CN117559824A - 一种用于稳流控制的大功率直流电源电路及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于稳流控制的大功率直流电源电路及装置，包括充电保护单元，功率单元，限流滤波单元，充电保护单元的一端连接交流电源的一端，充电保护单元的另一端连接功率单元的一端，功率单元的另一端连接限流滤波单元，交流电源的另一端接地，功率单元为级联结构。本发明可以用于需要稳定直流电流的阻抗波动性大的负荷，保证负荷电流稳定，从而保证设备安全可靠工作，提高生产效率。
Description
技术领域
本发明属于直流电源技术领域，具体涉及一种用于稳流控制的大功率直流电源电路及装置。
背景技术
大功率直流电源装置用于为直流负荷提供稳定的直流电压或直流电流。目前市场上的大功率直流电源装置多用于稳直流电压，基本原理为将交流电压经整流电路，变换为直流电压，然后经滤波回路及稳压回路，输出稳定的直流电压。这类直流电源对于波动性不大的负荷，可达到较好的性能，但对于高波动负荷，其输出特性会显著恶化，甚至导致无法正常工作。
现有技术无法满足高波动性负荷，如高压大容量电弧发生装置，对直流电源输出电流稳定性的要求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术无法满足高波动性负荷对直流电源输出电流稳定性的要求的问题，提出了一种用于稳流控制的大功率直流电源电路及装置。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种用于稳流控制的大功率直流电源电路，包括充电保护单元，功率单元，限流滤波单元，所述充电保护单元的一端连接交流电源的一端，所述充电保护单元的另一端连接功率单元的一端，所述功率单元的另一端连接限流滤波单元，所述交流电源的另一端接地，所述功率单元为级联结构。
进一步地，所述功率单元包括三绕组变压器，所述三绕组变压器的输出端连接功率模块；所述功率模块设置三相桥式半控整流电路，所述三相桥式半控整流电路包括晶闸管和功率二极管，所述晶闸管包括第一晶闸管、第二晶闸管、第三晶闸管，所述功率二极管包括第一功率二极管、第二功率二极管、第三功率二极管和第四功率二极管，所述三相桥式半控整流电路的一端连接第三电抗器的一端，所述第三电抗器的另一端连接放电电阻的一端和电容器的一端，所述放电电阻的另一端和电容器的另一端连接三相桥式半控整流电路的另一端，所述电容器的一端连接IGBT的集电极，所述IGBT的发射极连接第四功率二极管的负极，所述电容器的另一端与第四功率二极管的正极连接，所述IGBT反并联二极管。
进一步地，所述功率模块包括第一功率模块和第二功率模块，所述第一功率模块中第四功率二极管的正极连接第二功率模块中第四功率二极管的负极。
进一步地，所述功率单元设置n个，所述功率单元包括第一功率单元，所述第一功率单元的第二功率模块中第四功率二极管的正极连接第二功率单元的第一功率模块中第四功率二极管的负极，所述第二功率单元的第二功率模块中第四功率二极管的正极连接第三功率单元的第一功率模块中第四功率二极管的负极……依次类推，n个功率单元级联接入电路。
进一步地，所述第一功率单元的第一功率模块中第四功率二极管的负极与第n功率单元的第二功率模块中第四功率二极管的正极之间连接限流滤波单元。
进一步地，所述充电保护单元包括隔离刀闸，所述交流电源的一端与隔离刀闸的一端连接，所述隔离刀闸的另一端连接断路器的一端，所述断路器的另一端连接充电电阻的一端，所述充电电阻的另一端连接功率单元的一端；所述断路器的一端与隔离刀闸之间连接第一接地刀闸，所述充电电阻的另一端与功率单元的一端之间连接第二接地刀闸；所述断路器的一端连接旁路断路器的一端，所述断路器的另一端连接旁路断路器的另一端。
进一步地，所述限流滤波单元包括电抗器，所述电抗器包括第一电抗器和第二电抗器，所述第一电抗器和第二电抗器之间连接负荷。
进一步地，所述第一电抗器与负荷之间连接直流刀闸。
进一步地，所述负荷包括电弧发生装置等大容量直流用电负荷。
