CN206461533U - 一种检修电源输出装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种检修电源输出装置，包括：供电电路，用于提供12V直流电压作为初始电压；推挽式升压电路，用于将供电电路输出的12V直流电压变换为110V直流电压并输出；升压斩波电路，用于将推挽式升压电路输出的110V直流电压变换为345V直流电压；逆变电路，用于将由升压斩波电路升压后的345V直流电压变换为380V交流电压并输出。本实用新型可提供DC12V、DC110V、AC380V共3种电压等级作为输出，可满足90%以上变电站施工负荷需要，且使用安全灵活；避免了长距离引接电缆的环节，缩短施工作业的开工时间，还避免了因检修电源引接导致站用电越级跳闸的风险。
Description
技术领域
本实用新型涉及电力***技术领域，尤其涉及一种检修电源输出装置。
背景技术
近年来，随着变电站内各专业的技改、修理等项目的新增，入站施工项目增多，检修电源在各种站内地点频繁使用。获取检修电源的方式一般以从站内检修箱引接电缆为主，存在以下弊端：
一方面，站内所设置的检修电源箱位置有限而固定，未能覆盖站内所有地点，使用箱内电源往往需要使用长距离的电缆引接，给现场施工带来不便。尤其当施工现场位于变电站楼顶、围墙等偏僻位置时，引接电源将十分困难。
另一方面，借鉴历史发生的变电站外来施工单位使用检修电源安全事故经验，究其原因为引接检修电源的长距离电缆与变压器进线距离过近，产生感应电压而导致电缆放电。这说明引接检修电源的长距离电缆易与其他带电设备产生感应电压，产生安全风险；另外，电缆的拖曳、缠绕、绝缘破损也可能会带来施工现场的人身、设备安全风险等。
最后，部分老式检修电源箱内开关存在绝缘损坏、漏电保护功能失效的风险，一旦施工现场发生短路故障，将导致箱内开关甚至站用电进线开关越级跳闸的情况，使得站用电母线面临失压的风险。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于，提供一种结构简单、引接灵活、运行可靠的检修电源输出装置。
为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种检修电源输出装置，包括：
供电电路，用于提供12V直流电压作为初始电压；
推挽式升压电路，用于将供电电路输出的12V直流电压变换为110V直流电压并输出；
升压斩波电路，用于将推挽式升压电路输出的110V直流电压变换为345V直流电压；
逆变电路，用于将由升压斩波电路升压后的345V直流电压变换为380V交流电压并输出。
其中，所述供电电路包括并联的两组磷酸铁锂蓄电池，每组由4节额定电压为3V的磷酸铁锂蓄电池串联而成。
其中，所述供电电路前后串联100A熔断器，用于在输出电流超出100A时熔断以保护蓄电池。
其中，所述12V直流电压被引接至KM1接触器输出。
其中，所述推挽式升压电路包括：
推挽式升压变换电路，其进一步包括开关元器件MOS管、高频变压器及第一PWM调制电路，MOS管Q1、Q2的栅极均与所述第一PWM调制电路相连，漏极分别与高频变压器的初级绕组相连，所述推挽式升压变换电路用于通过所述开关元器件MOS管Q1、Q2在不同时段交替从MOS管Q1导通、MOS管Q2截止，到MOS管Q1、Q2均截止，到MOS管 Q1截止、MOS管Q2导通，再到MOS管Q1、Q2均截止，将所述供电电路输出的12V直流电压变换为高频方波交流电压；
单相桥式全控整流电路，用于将所述高频方波交流电压整流为110V直流方形波电压。
其中，所述推挽式升压电路还包括：
电感与电容组成的LC吸收网络，用以抑制MOS管集电极电压尖峰，并通过所述电容输出所述110V直流方形波电压。
其中，所述110V直流电压被引接至KM2接触器开关输出。
其中，所述升压斩波电路包括电感、MOS管、二极管和电容器，所述MOS管的漏极连接在所述电感与所述二极管的正极之间，所述电容器连接在所述MOS管的源极与所述二极管的负极之间。
其中，所述逆变电路包括：
