CN104795883A - 功率模块直流母线取能装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提出了一种功率模块直流母线取能装置，包括功率单元直流母线模块、整流模块、双电源切换模块、匹配电阻模块、单端反激变换电源模块和电源输出保护及信号反馈模块，其中，功率单元直流母线模块，用于提供相应的功率单元的直流母线和直流电容，以及输出相应的直流电源到双电源切换模块，功率单元直流母线模块的输出端连接双电源切换模块的输入端。本发明提出的方案，通过直流母线电压输出模块进行内部直流母线取能，无需隔离变压器，即可对高压变压器与低压变压器进行有效隔离；保证现场设备的正常运行，同时，交、直流双电源供电模式，便于设备厂内及现场调试、运行。

Description

功率模块直流母线取能装置

技术领域

本发明涉及同步补偿装置技术领域，具体而言，本发明涉及一种功率模块直流母线取能装置。

背景技术

目前高压链式静止同步补偿装置应用日益广泛，但是功率模块控制电源取能方式相对滞后。传统取能方法为独立外部电源供电，每台功率模块配备一台隔离变压器，以用于实现将高压电源与低压电源进行隔离。

但是传统的功率模块控制电源取能方法存在模块体积大、模块之间的拆卸与组装费时费力、运输不方便等问题，不利于高压链式静止同步补偿装置的推广应用。

因此，有必要提出有效的技术方案，解决现有技术中所存在的模块体积大、模块之间的拆卸与组装费时费力、运输不方便等问题。

发明内容

本发明的目的旨在至少解决上述技术缺陷之一，特别通过直流母线电压输出模块进行内部直流母线取能，无需隔离变压器，即可对高压变压器与低压变压器进行有效隔离。

本发明实施例提出了一种功率模块直流母线取能装置，包括功率单元直流母线模块、整流模块、双电源切换模块、匹配电阻模块、单端反激变换电源模块和电源输出保护及信号反馈模块，

所述功率单元直流母线模块，用于提供相应的功率单元的直流母线和直流电容，以及输出相应的直流电源到所述双电源切换模块，所述功率单元直流母线模块的输出端连接所述双电源切换模块的输入端；

所述整流模块，用于提供所输入的220伏交流电压的外部电源，以及输出相应的直流电源到所述双电源切换模块，所述整流模块的输出端连接所述双电源切换模块的输入端；

所述双电源切换模块，用于将所选择的电源传输给所述单端反激变换电源模块，以及将所选择的电源传输给所述匹配电源模块，所述双电源切换模块的输出端的一端连接所述单端反激变化电源模块的输入端，所述双电源切换模块的输出端的另一端连接所述匹配电阻模块的输入端，其中，所述单端反激变换电源模块与所述匹配电阻模块并联连接；

所述匹配电阻模块，用于平衡所述单端反激变换电源模块的功率损耗；

所述单端反激变换电源模块，用于进行相应的信号采集，以及为所述取能装置外部连接的功率单元电路板进行供电，所述单端反激变换电源模块的输出端的一端连接所述电源输出保护及信号反馈模块的输入端，所述单端反激变换电源模块的输出端的另一端连接所述功率单元电路板的输入端，其中，所述电源输出保护及信号反馈模块与所述功率单元电路板串联连接；

所述电源输出保护及信号反馈模块，用于将相应的故障信号传输给所述功率单元电路板进行相应的处理，其中，所述电源输出保护及信号反馈模块的输出端连接所述功率单元电路板的输入端；

所述功率单元电路板，其与所述取能装置外部连接，所述功率单元电路板作为所述取能装置的负载，以及所述功率单元电路板是相应的功率模块的核心控制板。

优选的，所述单端反激变换电源模块的变压器为耦合电感，用于储能、变压和传递能量。

优选的，所述单端反激变换电源模块的影响因素包括输入电压影响因素、输出电压影响因素、各个电路的输出功率的影响因素、开关频率的影响因素以及相应的线路的主开关管耐压性的影响因素。

优选的，将所述单端反激变换电源模块与所述电源输出保护及信号反馈模块进行封装，以成为相应的电源模块。

优选的，所述取能装置还包括模块控制板，所述模块控制板用于控制所述取能装置的各个模块之间的正常工作状态。

优选的，所述模块控制板包括第一模块控制板单元，用于控制所述电源模块电路的工作状态，以使得其输出为预先设置的工作电源状态，所述电源模块的输出端与所述第一模块控制板的输入端连接，所述第一模块控制板的输出端与所述双电源切换模块的输入端连接。