一种用于稳流控制的大功率直流电源装置，包括一种用于稳流控制的大功率直流电源电路。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明提出的一种用于稳流控制的大功率直流电源电路可以用于需要稳定直流电流的阻抗波动性大的负荷。由于采用了多功率单元级联结构，通过快速调节投入功率单元数量，本发明可快速大范围调节输出直流电压，从而保证负荷电流稳定，保证设备安全可靠工作，提高生产效率。
本发明提出了一种能够快速响应直流输出电流变化的电源装置，当负荷阻抗突变时，通过快速调节输出直流电压，可以维持直流电流的稳定。
附图说明
说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明用于稳流控制的大功率直流电源装置结构图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
实施例一
一种用于稳流控制的大功率直流电源电路，包括充电保护单元，功率单元，限流滤波单元，充电保护单元的一端连接交流电源的一端，充电保护单元的另一端连接功率单元的一端，功率单元的另一端连接限流滤波单元，交流电源的另一端接地，功率单元为级联结构。
功率单元包括三绕组变压器，三绕组变压器的输出端连接功率模块；功率模块设置三相桥式半控整流电路，三相桥式半控整流电路包括晶闸管和功率二极管，晶闸管包括第一晶闸管、第二晶闸管、第三晶闸管，功率二极管包括第一功率二极管、第二功率二极管、第三功率二极管和第四功率二极管，三相桥式半控整流电路的一端连接第三电抗器的一端，第三电抗器的另一端连接放电电阻的一端和电容器的一端，放电电阻的另一端和电容器的另一端连接三相桥式半控整流电路的另一端，电容器的一端连接IGBT的集电极，IGBT的发射极连接第四功率二极管的负极，电容器的另一端与第四功率二极管的正极连接，IGBT反并联二极管。
功率模块包括第一功率模块和第二功率模块，第一功率模块中第四功率二极管的正极连接第二功率模块中第四功率二极管的负极。
所述功率单元设置n个，所述功率单元包括第一功率单元，所述第一功率单元的第二功率模块中第四功率二极管的正极连接第二功率单元的第一功率模块中第四功率二极管的负极，所述第二功率单元的第二功率模块中第四功率二极管的正极连接第三功率单元的第一功率模块中第四功率二极管的负极，依次类推，n个功率单元级联接入电路。
第一功率单元的第一功率模块中第四功率二极管的负极与第n功率单元的第二功率模块中第四功率二极管的正极之间连接限流滤波单元。
充电保护单元包括隔离刀闸，交流电源的一端与隔离刀闸的一端连接，隔离刀闸的另一端连接断路器的一端，断路器的另一端连接充电电阻的一端，充电电阻的另一端连接功率单元的一端；断路器的一端与隔离刀闸之间连接第一接地刀闸，充电电阻的另一端与功率单元的一端之间连接第二接地刀闸；断路器的一端连接旁路断路器的一端，断路器的另一端连接旁路断路器的另一端。
限流滤波单元包括电抗器，电抗器包括第一电抗器和第二电抗器，第一电抗器和第二电抗器之间连接负荷。
第一电抗器与负荷之间连接直流刀闸。
负荷包括电弧发生装置等大容量直流负荷。
一种用于稳流控制的大功率直流电源装置，包括一种用于稳流控制的大功率直流电源电路。
实施例二
如图1所示，一种用于稳流控制的大功率直流电源电路，包括充电保护单元，功率单元，限流滤波单元，充电保护单元的一端连接交流电源的一端，充电保护单元的另一端连接功率单元的一端，功率单元的另一端连接限流滤波单元，交流电源的另一端接地。
充电保护单元包括隔离刀闸G1、第一接地刀闸G2、第二接地刀闸G3，断路器Brk，旁路断路器Bss和充电电阻R；限流滤波单元包括电抗器L01，电抗器L02，直流刀闸G4。
功率单元设置若干个；功率单元由以下元件组成：三绕组变压器、第一功率二极管D1、第二功率二极管D2、第三功率二极管D3、第四功率二极管D4，第一晶闸管T1、第二晶闸管T2、第三晶闸管T3，电抗器L1，放电电阻R1，电容器C1，IGBT(含反并联二极管)T4。
一种用于稳流控制的大功率直流电源电路的启动顺序控制：
1)分开接地刀闸G2、G3；
2)合隔离刀闸G1，G4；
3)合断路器Brk；
4)合断路器Bss；
5)导通各功率单元的晶闸管T1，T2，T3，对功率模块电容充电；
6)充电完成后，合充电电阻旁路断路器Bss；