三相电压型逆变电路，其进一步包括IGBT管、二极管及第二PWM调制电路，用于将所述升压斩波电路输出的345V直流电压升压逆变至380V交流电压，并引接至隔离变压器，二极管Q5正向连接在IGBT管BG1的发射极和集电极之间，二极管Q6正向连接在IGBT管 BG2的发射极和集电极之间，二极管Q7正向连接在IGBT管BG3的发射极和集电极之间，二极管Q8正向连接在IGBT管BG4的发射极和集电极之间，二极管Q9正向连接在IGBT 管BG5的发射极和集电极之间，二极管Q10正向连接在IGBT管BG6的发射极和集电极之间，IGBT管BG1-BG6的门极均连接至所述第二PWM调制电路，隔离变压器T2的三相分别连接在IGBT管BG1发射极与IGBT管BG2的集电极之间、IGBT管BG3发射极与IGBT 管BG4的集电极之间、IGBT管BG5发射极与IGBT管BG6的集电极之间。
其中，所述逆变电路还包括：
隔离变压器，用于将所述380V交流电压通过输出开关3ZK引接至KM3开关输出。
本实用新型实施例的有益效果在于：
本实用新型可提供DC12V、DC110V、AC380V共3种电压等级作为输出，可满足90％以上变电站施工负荷需要，且使用安全灵活；
本实用新型避免了长距离引接电缆的环节，缩短施工作业的开工时间：目前由于变电站内临时电源接入规定所要求，临时电源的接入必须履行开关特性测试、管理人员签字等手续，确保安全作业的同时也延长了施工作业的开工时间，而本装置的使用，将免去引接电缆的环节，从而缩短开工时间，提高了作业效率；此外还避免了因检修电源引接导致站用电越级跳闸的风险；
本实用新型为移动式装置，故而可以随施工地点放置，无论施工地点位于高处的主控楼楼顶或变电站围墙、大门等偏僻处，均可使用装置供电，灵活便捷；
本实用新型的装置回路简易，装置轻便易于携带，且器件故障率低、运行可靠性较高，可作为变电站内固定式检修箱供电的有力补充，克服了传统方式的弱点，提高了施工现场的安全水平，保障了站用电源的可靠运行；
本实用新型还可推广至普通民用电力行业需使用以上电压等级移动电源的场合，具有广泛的应用及推广价值。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型实施例一种检修电源输出装置的结构框图。
图2是本实用新型实施例中供电电路的具体结构示意图。
图3是本实用新型实施例中推挽式升压电路的具体结构示意图。
图4是本实用新型实施例中升压斩波电路的具体结构示意图。
图5是本实用新型实施例中逆变电路的具体结构示意图。
图6是本实用新型实施例一种检修电源输出装置的具体结构示意图。
具体实施方式
以下各实施例的说明是参考附图，用以示例本实用新型可以用以实施的特定实施例。
请参照图1所示，本实用新型实施例提供一种检修电源输出装置，包括：
供电电路，用于提供12V直流电压作为初始电压；
推挽式升压电路，用于将供电电路输出的12V直流电压变换为110V直流电压并输出；
升压斩波电路，用于将推挽式升压电路输出的110V直流电压变换为345V直流电压；
逆变电路，用于将由升压斩波电路升压后的345V直流电压变换为380V交流电压并输出。
即本实施例检修电源输出装置包括3个电压变换电路，提供3种输出电压。由供电电路提供DC12V电压作为初始电压(第一输出电压)，由于现今变电站站用电负荷中，绝大部分直流负荷电压等级为DC110V、交流负荷为AC380V，故推挽式升压电路以输出 DC110V作为第二输出电压，以供给绝大部分直流负荷及本装置所有回路中PWM调制电路电源。升压斩波电路将110V直流电压变换为345V直流电压，作为逆变电路的输入，逆变电路将345V直流电压变换为380V交流电压，作为第三输出电压，以满足绝大部分交流负荷的需求。
请参照图2所示，具体地，为保障可靠性，供电电路包括并联的两组磷酸铁锂蓄电池，每组由4节磷酸铁锂蓄电池串联而成。每节电池单体额定容量为100安时(Ah)，额定电压为DC 3V，串联后通过手动输出开关1ZK可稳定输出DC 12V电压。磷酸铁锂蓄电池组与传统铅酸蓄电池相比，能量比为后者的4-5倍，具有体积小，重量轻的优点；蓄电池组前后串联100A熔断器R1-R4，当输出电流超出100A时，熔断器熔断以保护蓄电池组；将DC 12V电压引接至KM1接触器，可获得第一输出电压(DC 12V)。
