CN102255528B - 高压大功率调节电源装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高压大功率调节电源装置，包括：电源进线模块、调节电源模块和电源出线模块；电源进线模块接收进线电源并进行变压处理，将变压处理的电源输入到所述调节电源模块；调节电源模块接收所述电源进线模块输入的电源进行调压和升压处理，利用桥式整流电路进行电源整流调节处理，产生满足预设电压值或者预设电流值的直流电源；电源出线模块将调节电源模块产生的直流电源输出。本发明实施例的装置通过采用桥式整流电路对电源进行整流调节处理，在实现高压大功率直流电源能够满足预设直流电压与预设直流电流的双重需要的同时，降低了对电源容量的需求，由此降低了装置复杂度、体积和制造成本，具有很高的实用价值。
Description
技术领域
本发明涉及电源调节技术，尤其涉及一种高压大功率调节电源装置。
背景技术
高压大功率电源的应用领域广泛，随着大功率器件和开关电源的发展，高压大功率可调节电源具有多种实现形式和方案，对于恒功率工作范围宽广的高压大功率可调节直流电源装置，需要满足最高输出直流电压与最大输出直流电流的双重要求。
现有技术中一般采用如下的技术方案，高压大功率调节电源装置将进线电源经过低压开关柜后提供给油浸式感应调压器，由感应调压器调压输出，供给干式高压整流变压器，经高压整流变压器和电源出线柜后输出可调直流电压。该装置通过感应调压器对电源进行调节输出满足最高输出直流电压与最大输出直流电流的电源。
现有技术中的高压大功率电源调节装置为了满足需求，通常是同时达到最高输出直流电压与最大输出直流电流，由此使得电源系统容量非常高，会导致电源系统使用的整流变压器及调压器的容量、体积及重量都很大，整个高压调节电源的装置的成本也会很高。
发明内容
本发明提供一种高压大功率调节电源装置，通过采用桥式整流电路对电源进行整流调节处理，实现了降低高压调节电源装置的体积及制造成本。
一种高压大功率调节电源装置，包括：电源进线模块、调节电源模块和电源出线模块；
所述电源进线模块，用于接收进线电源并进行变压处理，将变压处理的电源输入到所述调节电源模块；
所述调节电源模块，用于接收所述电源进线模块输入的电源，进行调压和升压处理，以及利用桥式整流电路进行电源整流调节处理，产生满足预设电压值或者预设电流值的直流电源；
所述电源出线模块，用于将所述调节电源模块产生的直流电源输出；
所述调节电源模块包括：调压器、整流变压器和电源调节器；
所述调压器，用于接收输入的电源，进行调压处理后输入所述整流变压器；
所述整流变压器，用于接收所述调压器输入的电源，进行升压处理后输入所述电源调节器；
所述电源调节器，用于接收所述整流变压器输入的电源，进行整流调节处理后产生满足预设电压值或者预设电流值的直流电源；
所述电源调节器包括两组三相桥式整流电路和调节开关；
所述调节开关，用于将所述两组三相桥式整流电路调节为串联或者并联；
所述两组三相桥式整流电路在串联时，对输入电源进行整流调节处理，产生满足预设电压值的直流电源；所述两组三相桥式整流电路在并联时，对输入电源进行整流调节处理，产生满足预设电流值的直流电源。
本发明实施例的高压大功率调节电源装置，通过采用桥式整流电路对电源进行整流调节处理，在实现高压大功率直流电源能够满足预设直流电压与预设直流电流的双重需要的同时，降低了对电源容量的需求，由此降低了装置复杂度、体积和制造成本，具有很高的实用价值。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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一简单地介绍，显而易见地，下 面描述中的附图是本发明的一些实施例，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为本发明一实施例提供的高压大功率调节电源装置的结构示意图；
图2为本发明一实施例提供的高压大功率调节电源装置的结构框架图；
图3为本发明一实施例提供的调节电源模块的主电路图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供了一种高压大功率调节电源装置，在实现高压大功率直流电源能够满足最高输出直流电压与最大输出直流电流的双重需要的同时，降低装置的复杂度、体积和制造成本。
参见图1所示为本实施例的高压大功率调节电源装置的结构示意图，包括：电源进线模块1、调节电源模块2和电源出线模块3。
电源进线模块1，用于接收进线电源并进行变压处理，将变压处理的电源输入到调节电源模块2；
调节电源模块2，用于接收电源进线模块1输入的电源，进行调压和升压处理，以及利用桥式整流电路进行电源整流调节处理，产生满足预设电压值或者预设电流值的直流电源。
