CN107395028A - 全控器件单元级联型大功率高频高压融冰激励电源电路 - Google Patents

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马晓红
代洲
毛先胤
曾华荣
许逵
张迅
田承越
牛唯
周羽生
王贤军
边瑞恩
甘凌霄
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Abstract

本发明公开了一种全控器件单元级联型大功率高频高压融冰激励电源电路，它包括功率单元，所述功率单元并联连接，功率单元输入端通过滤波电感与站用变连接；功率单元输出端与高频升压变压器输入端连接，高频升压变压器输出端接覆冰线路；本发明解决了现有技术采用直流融冰和交流融冰，可应用到500kV及以下的各个电压等级的输电线路上，但是这些除冰方式都需要在线路停止输电的情况下进行融冰，对于超高压输电线路将会造成巨大停电损失等技术问题。

Description

全控器件单元级联型大功率高频高压融冰激励电源电路
技术领域
本发明属于输电线路融冰技术；尤其涉及一种全控器件单元级联型大功率高频高压融冰激励电源电路。
背景技术
输电线路覆冰严重时会造成电力设施损毁，危害电力***的安全运行，因此输电线路除冰技术的研究很早就得到了国内外学者的重视。目前电力***中采用的主要除冰手段有热力融冰、机械除冰和自然脱冰等，其中在实际工程中应用最为广泛的是热力融冰法，其包括直流融冰和交流融冰，可应用到500kV及以下的各个电压等级的输电线路上，但是这些除冰方式都需要在线路停止输电的情况下进行融冰，对于超高压输电线路将会造成巨大停电损失。因此探索新型可实现在线式的输电线路除冰技术成为了电力***防冰减灾研究的重要课题之一。
发明内容：
本发明要解决的技术问题：提供一种全控器件单元级联型大功率高频高压融冰激励电源电路，以解决现有技术采用直流融冰和交流融冰，可应用到500kV及以下的各个电压等级的输电线路上，但是这些除冰方式都需要在线路停止输电的情况下进行融冰，对于超高压输电线路将会造成巨大停电损失等技术问题。
本发明技术方案：
一种全控器件单元级联型大功率高频高压融冰激励电源电路，它包括功率单元，所述功率单元并联连接，功率单元输入端通过滤波电感与站用变连接；功率单元输出端与高频升压变压器输入端连接，高频升压变压器输出端接覆冰线路。
高频升压变压器输入端串联有电感Lr，高频升压变压器输出端并联有电容Cp。
所述功率单元包括PWM可控整流电路，PWM可控整流电路与逆变输出单元电路连接，逆变输出单元电路与LC电路连接，LC电路输出端输出低压高频交流电。根据权利要求3所述的一种全控器件单元级联型大功率高频高压融冰激励电源电路，其特征在于：PWM可控整流电路包括四个绝缘栅双极晶体管Sa1～Sa4；绝缘栅双极晶体管Sa1～Sa2串联，绝缘栅双极晶体管Sa3～Sa4串联。
逆变输出单元电路为IGBT构成的H桥逆变器。
电容C1和C2串联后与逆变输出单元电路输入端并联；电阻R1与电容C1并联，电阻R2与电容C2并联。
本发明的有益效果：
本发明采用功率单元并联输出提高输出电流和频率，高频升压变压器提高输出电压，满足融冰装置高压、大功率和频率连续可调等要求；考虑到融冰激励源输入侧的谐波问题与控制性能，采用了绝缘栅双极晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT)器件作为功率单元前级整流器件进行多重化整流以达到单位功率因数整流和提高网侧电能质量的目的，同时也解决了采用移相变压器输入后再进行不可控整流的多重化整流方式带来的装置体积大、运行易发热和经济性差的问题。采用SPWM波控制功率单元逆变器输出高频电压，通过高频变压器升压，实现高频高压大功率输出功能；
本发明解决了现有技术采用直流融冰和交流融冰，可应用到500kV及以下的各个电压等级的输电线路上，但是这些除冰方式都需要在线路停止输电的情况下进行融冰，对于超高压输电线路将会造成巨大停电损失等技术问题。
附图说明：
图1为本发明拓扑电路结构示意图；
图2为本发明功率单元拓扑电路结构示意图。
具体实施方式：
一种全控器件单元级联型大功率高频高压融冰激励电源电路(见图1)，它包括功率单元，所述功率单元并联连接，功率单元输入端通过滤波电感与站用变连接；功率单元输出端与高频升压变压器输入端连接，高频升压变压器输出端接覆冰线路。
高频升压变压器串联的电感Lr＝55mH，并联电容CP＝0.5μF，使逆变处于准谐振状态，能有效降低高频带来的开关损耗。
所述功率单元包括PWM可控整流电路(见图2)，PWM可控整流电路与逆变输出单元电路连接，逆变输出单元电路与LC电路连接，LC电路输出端输出低压高频交流电。LC电路包括电感Lf，电容Cf。通过选取合适的滤波参数，有效抑制了输出电流的过分波动和需要滤除的高次谐波，且可以改善逆变器的运行状态。
PWM可控整流电路包括四个绝缘栅双极晶体管Sa1～Sa4；绝缘栅双极晶体管Sa1～Sa2串联，绝缘栅双极晶体管Sa3～Sa4串联。
Rs和Ls分别为交流侧等效电阻和电感，其中Ls包括输入站用变等效电感和输入滤波电感。F1为熔断器，其作用是防止整个融冰装置软件保护失灵状况下，及时切断电源侧，免于激励源受到永久性破坏。
逆变输出单元电路为IGBT构成的H桥逆变器。
电容C1和C2串联作为整流器输出直流滤波电容，减小了输出直流脉动，其值取为0.1mF。由于电容器存在漏电流，为防止漏电流使电容两端电压承受电压不一致，需要加装电容器平衡电阻，以达到滤波电容两端承受电压一致，同时能给电容放电提供通道，平衡电阻R1和R2取值为1.3kΩ。
本发明输入为站用变单相6kV，作为N个功率单元的并联交流输入，功率单元整流级采用单位功率因数PWM整流的基本控制方式，在不使用移相变压器的多重化整流方式下，实现输入侧谐波的控制效果，同时也使整机的经济性和体积控制方面得到了良好提升。从整流级获得稳定的直流，通过SVPWM调制技术经过各逆变器输出40kHz高频交流。同时，各功率单元并联再形成低电压大功率输出，这种并联输出结构，在不增加旁路装置的情况下，很好解决了某个功率单元停止工作而影响整个装置输出性能的问题。最后经过高频升压变压器，形成18kV/40kHz高频高压输出达到有效融冰效果。

