壓恒流源的單相逆變橋的開通關(guān)斷。有益效果本實用新型的雙機熱備型高頻電壓恒流源采用兩臺高頻電壓恒流源同時作為負(fù)載的供電，增加了恒流源的承受容量，而且采用連接電抗器，單臺恒流源經(jīng)連接電抗器及接觸器后進行并聯(lián)，能夠避免由于單臺故障引起過流等故障，進而引發(fā)停機甚至其他故障，由于兩臺為同時運行，兩臺的控制模塊對兩個接觸器均實現(xiàn)檢測和控制，因此在故障發(fā)生時能保證快速實時反應(yīng)，而不會發(fā)生切換速度不夠的問題，保證為H橋級聯(lián)型高壓無功補償裝置提供高可靠控制電源。

圖1為本實用新型的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。圖2為控制電路原理框圖。圖3為功率采樣電路原理圖。
·[0017]圖4為通訊電路原理圖。圖5為故障處理原理圖。圖6為故障切換原理圖。其中:1-隔離變壓器、2-三相整流橋、3-啟動電阻、4-電容及泄放電阻、5-單相逆變橋、6-連接電抗、7-接觸開關(guān)、8-非線性負(fù)載、a-輸出頻率顯示、b-電流顯示、C-啟動鍵、d-停止鍵、e-電流增鍵、f-電流減鍵、g-頻率增鍵、h-頻率減鍵、k-溫度監(jiān)測。
具體實施方式下面結(jié)合具體實施例和附圖，進一步闡述本實用新型。本實用新型提出一種H橋級聯(lián)型SVG功率單元控制電源取電方案，雙機熱備型高頻電壓恒流源供電方案，既滿足較大范圍的容量需求，又能夠較快切除故障電源，完成雙機至單機的切換，為H橋級聯(lián)型SVG功率單元控制電源提供穩(wěn)定持續(xù)的供電。本實用新型由兩臺高頻高壓恒流源構(gòu)成,每臺恒流源由控制模塊、功率模塊、開入開出模塊構(gòu)成。兩恒流源經(jīng)光纖通信進行信息交互，通過連接電抗后實現(xiàn)并聯(lián)熱備運行。恒流源控制模塊由主控電路、驅(qū)動電路、按鍵及顯示電路構(gòu)成，主要功能:人機交互、脈沖輸出、電流/電壓采樣、故障保護、光纖通信；功率模塊主要由隔離變壓器、整流橋、電容器、放電回路、單相逆變橋、采樣電路及連接電抗構(gòu)成，主要功能:實現(xiàn)電能傳遞及變換，采集關(guān)鍵監(jiān)測電量；開入開出模塊主要由繼電器和接觸器組成，主要功能:提供開出及狀態(tài)返回電路。雙機熱備型高頻電壓恒流源，熱備實現(xiàn)要素主要有:1、光纖通信，通過主控制芯片異步串行通信實現(xiàn)運行參數(shù)設(shè)定、故障信息傳送、運行狀態(tài)跟蹤、觸發(fā)脈沖傳送功能；2、連接電抗，單臺恒流源經(jīng)連接電抗及接觸器后，進行并聯(lián)，避免由于單臺故障引起過流等故障，進而引發(fā)停機甚至其他故障；3、接觸器互控，恒流源控制開出電路包括本機及鄰機接觸器的開出量電路，狀態(tài)返回量電路包括本機及鄰機接觸器的狀態(tài)返回量電路，及時控制及跟蹤本機及鄰機狀態(tài)。[0026]運行恒流源與熱備恒流源之間通過光纖通信，實現(xiàn)并聯(lián)熱備方式運行。[0027]運行恒流源負(fù)責(zé)參數(shù)設(shè)置、AD采樣、PI調(diào)節(jié)、故障保護等功能，同時發(fā)送開關(guān)管占空比至運行及熱備恒流源，使得兩設(shè)備電流各為總輸出的一半，并保證電流相位一致。熱備恒流源在接收到運行機信號時，通過判斷故障與否，然后響應(yīng)相應(yīng)的運行模式。