推挽式升压电路将由供电电路输出的DC12V作为本电路的电压输入，完成DC12V至DC110V的变换。本实施例中的推挽式升压电路如图3所示，开关元器件MOS管Q1、 Q2、高频变压器T1及PWM调制电路组成推挽式升压变换电路，MOS管Q1、Q2的栅极均与第一PWM调制电路相连，漏极分别与高频变压器T1的初级绕组相连，推挽式升压变换电路通过开关元器件MOS管Q1、Q2的交替关断，将输入电压DC12V变换为高频方波交流电压。二极管D1-D4形成单相桥式全控整流电路，将高频方波交流电压整流为直流方形波电压DC110V。L1与C6组成LC吸收网络，用以抑制MOS管集电极电压尖峰。通过C6 输出高频方形波电压DC110V，将DC110V电压引接至KM2接触器开关，可获得第二输出电压。
本电路的原理为：
(1)当0≤t≤t1，Q1导通，Q2截止，有：
U3＝N2/N1×U (2)
其中，N2为W2的匝数。
(2)当t1≤t≤t2时，Q1，Q2截止。
(3)当t2≤t≤t3时，Q1截止，Q2导通，有：
故U3＝-N2/N1×U
(4)当t3≤t≤t4时，Q1，Q2截止。
因此，输出电压U3是幅值为的交流方波，经全桥整流后得幅值为的高频方波电压。通过调节功率开关Q1、Q2的占空比，达到输出电压有效值的调节。
请参照图4所示，升压斩波电路包括电感L2、MOS管V3、二极管D1、电容器 C7，共同组成升压型DC/DC变换器，将DC110V升压至约DC345V。
其电路原理为：
MOS管V3导通时，输入电压Ui加在电感L2上，电感L2由输入电压Ui励磁，导通期间，磁通增加量为；开关断开时，由于电感电流连续，二极管变为导通状态，电压(Uo-Ui)与开关导通时方向相反加到电感L2上，电感L2消磁，开关断开期间磁通减少量为。稳定状态时，电感的磁通增加量与减少量相等，则升压型变换器的电压变比小于1。由于变比小于 1，故输出电压总高于输入电压，即为升压变换器。
其中，
故可以通过调节ton+toff与toff的比值来调节输出电压Uo。
为了精确获得后续逆变电路AC 380V幅值的输出，在升压斩波电路中，可将原始输入电压DC110V升压至DC345V以作为后续逆变电路的输入。
请再参照图5所示，逆变电路将升压斩波电路输出的DC345V电压作为本电路的电压输入。IGBT管BG1-BG6、二极管Q5-Q10及PWM调制电路组成三相电压型逆变回路，共同将DC345V升压逆变至AC380V，引接至隔离变压器T2。具体地，二极管Q5正向连接在IGBT管BG1的发射极和集电极之间，二极管Q6正向连接在IGBT管BG2的发射极和集电极之间，二极管Q7正向连接在IGBT管BG3的发射极和集电极之间，二极管Q8正向连接在IGBT管BG4的发射极和集电极之间，二极管Q9正向连接在IGBT管BG5的发射极和集电极之间，二极管Q10正向连接在IGBT管BG6的发射极和集电极之间，IGBT管 BG1-BG6的门极均连接至所述第二PWM调制电路，隔离变压器T2的三相分别连接在 IGBT管BG1发射极与IGBT管BG2的集电极之间、IGBT管BG3发射极与IGBT管BG4 的集电极之间、IGBT管BG5发射极与IGBT管BG6的集电极之间。隔离变压器T2输出电压AC380V通过输出开关3ZK引接至KM3开关，可获得第三输出电压。
通过上述说明可知，实施本实用新型实施例，具有如下有益效果：
本实用新型可提供DC12V、DC110V、AC380V共3种电压等级作为输出，可满足90％以上变电站施工负荷需要，且使用安全灵活；
本实用新型避免了长距离引接电缆的环节，缩短施工作业的开工时间：目前由于变电站内临时电源接入规定所要求，临时电源的接入必须履行开关特性测试、管理人员签字等手续，确保安全作业的同时也延长了施工作业的开工时间，而本装置的使用，将免去引接电缆的环节，从而缩短开工时间，提高了作业效率；此外还避免了因检修电源引接导致站用电越级跳闸的风险；
本实用新型为移动式装置，故而可以随施工地点放置，无论施工地点位于高处的主控楼楼顶或变电站围墙、大门等偏僻处，均可使用装置供电，灵活便捷；
本实用新型的装置回路简易，装置轻便易于携带，且器件故障率低、运行可靠性较高，可作为变电站内固定式检修箱供电的有力补充，克服了传统方式的弱点，提高了施工现场的安全水平，保障了站用电源的可靠运行；
本实用新型还可推广至普通民用电力行业需使用以上电压等级移动电源的场合，具有广泛的应用及推广价值。
以上所揭露的仅为本实用新型较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。
Claims (8)
1.一种检修电源输出装置，其特征在于，包括：
供电电路，用于提供12V直流电压作为初始电压；