7)解锁电源电路晶闸管，进入运行状态。
一种用于稳流控制的大功率直流电源电路的停运顺序控制：
1)闭锁电源电路晶闸管，待直流输出电流降为0；
2)分Brk断路器；
3)分Bss断路器；
4)分隔离刀闸G1、G4；
5)合接地刀闸G2、G3，完成停运。
一种用于稳流控制的大功率直流电源装置，包括一种用于稳流控制的大功率直流电源电路。
最后应当说明的是：以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非对其保护范围的限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：本领域技术人员阅读本发明后依然可对发明的具体实施方式进行种种变更、修改或者等同替换，但这些变更、修改或者等同替换，均在发明待批的权利要求保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于稳流控制的大功率直流电源电路，其特征在于，包括充电保护单元，功率单元，限流滤波单元，所述充电保护单元的一端连接交流电源的一端，所述充电保护单元的另一端连接功率单元的一端，所述功率单元的另一端连接限流滤波单元，所述交流电源的另一端接地，所述功率单元为级联结构。
2.根据权利要求1所述的一种用于稳流控制的大功率直流电源电路，其特征在于，所述功率单元包括三绕组变压器，所述三绕组变压器的输出端连接功率模块；所述功率模块设置三相桥式半控整流电路，所述三相桥式半控整流电路包括晶闸管和功率二极管，所述功率二极管包括第四功率二极管，所述三相桥式半控整流电路的一端连接第三电抗器的一端，所述第三电抗器的另一端连接放电电阻的一端和电容器的一端，所述放电电阻的另一端和电容器的另一端连接三相桥式半控整流电路的另一端，所述电容器的一端连接IGBT的集电极，所述IGBT的发射极连接第四功率二极管的负极，所述电容器的另一端与第四功率二极管的正极连接，所述IGBT反并联二极管。
3.根据权利要求2所述的一种用于稳流控制的大功率直流电源电路，其特征在于，所述功率模块包括第一功率模块和第二功率模块，所述第一功率模块中第四功率二极管的正极连接第二功率模块中第四功率二极管的负极。
4.根据权利要求3所述的一种用于稳流控制的大功率直流电源电路，其特征在于，所述功率单元设置n个，所述功率单元包括第一功率单元，所述第一功率单元的第二功率模块中第四功率二极管的正极连接第二功率单元的第一功率模块中第四功率二极管的负极，所述第二功率单元的第二功率模块中第四功率二极管的正极连接第三功率单元的第一功率模块中第四功率二极管的负极，依次类推，n个功率单元级联接入电路。
5.根据权利要求4所述的一种用于稳流控制的大功率直流电源电路，其特征在于，所述第一功率单元的第一功率模块中第四功率二极管的负极与第n功率单元的第二功率模块中第四功率二极管的正极之间连接限流滤波单元。
6.根据权利要求1所述的一种用于稳流控制的大功率直流电源电路，其特征在于，所述充电保护单元包括隔离刀闸，所述交流电源的一端与隔离刀闸的一端连接，所述隔离刀闸的另一端连接断路器的一端，所述断路器的另一端连接充电电阻的一端，所述充电电阻的另一端连接功率单元的一端；所述断路器的一端与隔离刀闸之间连接第一接地刀闸，所述充电电阻的另一端与功率单元的一端之间连接第二接地刀闸；所述断路器的一端连接旁路断路器的一端，所述断路器的另一端连接旁路断路器的另一端。
7.根据权利要求1所述的一种用于稳流控制的大功率直流电源电路，其特征在于，所述限流滤波单元包括电抗器，所述电抗器包括第一电抗器和第二电抗器，所述第一电抗器和第二电抗器之间连接负荷。
8.根据权利要求7所述的一种用于稳流控制的大功率直流电源电路，其特征在于，所述第一电抗器与负荷之间连接直流刀闸。
9.根据权利要求7所述的一种用于稳流控制的大功率直流电源电路，其特征在于，所述负荷为大容量直流用电负荷包括电弧发生装置。
10.一种用于稳流控制的大功率直流电源装置，包括大功率直流电源电路，其特征在于，所述大功率直流电源电路为权利要求1-8任一项中所述大功率直流电源电路。
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