CN102624019A - 单相660v～3.3kv长距离分布式直接供电系统 - Google Patents

单相660v～3.3kv长距离分布式直接供电系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种单相660V～3.3KV长距离分布式直接供电系统，包括智能均衡负载稳压电源、分布式智能开关电源和上位机，智能均衡负载稳压电源将三相380V交流电依次进行整流、滤波、逆变和变压处理，根据需要输出单相660V～3.3KV交流电，并可自动调输出以保持其输出稳定，其包括控制主板和依次相连的整流器、滤波器、逆变器、电抗器和变压器；分布式智能开关电源将660V～3.3KV交流电变成220V交流电，并可自动调输出以保持其输出稳定，其包括可调变压器和智能开关控制器；上位机向智能均衡负载稳压电源和分布式智能开关电源下发控制指令，接收并保存它们上传的各自本地状态参数。本系统成本低且供电稳定可靠。

Description

单相660V～3.3KV长距离分布式直接供电系统
技术领域
本发明涉及一种供电系统，尤其涉及一种单相660V～3.3KV长距离分布式直接供电系统。
背景技术
对于设备负荷分散、供电距离长(2-20公里)的供电系统，如高速公路沿线机电设备的供电系统，为保证远端设备供电质量，目前常使用的供电方法有如下几种：
(1)、380V/220V直接供电方式
在距变电站较近(4km以内)的用电设备，目前常采用低压380V/220V直接供电，随着距离增加和远端负载增大，为满足远端设备端电压不低于设计指标的要求，必须增大传输线缆的线径，从而造成供电成本升高。
(2)、10KV(或6KV)间接供电方式
对于距离较远(超过4km)的用电设备，目前常采用10KV(或6KV)电缆，将电源提供到负载相对集中的位置，在此处安装10KV(或6KV)/0.4KV变压器，将10KV(或6KV)变压为380V/220V，再使用380V/220V二次配电，此方案不但需要10KV电缆、变压器等设备，同时还要进行二次配电，故综合造价较高。
(3)、太阳能、风能供电方式
利用太阳能或风能为远端设备直接供电，这种方案不足的地方是首先供电质量不够稳定，无论是太阳能还是风能都受天气状况影响；其次太阳能和风能受到建设规模限制，使其发电容量有限，无法和线缆提供的能量相比。
因此，如何降低负荷分散、供电距离长(2-20公里)的供电系统的供电成本且保证能供电系统可靠稳定供电是目前亟待解决的技术难题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可靠稳定供电且成本较低的单相660V～3.3KV长距离分布式直接供电系统。
为达到上述目的，本发明提供了一种单相660V～3.3KV长距离分布式直接供电系统，包括智能均衡负载稳压电源、分布式智能开关电源和上位机，其中，
智能均衡负载稳压电源，包括：
依次相连的整流器、滤波器、逆变器、电抗器和变压器，用于将市电三相380V交流电依次进行整流、滤波、逆变和变压处理后，根据需要输出660V～3.3KV交流电；
控制主板，用于当监测到所述变压器输出的电压与设定的输出电压有偏差时，自动调整所述逆变器的PWM脉宽信号来保持其输出电压稳定；当监测到所述变压器输出的负载电流异常时，自动切断所述变压器的输出，并向所述上位机发出报警信息；
分布式智能开关电源，包括：
可调变压器，其与660V～3.3KV输出母线相连，用于将660V～3.3KV交流电变换成220V交流电；
智能开关控制器，用于当监测到所述可调变压器输出偏离设定电压时，自动调整所述可调变压器的抽头来补充电压降以稳定输出；当监测到所述可调变压器的负载电流异常时，自动切断所述可调变压器的输出，并向所述上位机发出报警信息；
上位机，用于向所述智能均衡负载稳压电源和所述分布式智能开关电源下发控制指令，接收并保存它们上传的各自本地状态参数。
本发明的单相660V～3.3KV长距离分布式直接供电系统，还包括：
旁路开关，其在当所述控制主板检测到所述逆变器出现故障时启动，用以实现将三相380V交流电直接通过所述变压器升压为单相660V～3.3KV交流电。
本发明的单相660V～3.3KV长距离分布式直接供电系统，所述控制主板包括型号为DSP30F4013的单片机芯片及其外围电路、采样及保护电路和通讯电路，其中，
所述单片机芯片第8、第9、第38和第41管脚分别对应与所述逆变器的四个IGBT功率模块的IGBT驱动器相连；
采样及保护电路，包括：
由霍尔电流传感器和第一运算放大器及其外围电路构成的电流采样放大电路，
由电压互感器和第二运算放大器及其外围电路构成的电压采样放大电路，
以及由第一比较器和第二比较器构成的比较电路，
所述霍尔电流传感器和所述电压互感器接660V～3.3KV交流电，所述霍尔电流传感器的输出端与所述第一运算放大器的输入端相连，所述电压互感器的输出端与所述第二运算放大器输入端相连，所述第一运算放大器的输出端以及所述第二运算放大器的输出端与所述比较电路的输入端相连，如果采样电压值或电流值超过设定值，则所述比较电路通知所述单片机芯片的第37脚；