优选的，所述模块控制板包括第二模块控制板单元，用于监测并处理所述电源输出保护及信号反馈模块的工作状态，所述第二模块控制板单元的输入端与所述电源输出保护及信号反馈模块的输出端连接。

优选的，所述匹配电阻模块包括参数监测单元、参数采集单元、相应的电路的电源实际损耗的监测单元、及相应的电路的电源实际损耗的采集单元和计算单元。

优选的，所述匹配电阻模块包括第一参数监测单元、第一参数采集单元、相应的电路的电源实际损耗的监测单元、及相应的电路的电源实际损耗的采集单元和第一参数的计算单元，所述第一参数指与所述匹配电阻模块所匹配的阻值。

优选的，其特征在于，所述匹配电阻模块包括第二参数监测单元、第二参数采集单元、相应的电路的电源实际损耗的监测单元、及相应的电路的电源实际损耗的采集单元和第二参数的计算单元，所述第二参数指所述匹配电阻模块所匹配的功率。

本发明实施例提出的上述方案，通过直流母线电压输出模块进行内部直流母线取能，无需隔离变压器，即可对高压变压器与低压变压器进行有效隔离；保证现场操作人员的人身安全以及设备的正常运行，同时，交、直流双电源供电模式，便于设备厂内及现场调试、运行。此外，本发明提出的上述方案，对现有的电路***的改动很小，不会影响***的兼容性，而且实现简单、高效。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明实施例一的功率模块直流母线取能装置的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

实施例一

本实施例一提供根据本发明的功率模块直流母线取能装置。如图1所示，该功率模块直流母线取能装置，包括功率单元直流母线模块101、整流模块102、双电源切换模块103、匹配电阻模块104、单端反激变换电源模块105和电源输出保护及信号反馈模块106。

功率单元直流母线模块101，用于提供相应的功率单元的直流母线和直流电容，以及输出相应的直流电源到双电源切换模块103，功率单元直流母线模块101的输出端连接双电源切换模块103的输入端；

整流模块102，用于提供所输入的220伏交流电压的外部电源，以及输出相应的直流电源到双电源切换模块103，整流模块102的输出端连接双电源切换模块103的输入端；

双电源切换模块103，用于将所选择的电源传输给单端反激变换电源模块105，以及将所选择的电源传输给匹配电源模块104，双电源切换模块103的输出端的一端连接单端反激变化电源模块105的输入端，双电源切换模块103的输出端的另一端连接匹配电阻模块104的输入端，其中，单端反激变换电源模块105与匹配电阻模块104并联连接；

匹配电阻模块104，用于平衡单端反激变换电源模块105的功率损耗；

单端反激变换电源模块105，用于进行相应的信号采集，以及为取能装置外部连接的功率单元电路板进行供电，单端反激变换电源模块105的输出端的一端连接电源输出保护及信号反馈模块106的输入端，单端反激变换电源模块105的输出端的另一端连接功率单元电路板的输入端，其中，电源输出保护及信号反馈模块106与功率单元电路板串联连接；

电源输出保护及信号反馈模块106，用于将相应的故障信号传输给功率单元电路板进行相应的处理，其中，电源输出保护及信号反馈模块106的输出端连接功率单元电路板的输入端；

功率单元电路板，其与取能装置外部连接，所述功率单元电路板作为所述取能装置的负载，以及所述功率单元电路板是相应的功率模块的核心控制板。

本发明实施例一提供的功率模块直流母线取能装置，通过直流母线电压输出模块进行内部直流母线取能，无需隔离变压器，即可对高压变压器与低压变压器进行有效隔离；保证现场操作人员的人身安全以及设备的正常运行；同时，交、直流双电源供电模式，便于设备厂内及现场调试、运行。低压调试时，通过整流电路，接通外部电源供电，便于设备整机调试；正常运行时，切断外部供电电源。此外，本发明提出的上述方案，对现有的电路***的改动很小，不会影响***的兼容性，而且实现简单、高效。

实施例二

本实施例二提供根据本发明的功率模块直流母线取能装置。该功率模块直流母线取能装置，包括功率单元直流母线模块101、整流模块102、双电源切换模块103、匹配电阻模块104、单端反激变换电源模块105和电源输出保护及信号反馈模块106。

功率单元直流母线模块101，用于提供相应的功率单元的直流母线和直流电容，以及输出相应的直流电源到双电源切换模块103，功率单元直流母线模块101的输出端连接双电源切换模块103的输入端；

