一種取能送能裝置及高壓電子式直流斷路器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種取能送能裝置及高壓電子式直流斷路器，本發(fā)明采用燈光源照射位于高電位的太陽(yáng)能電池板，成功的把能量送到位于高電位的太陽(yáng)能電池板，解決了高電位電源的高壓絕緣問(wèn)題，又通過(guò)多級(jí)級(jí)聯(lián)耦合的低壓變壓器解決了為多級(jí)串聯(lián)的IGBT提供驅(qū)動(dòng)回路電源的問(wèn)題以及IGBT級(jí)間的絕緣耐壓?jiǎn)栴}。本發(fā)明為高壓電子式直流斷路器的工程化應(yīng)用創(chuàng)造了條件。
【專利說(shuō)明】一種取能送能裝置及高壓電子式直流斷路器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及高壓直流輸電【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是為高壓直流設(shè)備供電的裝置，以及采用這種裝置的一種高壓電子式直流斷路器。
【背景技術(shù)】
[0002]高壓電子式直流斷路器有高壓直流隔離開(kāi)關(guān)、輔助電子式開(kāi)關(guān)及主電子式開(kāi)關(guān)等幾部分組成(見(jiàn)圖1)。其中輔助電子式開(kāi)關(guān)及主電子式開(kāi)關(guān)是有多級(jí)IGBT串聯(lián)而成。對(duì)于200kV以上的直流系統(tǒng)，電子式開(kāi)關(guān)的對(duì)地絕緣電壓要求很高，且高壓電子式直流斷路器在正常工作情況下，兩端是直通的，兩端電壓為零，而且主回路中流過(guò)的電流是直流電，無(wú)法通過(guò)感應(yīng)式互感器取得能源，因此電子式開(kāi)關(guān)的取能送能是高壓電子式直流斷路器能否工程化應(yīng)用的關(guān)鍵。盡管在理論上采用高壓送能變壓器可以實(shí)現(xiàn)高電位電子開(kāi)關(guān)的送能取能問(wèn)題，事實(shí)上，對(duì)于高電壓的送能變壓器而言，其一，要求其對(duì)地絕緣電壓非常高，對(duì)于直流200kV的直流系統(tǒng)而言，其對(duì)地絕緣耐受電壓就達(dá)400kV以上；其二，由于高電位電子開(kāi)關(guān)中IGBT需要的驅(qū)動(dòng)能量并不大，這就決定了送能變壓器是小容量且耐高壓的特性，但是對(duì)于這種小容量耐高壓的送能變壓器而言，其制造難度非常大，而且成本極高，目前，沒(méi)有廠家愿意生產(chǎn)這種價(jià)值不高而制造難度非常大的高壓送能變壓器。
[0003]對(duì)于其它位于高電位的高壓電子式設(shè)備，也存在取能送能的問(wèn)題。所以，現(xiàn)在亟需一種為高壓直流電子設(shè)備供電的取能送能裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種為高壓電子設(shè)備供電的取能送能裝置，用以解決位于高電位的直流電子設(shè)備取能送能困難的問(wèn)題。另外，本發(fā)明也提供了一種利用上述取能送能裝置的高壓電子式直流斷路器。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的方案包括:
[0006]一種取能送能裝置，包括太陽(yáng)能電池板和用于為高壓直流電子設(shè)備送電的變流裝置，以及獨(dú)立于太陽(yáng)能電池板、用于照射太陽(yáng)能電池板的燈光源，太陽(yáng)能電池板輸出連接變
流裝置。
[0007]所述變流裝置為DC/DC裝置。
[0008]所述變流裝置為DC/AC-變壓器-AC/DC裝置，變壓器為多級(jí)串聯(lián)結(jié)構(gòu):第一級(jí)變壓器原邊連接DC/AC單元的輸出端，第一級(jí)變壓器副邊連接第二級(jí)變壓器原邊，依次類推，后一級(jí)變壓器原邊連接前一級(jí)變壓器副邊；各級(jí)變壓器的副邊均接設(shè)有輸出端子，各級(jí)輸出端子均連接對(duì)應(yīng)的AC/DC單元。
[0009]DC/AC單元輸出端也接設(shè)有對(duì)應(yīng)的輸出端子。
[0010]一種高壓電子式直流斷路器，其輔助電子式開(kāi)關(guān)和主電子式開(kāi)關(guān)均由至少兩個(gè)閥段串聯(lián)構(gòu)成，每個(gè)閥段由至少兩個(gè)IGBT串聯(lián)而成，每個(gè)閥段對(duì)應(yīng)設(shè)有一個(gè)取能送能裝置，取能送能裝置包括太陽(yáng)能電池板和用于為IGBT送電的變流裝置，以及獨(dú)立于太陽(yáng)能電池板、用于照射太陽(yáng)能電池板的燈光源，太陽(yáng)能電池板輸出連接變流裝置；所述變流裝置為DC/AC-變壓器-AC/DC裝置，變壓器為多級(jí)串聯(lián)結(jié)構(gòu):第一級(jí)變壓器原邊連接DC/AC單元的輸出端，第一級(jí)變壓器副邊連接第二級(jí)變壓器原邊，依次類推，后一級(jí)變壓器原邊連接前一級(jí)變壓器副邊；各級(jí)變壓器的副邊均接設(shè)有輸出端子，各級(jí)輸出端子均連接對(duì)應(yīng)的AC/DC單元。
