CN102223074A - 直流电源试验装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种直流电源试验装置；包括交流输入滤波电路、整流电路、PFC电路、移相全桥谐振软开关变换电路及输出整流滤波电路；本发明可以自由调节保护、控制直流，调节量程为0%—120%，模拟出相关继电保护装置及二次回路的过压、欠压状态，以满足试验要求。

Description

直流电源试验装置
技术领域
本发明涉及一种直流电源，尤其涉及一种直流电源试验装置，适用于各变电站及电厂，属于电力应用领域。
背景技术
继电保护检验规程要求保护装置检验的整组试验应在80％额定电压下进行，目前市场上没有连续可调的便携式直流电源试验装置。常规的继电保护试验仪虽然有直流输出，但功率太小，一般只有250W左右，不能满足现场整组试验的要求。
发明内容
本发明针对上述现有技术中存在的问题，提供了一种直流电源试验装置，解决了现有技术中现场继电保护装置调试无专用80％试验电源的问题，而且本发明电压稳定，可靠性高。
本发明的技术方案如下：
交流电输入到交流输入滤波电路，交流输入滤波电路使电源与电网电磁兼容；交流输入滤波电路滤波后将交流电输入整流电路，整流电路整流后变成高压直流；整流电路将高压直流输入到功率因数校正 (PFC)电路，PFC电路校正后变成稳压直流；稳压直流电压输入到全桥移相谐振电路，变压器工作在高频状态，全桥移相谐振电路调整变压器的脉宽占空比使输出稳压; 变压器次级经过整流滤波电路后输出到电源外部。
所述的全桥移相谐振电路通过相控倍频电路分别控制两路完整的移相全桥主转换回路，达到倍频；通过动态调整电路来调整两个移相全桥主转换回路的负载电流，达到均流输出同步协调。
所述的相控倍频电路用UC3875芯片做为移相软开关主控芯片，UC3875芯片发出转换电路的基频PWM信号，死区可控可调的倍频电路将PWM信号分频出相差的相角可调的两路PWM信号，两路PWM信号分别控制两路移相主电路开关管，达到有序转换；动态调整电路是通过主转换变压器的辅助绕组，采样主变压器的动态电流比例变化，通过运放反馈控制均流电流的动态调整，影响倍频电路的死区调整，从而达到动态调节回路负载。
所述的全桥移相谐振电路的移相式零电压软开关变换器的LR由外加谐振电感和变压器的漏感组成，CR由变压器的寄生电容和外加电容组成；移相式零电压软开关管变换器中每只开关管具有相同宽度的驱动脉冲，通过移相错位控制有源时间，达到稳定输出电压。
本发明的优点效果如下：
1、直流20V-255V连续可调；大电流(5-10A)输出长时间带载；可以自由调节保护、控制直流，调节量程为0%—120%，模拟出相关继电保护装置及二次回路的过压、欠压状态，以满足试验要求。
2、采用相控倍频电路及移相式零电压软开关变换器技术，稳压性能好，
带冲击负载时保证电压波动低于1％；极大地减小了功率器件的开关损耗，有效地提高了效率，减少装置的重量和体积；具有基本电路简单，控制简洁，故障点少，可控稳定性高的优点。
3、采用双路全桥变换模式，提高转换变压器的使用效率，而且双路全桥变换在低压输出和高压输出时可以相互平衡和动态调节，有效改善了单全桥模式下的占空比丢失引起的输出电压不稳和控制系统相位裕度不够造成系统工作不稳定等问题。有效地弥补了相控电路在输入宽范围和负载变化大的情况下对滞后管的零电压开通不理想的情况。
4、通过倍频相控单元，控制直流变换的相位变化，动态调整两路相控电路的负载平衡，达到直流倍频变换，使整机的PWM开关频率提高了一倍，而对应于每个相控全桥变换电路而言，它们的工作频率都是基本频率；有两个相互动态调节的控制系统，可以做到宽范围输出时系统的稳定性和输出电压的稳压特性。
5、电压稳定度高，源变化率≤０.1％，负载变化率≤０.５％；可靠性和效率高，满载效率≥88％；功率因数≥0.99；自然冷却；交流输入范围宽，可靠的输入过欠压保护，工作电压170～260V，允许输入电压150～450V；输入电压AC,DC兼容，即可输入交流电压，也可输入直流电压；多种保护功能，输出过载保护（限流）；输出短路保护（限流）；输出过压保护（关断）；输入欠压保护（关断、自动恢复）；输入过压保护（关断、自动恢复）；输入浪涌电压保护。
热保护功能，当电源过热时，机内风扇启动，对电源散热。
6、可作为继电保护装置全检的80%电压试验电源，也可作为基建、技改新投设备调试时继电保护装置的工作、调试电源，还可广泛应用于电力直流系统、工控、通信、科研等领域。在继电保护现场调试工作中的具有广泛的推广应用价值。
附图说明
图1为本发明的电路原理示意框图。
图2为本发明的移相式零电压软开关变换器电路示意图。
图3为本发明的移相式零电压软开关变换器驱动波形示意图。
具体实施方式
本发明参照附图，结合具体实施例，进行详细描述如下。
实施例
如1图所示，交流电输入到交流输入滤波电路，交流输入滤波电路使电源与电网电磁兼容；交流输入滤波电路滤波后将交流电输入整流电路，整流电路整流后变成高压直流；整流电路将高压直流输入到功率因数校正 (PFC)电路，PFC电路校正后变成380V稳压直流；380V直流电压输入到全桥移相谐振电路，变压器工作在高频状态，全桥移相谐振电路调整变压器的脉宽占空比使输出稳压; 变压器次级经过整流滤波电路后输出到电源外部。
通过相控倍频电路分别控制两路完整的移相全桥主转换回路，而通过相控技术让两路主回路依次有序谐振工作，达到倍频的目的。同时，通过动态调整电路来调整两个回路的负载电流，达到均流输出同步协调工作的目的。
如图2所示，图中LR由两部分组成，一是外加谐振电感；二是变压器的漏感，CR由变压器的寄生电容和外加电容组成。移相式零电压软开关管变换器中每只开关管具有相同宽度的驱动脉冲，通过移相错位控制有源时间，从而达到稳定输出电压的目的。当一个开关管关断时，变压器的初级电流给关断的开关管的并联电容充电，同时使同一桥臂即将开通的开关管的并联电容放电，当关断的开关管并联电容充到电源电压时，即将开通的开关管反并联二极管自然导通，这时开通开关管，则该管就是零电压开通。而开关管在关断时，由于它有并联电容，这样开关管是零电压关断，因此在这种移相式控制方式下，开关管是在零电压下开关的，其驱动波形如图3所示：图中阴影部分为传输能量的有源时间，固定SA、SB的相位，移动SD、SC的相位，即可达到调整有源时间的目的，这样SD（SC）开通时，SA（SB）未导通，没有电流流过，SD（SC）没有开通损耗，仅SA（SB）有；SD（SC）关断时，SA（SB）未关断，SA（SB）漏源极无电压变化，没有开通损耗，仅SD（SC）有开通损耗。
相控倍频电路是用UC3875芯片做为移相软开关主控芯片，通过UC3875发出转换电路的基频PWM信号，死区可控可调的倍频电路，将PWM分频出两路PWM信号，相差的相角可调。然后通过这两路PWM信号分别控制两路移相主电路开关管，达到有序转换的目的。而动态调整电路是通过主转换变压器的辅助绕组，采样主变压器的动态电流比例变化，通过运放反馈控制均流电流的动态调整，影响倍频电路的死区调整，从而达到动态调节回路负载的目的。
本发明的保护范围以权利要求为准，不受具体实施例所限制。