Claims (6)

1.一种全控器件单元级联型大功率高频高压融冰激励电源电路，它包括功率单元，其特征在于：所述功率单元并联连接，功率单元输入端通过滤波电感与站用变连接；功率单元输出端与高频升压变压器输入端连接，高频升压变压器输出端接覆冰线路。
2.根据权利要求1所述的一种全控器件单元级联型大功率高频高压融冰激励电源电路，其特征在于：高频升压变压器输入端串联有电感Lr，高频升压变压器输出端并联有电容Cp；电感Lr＝55mH，并联电容CP＝0.5μF。
3.根据权利要求1所述的一种全控器件单元级联型大功率高频高压融冰激励电源电路，其特征在于：所述功率单元包括PWM可控整流电路，PWM可控整流电路与逆变输出单元电路连接，逆变输出单元电路与LC电路连接，LC电路输出端输出低压高频交流电。
4.根据权利要求3所述的一种全控器件单元级联型大功率高频高压融冰激励电源电路，其特征在于：PWM可控整流电路包括四个绝缘栅双极晶体管Sa1～Sa4；绝缘栅双极晶体管Sa1～Sa2串联，绝缘栅双极晶体管Sa3～Sa4串联。
5.根据权利要求3所述的一种全控器件单元级联型大功率高频高压融冰激励电源电路，其特征在于：逆变输出单元电路为IGBT构成的H桥逆变器。
6.根据权利要求3所述的一种全控器件单元级联型大功率高频高压融冰激励电源电路，其特征在于：电容C1和C2串联后与逆变输出单元电路输入端并联；电阻R1与电容C1并联，电阻R2与电容C2并联。
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