[0011]DC/AC單元輸出端也接設(shè)有對(duì)應(yīng)的輸出端子和AC/DC單元。
[0012]本發(fā)明采用燈光源照射安裝于高電位的太陽(yáng)能電池板(燈光源獨(dú)立于高電位的太陽(yáng)能電池板，可以設(shè)置在地上)，將能量送到高電位的太陽(yáng)能電池板，太陽(yáng)能電池板輸出直流電，通過(guò)變流裝置為電子設(shè)備供電。本發(fā)明不是采用高壓送能變壓器從其他電位(如地電位)送能到高壓直流電子設(shè)備的高電位，而是采用光輸送能量替代了之前的電氣耦合關(guān)系，所以根本不存在送能變壓器系統(tǒng)與高壓系統(tǒng)之間的絕緣問(wèn)題。
[0013]變流裝置可以采用DC/DC裝置，這種情況適合于單個(gè)電子設(shè)備，如單個(gè)IGBT。
[0014]進(jìn)一步的，對(duì)于具有多個(gè)IGBT串聯(lián)結(jié)構(gòu)的電子設(shè)備，變流設(shè)備采用了 DC/AC-變壓器-AC/DC結(jié)構(gòu)，太陽(yáng)能電池板輸出的直流電源通過(guò)DC/AC單元轉(zhuǎn)換為低壓交流電源，交流電源再通過(guò)多級(jí)串聯(lián)的低壓變壓器和對(duì)應(yīng)的AC/DC單元，成功的把能量供給串聯(lián)的每一級(jí)IGBT (即IGBT的驅(qū)動(dòng)回路)。多級(jí)變壓器結(jié)構(gòu)保證了多個(gè)IGBT之間的級(jí)間絕緣(絕緣容易分配和實(shí)現(xiàn))與隔離。
[0015]如圖2，各級(jí)變壓器的副邊均接設(shè)有輸出端子，各級(jí)輸出端子均連接對(duì)應(yīng)的AC/DC單元，所述對(duì)應(yīng)方式為:各級(jí)變壓器從前級(jí)到后級(jí)排列方向與各IGBT的串聯(lián)排列方向一致，保證IGBT級(jí)間絕緣等級(jí)均勻。
[0016]本發(fā)明的取能送能裝置用于高壓電子式直流斷路器，取代高壓送能變壓器，大大降低了高壓電子式直流斷路器的成本。而且，各級(jí)變壓器與各IGBT相對(duì)應(yīng)，便于實(shí)現(xiàn)整個(gè)設(shè)備的模塊化。采用本發(fā)明所述的太陽(yáng)能供電模式，成本低，實(shí)現(xiàn)容易，為高壓電子式直流斷路器的應(yīng)用鋪平了道路。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1是高壓電子式直流斷路器一次系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖；
[0018]圖2是高壓電子式直流斷路器的送能取能裝置原理圖；
[0019]圖3是送能取能裝置的一種實(shí)施方式。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0021]取能送能裝置實(shí)施例
[0022]如圖3，一種取能送能裝置，包括安裝于高壓直流電子設(shè)備所在高電位的太陽(yáng)能電池板和用于為高壓直流電子設(shè)備送電的變流裝置，以及獨(dú)立于太陽(yáng)能電池板、用于照射太陽(yáng)能電池板的燈光源，太陽(yáng)能電池板輸出連接變流裝置。變流裝置可以采用DC/DC裝置等電力電子電源。高壓直流電子設(shè)備為IGBT、晶閘管等設(shè)備，為它們供電即是指為IGBT、晶閘管等設(shè)備的驅(qū)動(dòng)回路供電。本實(shí)施例的情況適合于單個(gè)電子設(shè)備，如單個(gè)IGBT。
[0023]燈光源可以設(shè)置在地面上，燈光源與太陽(yáng)能電池板保持一定的安全距離，以實(shí)現(xiàn)地電位與高電位電子開(kāi)關(guān)之間的高電壓隔離。并采取措施保證地電位的光源直接照射到太陽(yáng)能電池板上，以提高光源的轉(zhuǎn)換效率。