其中，该预设电压值可以是根据用户需求预先设置的电压值，如可以为电源系统的最高输出电压值；该预设电流值也可以是根据用户需求预先设置的电流值，如可以为电源系统的最大输出电流值。
电源出线模块3，用于将调节电源模块2产生的直流电源输出。
本实施例的装置能够根据用户的需求，对电源进行相应的调节，比如输出满足用户需求的直流电压，或者输出满足用户需求的直流电流。需要说明的是，本实施例的装置为降低电源容量，在输出最高直流电压时，输出的电流不为最大直流电流；在输出最大直流电流时，输出的电压不为最高直流电压。
调节电源模块2包括：调压器、整流变压器和电源调节器；
调压器，用于接收电源进线模块1输入的电源，进行调压处理后输入整流变压器；
整流变压器，用于接收调压器输入的电源，进行升压处理后输入电源调节器；
电源调节器，用于接收整流变压器输入的电源，进行整流调节处理后产生满足预设电压值或者预设电流值的直流电源。
在本实施例中，电源调节装置由两组三相桥式整流电路对电源进行调节，通过采用两组三相桥式整流电路串联的方式，输出最高直流电压，通过采用两组三相桥式整流电路并联的方式，输出最高直流电流。在下述实施例中结合具体的电路图进行详述。
电源调节器包括两组三相桥式整流电路和调节开关；
调节开关，用于将两组三相桥式整流电路调节为串联或者并联；两组三相桥式整流电路在串联时，对输入电源进行整流调节处理，产生满足预设电压值的直流电源；两组三相桥式整流电路在并联时，对输入电源进行整流调节处理，产生满足预设电流值的直流电源。
通常情况下，电源通常为三相电源，因此三相桥式整流电路包括三组桥臂。三相桥式整流电路具体的结构和连接在下述实施例中结合附图进行详述。
参见图2所示为本实施例提供的高压大功率调节电源装置的结构框架图，图3所示为其中的调节电源模块2的主电路图，以下结合图2和图3进行详细的说明。
在本实施例中，电源进线模块1包括：高压开关柜GK、高压变压器GB和电源进线器DJ；调节电源模块2包括：调压器TB、整流变压器ZB和电源调节器ZL，电源调节器ZL通过两组三相桥式整流电路将电源调整为满足预设直流电压或者预设直流电流的输出电源。电源出线模块3包括：直流输出柜ZC。各器件之间的连接关系可参照图2。
以下根据上述对该装置的结构和功能的描述，对该装置的工作原理进行说明：
该装置将进线高压电源经高压变压器GB降压为低压电源后，经电源进线器DJ提供给调压器TB，调压器TB可以为接触式感应调压器，由调压器TB进行调压后输出，供给升压型整流变压器ZB，整流变压器ZB为12脉波的整流变压器，整流变压器ZB进行升压处理后输出给电源调节器ZL；经过电源调节器ZL整流调节后输出给直流输出柜ZC，由直流输出柜ZC输出直流电源供给用户。
在整个装置的运作期间，可以使用远控操作台对装置进行控制，根据具体的需求对调压器TB进行调节，使其输出的电压相应的上升或下降，以使得该装置能够输出满足用户需求的直流电源。
以下以该装置的进线电源电压为AC10kV，最高输出直流电压为5000V，最大输出直流电流240A为例进行说明。在某些应用场景中，需要满足最高输出直流电压，在另一些应用场景中，需满足最高输出直流电流。如果直接把装置按照最高输出直流电压5000V与最大输出直流电流240A来设计，则电源系统容量高达1200kVA，会造成系统的整流变压器及调压器的容量、体积及重量的大幅度增加。
本实施例中为了满足调节电源的性能需求并降低投资，如图3所示，将整流变压器ZB的绕组接线方式定为十二脉波，电源调节器ZL设计为2组3相桥式整流电路，如图3所示，每组3相桥式整流电路包括三组6个桥臂，每个桥臂中包含整流元件、均压电阻元件和阻容保护元件。整流元件包括串 联的两个二极管，以对电源进行整流处理；均压电阻元件包括两个阻值相同的电阻，两个电阻串联，且一个电阻并联接入一个整流二极管的两端，另一个电阻并联接入另一个整流二极管的两端；阻容元件包括一电阻和一电容，以对整流二极管进行保护。在2组3相桥式整流电路的输出端加2个并联开关ZK1和1个串联开关ZK2，串联开关ZK2闭合时，2组3相桥式整流电路输出串联，串联工作时能够输出最高输出直流电压5000V；两个并联开关ZK1闭合时，2组3相桥式整流电路输出并联，并联工作时能够输出最大输出直流电流240A。由此该装置能够满足输出最高输出电压和最大输出电流的的双重需要。需要说明的是，并联开关和串联开关是互锁的，即并联开关和串联开关不能同时闭合，串联开关闭合时，并联开关打开；并联开关闭合时，串联开关打开。
为了实现2组3相桥式整流电路进行安全的串并联切换，需要保证直流电路的切换在低电压、无负载的情况下进行，即直流电路串并联切换时必须将直流电压将为低电压，方可进行串联到并联的切换，或并联到串联的切换。
另外，在该装置中，可以在调压器TB上加装机械限位装置进行过电压保护。通过调整限位装置，可以保证最高输出直流电压不会过高，由此解决了过电压保护的问题。