整流模块102，用于提供所输入的220伏交流电压的外部电源，以及输出相应的直流电源到双电源切换模块103，整流模块102的输出端连接双电源切换模块103的输入端；

双电源切换模块103，用于将所选择的电源传输给单端反激变换电源模块105，以及将所选择的电源传输给匹配电源模块104，双电源切换模块103的输出端的一端连接单端反激变化电源模块105的输入端，双电源切换模块103的输出端的另一端连接匹配电阻模块104的输入端，其中，单端反激变换电源模块105与匹配电阻模块104并联连接；

匹配电阻模块104，用于平衡单端反激变换电源模块105的功率损耗；

单端反激变换电源模块105，用于进行相应的信号采集，以及为取能装置外部连接的功率单元电路板进行供电，单端反激变换电源模块105的输出端的一端连接电源输出保护及信号反馈模块106的输入端，单端反激变换电源模块105的输出端的另一端连接功率单元电路板的输入端，其中，电源输出保护及信号反馈模块106与功率单元电路板串联连接；

电源输出保护及信号反馈模块106，用于将相应的故障信号传输给功率单元电路板进行相应的处理，其中，电源输出保护及信号反馈模块106的输出端连接功率单元电路板的输入端；

功率单元电路板，其与取能装置外部连接，所述功率单元电路板作为所述取能装置的负载，以及所述功率单元电路板是相应的功率模块的核心控制板。

进一步地，单端反激变换电源模块的变压器为耦合电感，用于储能、变压和传递能量。

进一步地，单端反激变换电源模块的影响因素包括输入电压影响因素、输出电压影响因素、各个电路的输出功率的影响因素、开关频率的影响因素以及相应的线路的主开关管耐压性的影响因素。

进一步地，将单端反激变换电源模块与电源输出保护及信号反馈模块进行封装，以成为相应的电源模块。

进一步地，取能装置还包括模块控制板，模块控制板用于控制取能装置的各个模块之间的正常工作状态。

进一步地，模块控制板包括第一模块控制板单元，用于控制电源模块电路的工作状态，以使得其输出为预先设置的工作电源状态，电源模块的输出端与第一模块控制板的输入端连接，第一模块控制板的输出端与双电源切换模块的输入端连接。

进一步地，模块控制板包括第二模块控制板单元，用于监测并处理电源输出保护及信号反馈模块的工作状态，第二模块控制板单元的输入端与电源输出保护及信号反馈模块的输出端连接。

进一步地，匹配电阻模块包括参数监测单元、参数采集单元、相应的电路的电源实际损耗的监测单元、及相应的电路的电源实际损耗的采集单元和计算单元。

进一步地，匹配电阻模块包括第一参数监测单元、第一参数采集单元、相应的电路的电源实际损耗的监测单元、及相应的电路的电源实际损耗的采集单元和第一参数的计算单元，第一参数指与匹配电阻模块所匹配的阻值。

进一步地，匹配电阻模块包括第二参数监测单元、第二参数采集单元、相应的电路的电源实际损耗的监测单元、及相应的电路的电源实际损耗的采集单元和第二参数的计算单元，第二参数指匹配电阻模块所匹配的功率。

本发明实施例二提供的功率模块直流母线取能装置，通过直流母线电压输出模块进行内部直流母线取能，无需隔离变压器，即可对高压变压器与低压变压器进行有效隔离；保证现场操作人员的人身安全以及设备的正常运行；同时，交、直流双电源供电模式，便于设备厂内及现场调试、运行。低压调试时，通过整流电路，接通外部电源供电，便于设备整机调试；正常运行时，切断外部供电电源。此外，本发明提出的上述方案，对现有的电路***的改动很小，不会影响***的兼容性，而且实现简单、高效。

虽然关于示例实施例及其优点已经详细说明，应当理解在不脱离本发明的精神和所附权利要求限定的保护范围的情况下，可以对这些实施例进行各种变化、替换和修改。对于其他例子，本领域的普通技术人员应当容易理解在保持本发明保护范围内的同时，工艺步骤的次序可以变化。

此外，本发明的应用范围不局限于说明书中描述的特定实施例的工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法及步骤。从本发明的公开内容，作为本领域的普通技术人员将容易地理解，对于目前已存在或者以后即将开发出的工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法或步骤，其中它们执行与本发明描述的对应实施例大体相同的功能或者获得大体相同的结果，依照本发明可以对它们进行应用。