通讯电路，包括：
型号为MAX13487的RS-485/RS-422接口转换芯片及其外围电路构成UART通讯接口，该UART通讯接口的接收和发送端分别对应与所述单片机芯片的第1和第44管脚相连，用于实现所述控制主板与所述上位机之间的通讯；
以及，型号82C250的CAN总线收发芯片及其外围电路构成的CAN通讯接口，该CAN通讯接口的接收和发送端与所述单片机芯片的第4和第5管脚相连，用于实现所述控制主板与所述智能开关控制器之间的通讯。
本发明的单相660V～3.3KV长距离分布式直接供电系统，所述智能开关控制器具有三级电压输出控制开关和一路总控制开关，每一级输出控制开关对应一个等级的电压输出，该三级电压输出控制开关同时至多有其中一级闭合输出，当总控制开关关闭时，所述三级电压输出控制开关均无输出。
本发明的单相660V～3.3KV长距离分布式直接供电系统，所述IGBT驱动器的型号为M57962等。
本发明的单相660V～3.3KV长距离分布式直接供电系统，还包括辅助电源，所述辅助电源包括辅路三相380V交流电输入、蓄电池输入、太阳能输入和/或风能输入。
本发明的单相660V～3.3KV长距离分布式直接供电系统中，智能均衡负载稳压电源用于将三相380V交流电依次进行整流、滤波、逆变和变压处理后输出3.3KV交流电，并可自动调输出以保持其输出电压稳定，其包括控制主板和依次相连的整流器、滤波器、逆变器、电抗器和变压器；分布式智能开关电源用于将660V～3.3KV交流电变成220V交流电，并可自动调输出以保持其输出电压稳定，其包括可调变压器和智能开关控制器。从而实现了可靠稳定供电，并且本系统的660V～3.3kV输电电压为低压，无需输电线路和变压设备具有耐高压特性，且系统为一次配电，不需要电压转换而进行二次配电，因而大大降低了系统的综合造价。
附图说明
图1为本发明的单相660V～3.3KV长距离分布式直接供电系统的结构框图；
图2为图1中智能均衡负载稳压电源的结构框图；
图3为图2中智能均衡负载稳压电源的电路原理图；
图4为图2中主控CPU部分的电路原理图；
图5为图2中采样及保护电路部分的电路原理图；
图6为图2中通讯电路部分的电路原理图；
图7为图1中分布式智能开关电源的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细描述：
参考图1和图2所示，本实施例的单相660V～3.3KV长距离分布式直接供电系统包括智能均衡负载稳压电源、上位机和若干个分布式智能开关电源，其中：
智能均衡负载稳压电源包括控制主板和依次相连的整流器、滤波器、逆变器、电抗器和变压器，整流器、滤波器、逆变器、电抗器和变压器，用于将市电三相380V交流电依次进行整流、滤波、逆变和变压处理后输出单相660V～3.3KV交流电；控制主板用于当监测到变压器输出的电压与设定的输出电压有偏差时，自动调整逆变器的PWM脉宽信号来保持其输出电压稳定；当监测到变压器输出的负载电流异常时，自动切断变压器的输出，并向上位机发出报警信息。
而分布式智能开关电源包括智能开关控制器和可调变压器，其中可调变压器与660V～3.3KV输出母线相连，其用于将660V～3.3KV交流电变换成220V交流电(在±20％范围内遥控可调)；智能开关控制器，用于当监测到可调变压器输出偏离设定电压时，自动调整可调变压器的抽头来补充电压降以稳定输出；当监测到可调变压器的负载电流异常时，自动切断可调变压器的输出，并向上位机发出报警信息；
而上位机则用于向智能均衡负载稳压电源和分布式智能开关电源下发控制指令，接收并保存它们上传的各自本地状态参数(例如电流、电压、开关状态等)，其中，分布式智能开关电源则由上位机通过智能均衡负载稳压电源控制。
为了实现当逆变器出现故障情况下的冗余保护，为设备检修赢得时间，还设置了旁路开关，其在当控制主板检测到逆变器出现故障时启动，用以实现将三相380V交流电直接通过变压器升压为660V～3.3KV交流电。
此外，由于本智能均衡负载稳压电源采用直流母线作为中间母线，从而可以使用辅助的第二路三相380V交流作为备用电源，以及蓄电池、太阳能、风能等其他直流电源并联使用，这些电源均可作为备用电源实现不间断供电，可大大提高负载设备的可靠性括辅助电源。
结合图3至图6所示，在一个优选实施例中，智能均衡负载稳压电源的控制主板可选择型号为Microchip系列的例如：DSP30F4013的单片机芯片及其外围电路、采样及保护电路和通讯电路，其中：
单片机芯片第8、第9、第38和第41管脚分别对应与逆变器的四个IGBT功率模块的型号为M57962的IGBT驱动器相连，输出PWM信号至GBT驱动器。