Claims (4)

1.直流电源试验装置，其特征在于交流电输入到交流输入滤波电路，交流输入滤波电路使电源与电网电磁兼容；交流输入滤波电路滤波后将交流电输入整流电路，整流电路整流后变成高压直流；整流电路将高压直流输入到功率因数校正 (PFC)电路，功率因数校正 (PFC)电路校正后变成稳压直流；稳压直流电压输入到全桥移相谐振电路，变压器工作在高频状态，全桥移相谐振电路调整变压器的脉宽占空比使输出稳压; 变压器次级经过整流滤波电路后输出到电源外部。
2.根据权利要求1所述的直流电源试验装置，其特征在于所述的全桥移相谐振电路通过相控倍频电路分别控制两路完整的移相全桥主转换回路，达到倍频；通过动态调整电路来调整两个移相全桥主转换回路的负载电流，达到均流输出同步协调。
3.根据权利要求2所述的直流电源试验装置，其特征在于所述的相控倍频电路用UC3875芯片做为移相软开关主控芯片，UC3875芯片发出转换电路的基频PWM信号，死区可控可调的倍频电路将PWM信号分频出相差的相角可调的两路PWM信号，两路PWM信号分别控制两路移相主电路开关管，达到有序转换；动态调整电路是通过主转换变压器的辅助绕组，采样主变压器的动态电流比例变化，通过运放反馈控制均流电流的动态调整，影响倍频电路的死区调整，从而达到动态调节回路负载。
4.根据权利要求1所述的直流电源试验装置，其特征在于所述的全桥移相谐振电路的移相式零电压软开关变换器的LR由外加谐振电感和变压器的漏感组成，CR由变压器的寄生电容和外加电容组成；移相式零电压软开关管变换器中每只开关管具有相同宽度的驱动脉冲，通过移相错位控制有源时间，达到稳定输出电压。
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