因此，本发明所附权利要求旨在将这些工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法或步骤包含在其保护范围内。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种功率模块直流母线取能装置，其特征在于，包括功率单元直流母线模块、整流模块、双电源切换模块、匹配电阻模块、单端反激变换电源模块和电源输出保护及信号反馈模块，

所述功率单元直流母线模块，用于提供相应的功率单元的直流母线和直流电容，以及输出相应的直流电源到所述双电源切换模块，所述功率单元直流母线模块的输出端连接所述双电源切换模块的输入端；

所述整流模块，用于提供所输入的220伏交流电压的外部电源，以及输出相应的直流电源到所述双电源切换模块，所述整流模块的输出端连接所述双电源切换模块的输入端；

所述双电源切换模块，用于将所选择的电源传输给所述单端反激变换电源模块，以及将所选择的电源传输给所述匹配电源模块，所述双电源切换模块的输出端的一端连接所述单端反激变化电源模块的输入端，所述双电源切换模块的输出端的另一端连接所述匹配电阻模块的输入端，其中，所述单端反激变换电源模块与所述匹配电阻模块并联连接；

所述匹配电阻模块，用于平衡所述单端反激变换电源模块的功率损耗；

所述单端反激变换电源模块，用于进行相应的信号采集，以及为所述取能装置外部连接的功率单元电路板进行供电，所述单端反激变换电源模块的输出端的一端连接所述电源输出保护及信号反馈模块的输入端，所述单端反激变换电源模块的输出端的另一端连接所述功率单元电路板的输入端，其中，所述电源输出保护及信号反馈模块与所述功率单元电路板串联连接；

所述电源输出保护及信号反馈模块，用于将相应的故障信号传输给所述功率单元电路板进行相应的处理，其中，所述电源输出保护及信号反馈模块的输出端连接所述功率单元电路板的输入端；

所述功率单元电路板，其与所述取能装置外部连接，所述功率单元电路板作为所述取能装置的负载，以及所述功率单元电路板是相应的功率模块的核心控制板。

2.如权利要求1所述的功率模块直流母线取能装置，其特征在于，所述单端反激变换电源模块的变压器为耦合电感，用于储能、变压和传递能量。

3.如权利要求1或2所述的功率模块直流母线取能装置，其特征在于，所述单端反激变换电源模块的影响因素包括输入电压影响因素、输出电压影响因素、各个电路的输出功率的影响因素、开关频率的影响因素以及相应的线路的主开关管耐压性的影响因素。

4.如权利要求1所述的功率模块直流母线取能装置，其特征在于，将所述单端反激变换电源模块与所述电源输出保护及信号反馈模块进行封装，以成为相应的电源模块。

5.如权利要求4所述的功率模块直流母线取能装置，其特征在于，所述取能装置还包括模块控制板，所述模块控制板用于控制所述取能装置的各个模块之间的正常工作状态。

6.如权利要求5所述的功率模块直流母线取能装置，其特征在于，所述模块控制板包括第一模块控制板单元，用于控制所述电源模块电路的工作状态，以使得其输出为预先设置的工作电源状态，所述电源模块的输出端与所述第一模块控制板的输入端连接，所述第一模块控制板的输出端与所述双电源切换模块的输入端连接。

7.如权利要求5所述的功率模块直流母线取能装置，其特征在于，所述模块控制板包括第二模块控制板单元，用于监测并处理所述电源输出保护及信号反馈模块的工作状态，所述第二模块控制板单元的输入端与所述电源输出保护及信号反馈模块的输出端连接。

8.如权利要求1所述的功率模块直流母线取能装置，其特征在于，所述匹配电阻模块包括参数监测单元、参数采集单元、相应的电路的电源实际损耗的监测单元、及相应的电路的电源实际损耗的采集单元和计算单元。

9.如权利要8所述的功率模块直流母线取能装置，其特征在于，所述匹配电阻模块包括第一参数监测单元、第一参数采集单元、相应的电路的电源实际损耗的监测单元、及相应的电路的电源实际损耗的采集单元和第一参数的计算单元，所述第一参数指与所述匹配电阻模块所匹配的阻值。

10.如权利要8所述的功率模块直流母线取能装置，其特征在于，所述匹配电阻模块包括第二参数监测单元、第二参数采集单元、相应的电路的电源实际损耗的监测单元、及相应的电路的电源实际损耗的采集单元和第二参数的计算单元，所述第二参数指所述匹配电阻模块所匹配的功率。