[0028]熱備恒流源故障時，自我封鎖并切斷自身連接負(fù)載接觸器，運行恒流源升額，實現(xiàn)滿容量運行；熱備恒流源故障下，無法實現(xiàn)自我封鎖并切斷負(fù)載接觸器時，運行恒流源也可以通過通信實現(xiàn)對熱備恒流源接觸器的切斷，而后升額，實現(xiàn)滿容量運行；運行恒流源故障時，熱備恒流源通信識別后，以運行恒流源模式運行，處理故障恒流源后，升額實現(xiàn)滿容量運行。具體故障信息，通過光纖傳送后，均保存并于LED顯示燈進行顯示。不同的故障信息， 編碼不同，便于識別。[0029]本實用新型采用控制部分和功率模塊雙熱備方式，為H橋級聯(lián)型高壓無功補償裝置(SVG)提供高可靠控制電源。[0030]雙機熱備型高頻電壓恒流源主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示,主電路包括:隔離變壓器1、三相整流橋2、啟動電阻3、電容及泄放電阻4、單相逆變橋5、連接電抗6、接觸開關(guān)7、 非線性負(fù)載8，兩恒流源通過連接電抗及主電路開關(guān)并聯(lián)，避免由于單臺故障引起過流等故障，進而引發(fā)停機甚至其他故障。[0031]雙機熱備型高頻電壓恒流源控制電路框圖主要如圖2所示，主要包括:顯示及按鍵模塊、主控模塊和驅(qū)動模塊。其中，顯示模塊及按鍵功能如圖2所示，包含:輸出頻率顯示a、電流顯示b、啟動鍵C、停止鍵d、電流增鍵e、電流減鍵f、頻率增鍵g、頻率減鍵h ;主控模塊是整個熱備恒流源的核心部分，包含:母線電壓采樣、負(fù)載電流采樣、開入開出、光纖通信、485通信，其中，485通訊，設(shè)置為調(diào)試通訊口 ；驅(qū)動模塊的功能，控制單相逆變橋IGBT的開通關(guān)斷，主要包括IGBT的驅(qū)動脈沖轉(zhuǎn)換模塊及IGBT的溫度監(jiān)測k。[0032]功率采樣電路原理圖如圖3所示，主要包括母線電壓采樣及負(fù)載電流采樣，其中母線電壓即為圖1中電容及泄放電阻回路4兩端電壓，負(fù)載電流即非線性負(fù)載所流經(jīng)電流。[0033]通訊電路原理圖如圖4所示，包括兩部分并聯(lián)開關(guān)開入開出監(jiān)測和光纖通信兩部分。其中，開入開出監(jiān)測，即雙機熱備型高頻電壓恒 流源分別對運行機及熱備機的并聯(lián)開關(guān)進行控制量輸出及狀態(tài)量監(jiān)測，光纖通信，即兩并聯(lián)恒流源在運行過程中，雙熱備恒流源通過光纖通信進行信息交互:投運、參數(shù)、狀態(tài)、故障、切負(fù)載、運行及熱備轉(zhuǎn)換等等。[0034]故障處理原理圖如圖5所示，兩并聯(lián)恒流源所處理的故障包括:IGBT橋臂驅(qū)動故障、左右橋臂溫度報警、左右橋臂溫度超限、母線過壓欠壓、負(fù)載過流、板卡供電故障、通訊故障等。故障狀態(tài)的變化，觸發(fā)故障處理程序，根據(jù)不同的故障，進入不同的運行狀態(tài)，如降額、單機運行、停運等。[0035]雙機熱備恒流源故障切換原理如圖6所示，熱備恒流源故障時，自我封鎖并切斷自身連接負(fù)載接觸器，運行恒流源升額，實現(xiàn)滿容量運行；熱備恒流源故障下，無法實現(xiàn)自我封鎖并切斷負(fù)載接觸器時，運行恒流源也可以通過通信實現(xiàn)對熱備恒流源接觸器的切斷，而后升額，實現(xiàn)滿容量運行；運行恒流源故障時，熱備恒流源通信識別后，以運行恒流源模式運行，處理故障恒流源后，升額實現(xiàn)滿容量運行。