[0024]如圖2提供了 一種為高壓電子式直流斷路器供電的取能送能裝置，高壓電子式直流斷路器的輔助電子式開(kāi)關(guān)和主電子式開(kāi)關(guān)均由至少兩個(gè)閥段串聯(lián)構(gòu)成，每個(gè)閥段由至少兩個(gè)IGBT串聯(lián)而成。以圖2為例，每個(gè)閥段由四個(gè)IGBT(前一個(gè)閥段:1V1、1V2、1V3、1V4 ;后一個(gè)閥段:2V1、2V2、2V3、2V4)串聯(lián)而成，每個(gè)閥段對(duì)應(yīng)設(shè)有一個(gè)取能送能裝置，取能送能裝置包括太陽(yáng)能電池板和用于為IGBT送電的變流裝置，以及獨(dú)立于太陽(yáng)能電池板、用于照射太陽(yáng)能電池板的燈光源，太陽(yáng)能電池板輸出連接變流裝置；變流裝置為DC/AC-變壓器-AC/DC裝置，變壓器為多級(jí)串聯(lián)結(jié)構(gòu)的多個(gè)變壓器:第一級(jí)變壓器原邊連接DC/AC單元的輸出端，第一級(jí)變壓器副邊連接第二級(jí)變壓器原邊，依次類推，后一級(jí)變壓器原邊連接前一級(jí)變壓器副邊；各級(jí)變壓器的副邊均接設(shè)有輸出端子，各級(jí)輸出端子均連接對(duì)應(yīng)的AC/DC單元。
[0025]DC/AC單元輸出端也接設(shè)有對(duì)應(yīng)的輸出端子和AC/DC單元，實(shí)現(xiàn)三個(gè)變壓器為4個(gè)IGBT供電。上述變壓器均為低壓變壓器。
[0026]圖2中主電子開(kāi)關(guān)只有兩個(gè)閥段串聯(lián)組成，每個(gè)閥段有4個(gè)IGBT串聯(lián)組成。實(shí)際上電子開(kāi)關(guān)可能有更多的閥段組成，每個(gè)閥段有數(shù)個(gè)IGBT串聯(lián)組成。
[0027]關(guān)于高壓電子式直流斷路器的實(shí)施例，由于在以上實(shí)施例中已經(jīng)涉及，不再贅述。
【權(quán)利要求】
1.一種取能送能裝置，其特征在于，包括太陽(yáng)能電池板和用于為高壓直流電子設(shè)備送電的變流裝置，以及獨(dú)立于太陽(yáng)能電池板、用于照射太陽(yáng)能電池板的燈光源，太陽(yáng)能電池板輸出連接變流裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種取能送能裝置，其特征在于，所述變流裝置為DC/DC裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種取能送能裝置，其特征在于，所述變流裝置為DC/AC-變壓器-AC/DC裝置，變壓器為多級(jí)串聯(lián)結(jié)構(gòu):第一級(jí)變壓器原邊連接DC/AC單元的輸出端，第一級(jí)變壓器副邊連接第二級(jí)變壓器原邊，依次類推，后一級(jí)變壓器原邊連接前一級(jí)變壓器副邊；各級(jí)變壓器的副邊均接設(shè)有輸出端子，各級(jí)輸出端子均連接對(duì)應(yīng)的AC/DC單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種取能送能裝置，其特征在于，DC/AC單元輸出端也接設(shè)有對(duì)應(yīng)的輸出端子。
5.一種高壓電子式直流斷路器，其輔助電子式開(kāi)關(guān)和主電子式開(kāi)關(guān)均由至少兩個(gè)閥段串聯(lián)構(gòu)成，每個(gè)閥段由至少兩個(gè)IGBT串聯(lián)而成，其特征在于，每個(gè)閥段對(duì)應(yīng)設(shè)有一個(gè)取能送能裝置，取能送能裝置包括太陽(yáng)能電池板和用于為IGBT送電的變流裝置，以及獨(dú)立于太陽(yáng)能電池板、用于照射太陽(yáng)能電池板的燈光源，太陽(yáng)能電池板輸出連接變流裝置；所述變流裝置為DC/AC-變壓器-AC/DC裝置，變壓器為多級(jí)串聯(lián)結(jié)構(gòu):第一級(jí)變壓器原邊連接DC/AC單元的輸出端，第一級(jí)變壓器副邊連接第二級(jí)變壓器原邊，依次類推，后一級(jí)變壓器原邊連接前一級(jí)變壓器副邊；各級(jí)變壓器的副邊均接設(shè)有輸出端子，各級(jí)輸出端子均連接對(duì)應(yīng)的AC/DC單元。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種高壓電子式直流斷路器，其特征在于，DC/AC單元輸出端也接設(shè)有對(duì)應(yīng)的輸出端子和AC/DC單元。
【文檔編號(hào)】H03K17/567GK103647537SQ201310409691
【公開(kāi)日】2014年3月19日 申請(qǐng)日期:2013年9月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月10日
【發(fā)明者】姚為正, 張建, 何青連, 馬俊民, 李生林, 張學(xué)成, 常忠廷, 秦偉偉 申請(qǐng)人:許繼電氣股份有限公司