推挽式升压电路，用于将供电电路输出的12V直流电压变换为110V直流电压并输出；
升压斩波电路，用于将推挽式升压电路输出的110V直流电压变换为345V直流电压；
逆变电路，用于将由升压斩波电路升压后的345V直流电压变换为380V交流电压并输出。
2.根据权利要求1所述的检修电源输出装置，其特征在于，所述供电电路包括并联的两组磷酸铁锂蓄电池，每组由4节额定电压为3V的磷酸铁锂蓄电池串联而成。
3.根据权利要求2所述的检修电源输出装置，其特征在于，所述供电电路前后串联100A熔断器（R1-R4），用于在输出电流超出100A时熔断以保护蓄电池。
4.根据权利要求2所述的检修电源输出装置，其特征在于，所述12V直流电压被引接至KM1接触器输出。
5.根据权利要求1所述的检修电源输出装置，其特征在于，所述推挽式升压电路包括：
推挽式升压变换电路，其进一步包括第一MOS管（Q1）、第二MOS管（Q2）、高频变压器（T1）及第一PWM调制电路，所述第一MOS管（Q1）和所述第二MOS管（Q2）的栅极均与所述第一PWM调制电路相连，漏极分别与高频变压器（T1）的初级绕组相连，所述推挽式升压变换电路用于通过所述第一MOS管（Q1）和所述第二MOS管（Q2）在不同时段交替从所述第一MOS管（Q1）导通、所述第二MOS管（Q2）截止，到所述第一MOS管（Q1）和所述第二MOS管（Q2）均截止，到所述第一MOS管（Q1）截止、所述第二MOS管（Q2）导通，再到所述第一MOS管（Q1）和所述第二MOS管（Q2）均截止，将所述供电电路输出的12V直流电压变换为高频方波交流电压；
单相桥式全控整流电路，用于将所述高频方波交流电压整流为110V直流方形波电压。
6.根据权利要求5所述的检修电源输出装置，其特征在于，所述推挽式升压电路还包括：
电感（L1）与电容（C6）组成的LC吸收网络，用以抑制MOS管集电极电压尖峰，并通过所述电容（C6）输出所述110V直流方形波电压。
7.根据权利要求1所述的检修电源输出装置，其特征在于，所述升压斩波电路包括电感（L2）、MOS管（V3）、二极管（D1）和电容器（C7），所述MOS管（V3）的漏极连接在所述电感（L2）与所述二极管（D1）的正极之间，所述电容器（C7）连接在所述MOS管的源极与所述二极管（D1）的负极之间。
8.根据权利要求1所述的检修电源输出装置，其特征在于，所述逆变电路包括：
三相电压型逆变电路，其进一步包括六个IGBT管、六个二极管及第二PWM调制电路，用于将所述升压斩波电路输出的345V直流电压升压逆变至380V交流电压，并引接至隔离变压器（T2），第一二极管（Q5）正向连接在第一IGBT管（BG1）的发射极和集电极之间，第二二极管（Q6）正向连接在第二IGBT管（BG2）的发射极和集电极之间，第三二极管（Q7）正向连接在第三IGBT管（BG3）的发射极和集电极之间，第四二极管（Q8）正向连接在第四IGBT管（BG4）的发射极和集电极之间，第五二极管（Q9）正向连接在第五IGBT管（BG5）的发射极和集电极之间，第六二极管（Q10）正向连接在第六IGBT管（BG6）的发射极和集电极之间，六个IGBT管的门极均连接至所述第二PWM调制电路，隔离变压器（T2）的三相分别连接在第一IGBT管（BG1）发射极与第二IGBT管（BG2）的集电极之间、第三IGBT管（BG3）发射极与第四IGBT管（BG4）的集电极之间、第五IGBT管（BG5）发射极与第六IGBT管（BG6）的集电极之间。
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Cited By (1)
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| CN106787898A (zh) * | 2016-12-02 | 2017-05-31 | 深圳供电局有限公司 | 一种检修电源输出装置 |
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- 2016-12-02 CN CN201621313363.1U patent/CN206461533U/zh active Active
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