權(quán)利要求1.一種雙機熱備型高頻電壓恒流源，其特征在于:包括兩臺獨立的高頻電壓恒流源， 所述高頻電壓恒流源每臺均與連接電抗器和接觸器串聯(lián)，串聯(lián)了連接電抗器和接觸器的兩臺高頻電壓恒流源并聯(lián)后連接負(fù)載，共同熱備運行對負(fù)載進行供電；所述每臺高頻電壓恒流源包括控制模塊、功率模塊和開入開出模塊，所述控制模塊通過控制連接兩臺高頻電壓恒流源的光纖實現(xiàn)兩臺高頻電壓恒流源的通信，對母線電壓和負(fù)載電流進行采樣，判斷狀態(tài)，所述控制模塊連接功率模塊，實現(xiàn)電能傳遞及變換，采集關(guān)鍵監(jiān)測電量，所述控制模塊連接開入開出模塊，控制高頻電壓恒流源的開關(guān)。
2.如權(quán)利要求1所述的雙機熱備型高頻電壓恒流源，其特征在于:所述控制模塊包括顯示及按鍵子模塊、主控子模塊和驅(qū)動子模塊，所述主控子模塊主要包括母線電壓采樣部分、負(fù)載電流采樣部分、故障保護部分、光纖通信部分和485通信部分，所述驅(qū)動子模塊包括左右橋臂，即兩臺高頻電壓恒流源的驅(qū)動部分；所述功率模塊主要由隔離變壓器、整流橋、電容器、放電回路、單相逆變橋、采樣電路及串聯(lián)的連接電抗器構(gòu)成；所述開入開出模塊主要由繼電器和串聯(lián)的接觸器組成；所述兩臺高頻電壓恒流源以光纖連接，通過所述主控子模塊的光纖通信部分進行運行狀態(tài)的信號傳輸，所述接觸器與所述兩臺高頻電壓恒流源的主控子模塊均有通信連接，主控子模塊監(jiān)測和控制兩臺高頻電壓恒流源的兩個接觸器。
3.如權(quán)利要求1或2所述的雙機熱備型高頻電壓恒流源，其特征在于:所述兩臺高頻電壓恒流源其中一臺為運行機，另一臺作為熱備機，電流輸出均等，各自承擔(dān)總輸出的一半，運行機作為主控，負(fù)責(zé)控制和驅(qū)動運行機和熱備機，使兩臺高頻電壓恒流源輸出電流均等，相位一致。
4.如權(quán)利要求1或2所述的雙機熱備型高頻電壓恒流源，其特征在于:所述接觸器采用接觸開關(guān)。
5.如權(quán)利要求2所述的雙機熱備型高頻電壓恒流源，其特征在于:所述主控子模塊的 485通信部分，設(shè)置為調(diào)試通訊口，所述驅(qū)動子模塊的左 右橋臂分別控制兩臺高頻電壓恒流源的單相逆變橋的開通關(guān)斷。
專利摘要本實用新型涉及高頻電壓恒流源，屬于電力設(shè)備領(lǐng)域。一種雙機熱備型高頻電壓恒流源，其特征在于包括兩臺獨立的高頻電壓恒流源，所述高頻電壓恒流源每臺均與連接電抗器和接觸器串聯(lián)，串聯(lián)了連接電抗器和接觸器的兩臺高頻電壓恒流源并聯(lián)后連接負(fù)載，對負(fù)載進行供電；所述兩臺熱備型高頻電壓恒流源均包括控制模塊、功率模塊和開入開出模塊，所述控制模塊包括母線電壓采樣部分、負(fù)載電流采樣部分、故障保護部分、光纖通信部分和485通信部分和兩臺高頻電壓恒流源的驅(qū)動部分；所述兩臺高頻電壓恒流源以光纖連接，通過所述光纖通信部分進行運行狀態(tài)的信號傳輸，所述開入開出模塊的接觸器與所述控制模塊有通信連接，控制并監(jiān)測接觸器的狀態(tài)。
文檔編號H02J9/00GK203151200SQ20122071645
公開日2013年8月21日 申請日期2012年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月21日
發(fā)明者姚美榮, 劉文博, 左忠祥, 劉文華, 張秀娟, 陳遠(yuǎn)華 申請人:思源清能電氣電子有限公司