本发明的高压大功率调节电源装置，在实现高压大功率直流电源能够满足预设输出直流电压与预设输出直流电流的双重需要的同时，降低了装置对电源容量的需求，由此降低了装置的复杂度、体积以及制造成本，具有很高的实用价值。
以下是该装置在具体应用时的一些工作状态和说明，在实际应用中，进线电源的电压为AC10kV，经过该装置后，输出满足用户需求的直流。
该装置的进线电源为AC10kV，经高压变压器GB降压为AC380V。高压变压器GB为油浸式冷却方式，其额定输入电压为：AC10KV，额定输出电压为：AC380V或AC220V两种制式的电源，高压变压器GB将输入的高压 电降为低压，以方便后续的控制与调节。
电源进线器DJ通过柜内隔离开关和主断路器控制输入电源的关和开，实现对装置的过流保护，并通过柜体表面的仪表设备测试监控装置的运行状况。
调压器TB可以为3相感应式调压器，额定容量为630kVA，额定输入电压为：AC380V或AC220V；额定输出电压为：AC0-650V，调压特性为无级、有载连续可调的电动调压方式。调压器TB完成直流电源的调压处理，按照用户需要对电压进行调节后输入整流变压器ZB，调压器TB上还加装有机械限位装置进行过电压保护。
整流变压器ZB的绕组接线方式可以为十二脉波的方式，额定容量为630KVA，额定输入电压：0-640V；额定输出线电压：0-5000V；整流变压器ZB具有升压与隔离的作用。
电源调节器ZL内置2组3相桥式整流电路，二组桥式整流电路串联时，装置额定输出直流电源：120A/5000V；二组桥并联运行时，装置额定输出直流电源：240A/2500V。
直流输出柜ZC内置有直流滤波电抗器、滤波电容、串、并联开关等，以将直流电源输出给用户使用。
远控操作台具有紧急停止按钮、故障灯、直流电压、电流表、操作按钮等，能够显示各器件的工作状态，如运行、故障、超温、升压及降压等，并安装有紧急停止按钮，实现对整个装置运行的控制。
该高压大功率调节电源装置采用调压器TB对电源进行调压，整流变压器ZB进行升压以及电源调节器ZL进行整流调节，实现了电源平滑连续的调节。运行时有良好的电压电流调节效果和较高的效率，与晶闸管调压方式比较，对电网谐波干扰小，且坚固耐用，过载能力强，方便使用。采用2组3相桥式整流电路串并联工作方式的设计，能够满足最高输出直流电压与最大输出直流电流的双重需要，且装置体积、重量及成本大幅度减少。在高压大功率工作环境如铁路动车组核心部件的试验中，能够很好的满足需求，输出 电源的参数可以很好地满足要求。
本发明实施例的高压大功率调节电源装置，通过采用2组3相桥式整流电路串并联工作的方式，在实现高压大功率直流电源能够满足最高输出直流电压与最大输出直流电流的双重需要的同时，降低了装置的复杂度和体积，并进一步降低装置的制造成本，具有很高的实用价值。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (6)
1.一种高压大功率调节电源装置，其特征在于，包括：电源进线模块、调节电源模块和电源出线模块；
所述电源进线模块，用于接收进线电源并进行变压处理，将变压处理的电源输入到所述调节电源模块；
所述调节电源模块，用于接收所述电源进线模块输入的电源，进行调压和升压处理，以及利用桥式整流电路进行电源整流调节处理，产生满足预设电压值或者预设电流值的直流电源；
所述电源出线模块，用于将所述调节电源模块产生的直流电源输出；
所述调节电源模块包括：调压器、整流变压器和电源调节器；
所述调压器，用于接收输入的电源，进行调压处理后输入所述整流变压器；
所述整流变压器，用于接收所述调压器输入的电源，进行升压处理后输入所述电源调节器；
所述电源调节器，用于接收所述整流变压器输入的电源，进行整流调节处理后产生满足预设电压值或者预设电流值的直流电源；
所述电源调节器包括两组三相桥式整流电路和调节开关；
所述调节开关，用于将所述两组三相桥式整流电路调节为串联或者并联；
所述两组三相桥式整流电路在串联时，对输入电源进行整流调节处理，产生满足预设电压值的直流电源；所述两组三相桥式整流电路在并联时，对输入电源进行整流调节处理，产生满足预设电流值的直流电源。
2.根据权利要求1所述的高压大功率调节电源装置，其特征在于，
所述三相桥式整流电路包括三组桥臂。
3.根据权利要求2所述的高压大功率调节电源装置，其特征在于，所述桥臂包括整流元件、均压电阻元件和阻容保护元件。
4.根据权利要求1所述的高压大功率调节电源装置，其特征在于，所述电源进线模块包括：高压开关柜、高压变压器和电源进线器。
5.根据权利要求1所述的高压大功率调节电源装置，其特征在于，所述电源出线模块包括直流输出柜。
6.根据权利要求1所述的高压大功率调节电源装置，其特征在于，所述调压器上安装有机械限位装置。
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