采样及保护电路，包括由霍尔电流传感器和第一运算放大器(即AR51)及其外围电路构成的电流采样放大电路、由电压互感器和第二运算放大器(即AR52)及其外围电路构成的电压采样放大电路、以及由第一比较器(即AR61)和第二比较器(即AR62)构成的比较电路；霍尔电流传感器和电压互感器接660V～3.3KV交流电，霍尔电流传感器的输出端与第一运算放大器的输入端相连，电压互感器的输出端与第二运算放大器输入端相连，第一运算放大器的输出端以及第二运算放大器的输出端与比较电路的输入端相连，如果采样电压值或电流值超过设定值，则比较电路通知单片机芯片的第37脚，进行高速关断保护，终止PWM输出，从而实现IGBT功率模块的驱动及过电流和欠电压的关断保护。
通讯电路包括型号为MAX13487的RS-485/RS-422接口转换芯片及其外围电路构成UART通讯接口，以及型号82C250的CAN总线收发芯片及其外围电路构成的CAN通讯接口，该UART通讯接口的接收和发送端分别对应与单片机芯片的第1和第44管脚相连，用于实现控制主板与上位机之间的通讯；该CAN通讯接口的接收和发送端与单片机芯片的第4和第5管脚相连，用于实现控制主板与智能开关控制器之间的通讯。
结合图7所示，智能开关控制器具有三级电压输出控制开关(即S1、S2、S3)和一路总控制开关(即S0)，每一级输出控制开关对应一个等级的电压输出，该三级电压输出控制开关同时至多有其中一级闭合输出，当总控制开关关闭时，三级电压输出控制开关均无输出，从而实现根据设备需求可以改变输电工作电压，甚至完全关闭输出。
以上的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种单相660V～3.3KV长距离分布式直接供电系统，其特征在于，包括智能均衡负载稳压电源、分布式智能开关电源和上位机，其中，
智能均衡负载稳压电源，包括：
依次相连的整流器、滤波器、逆变器、电抗器和变压器，用于将市电三相380V交流电依次进行整流、滤波、逆变和变压处理后，根据需要输出660V～3.3KV交流电；
控制主板，用于当监测到所述变压器输出的电压与设定的输出电压有偏差时，自动调整所述逆变器的PWM脉宽信号来保持其输出电压稳定；当监测到所述变压器输出的负载电流异常时，自动切断所述变压器的输出，并向所述上位机发出报警信息；
分布式智能开关电源，包括：
可调变压器，其与660V～3.3KV输出母线相连，用于将660V～3.3KV交流电变换成220V交流电；
智能开关控制器，用于当监测到所述可调变压器输出偏离设定电压时，自动调整所述可调变压器的抽头来补充电压降以稳定输出；当监测到所述可调变压器的负载电流异常时，自动切断所述可调变压器的输出，并向所述上位机发出报警信息；
上位机，用于向所述智能均衡负载稳压电源和所述分布式智能开关电源下发控制指令，接收并保存它们上传的各自本地状态参数。
2.根据权利要求1所述的单相660V～3.3KV长距离分布式直接供电系统，其特征在于，还包括：
旁路开关，其在当所述控制主板检测到所述逆变器出现故障时启动，用以实现将三相380V交流电直接通过所述变压器升压为单相660V～3.3KV交流电。
3.根据权利要求2所述的单相660V～3.3KV长距离分布式直接供电系统，其特征在于，所述控制主板包括型号为DSP30F4013的单片机芯片及其外围电路、采样及保护电路和通讯电路，其中，
所述单片机芯片第8、第9、第38和第41管脚分别对应与所述逆变器的四个IGBT功率模块的IGBT驱动器相连；
采样及保护电路，包括：
由霍尔电流传感器和第一运算放大器及其外围电路构成的电流采样放大电路，
由电压互感器和第二运算放大器及其外围电路构成的电压采样放大电路，
以及由第一比较器和第二比较器构成的比较电路，
所述霍尔电流传感器和所述电压互感器接660V～3.3KV交流电，所述霍尔电流传感器的输出端与所述第一运算放大器的输入端相连，所述电压互感器的输出端与所述第二运算放大器输入端相连，所述第一运算放大器的输出端以及所述第二运算放大器的输出端与所述比较电路的输入端相连，如果采样电压值或电流值超过设定值，则所述比较电路通知所述单片机芯片的第37脚；
通讯电路，包括：
型号为MAX13487的RS-485/RS-422接口转换芯片及其外围电路构成UART通讯接口，该UART通讯接口的接收和发送端分别对应与所述单片机芯片的第1和第44管脚相连，用于实现所述控制主板与所述上位机之间的通讯；
以及，型号82C250的CAN总线收发芯片及其外围电路构成的CAN通讯接口，该CAN通讯接口的接收和发送端与所述单片机芯片的第4和第5管脚相连，用于实现所述控制主板与所述智能开关控制器之间的通讯。
4.根据权利要求3所述的单相660V～3.3KV长距离分布式直接供电系统，其特征在于，所述智能开关控制器具有三级电压输出控制开关和一路总控制开关，每一级输出控制开关对应一个等级的电压输出，该三级电压输出控制开关同时至多有其中一级闭合输出，当总控制开关关闭时，所述三级电压输出控制开关均无输出。
5.根据权利要求4所述的单相660V～3.3KV长距离分布式直接供电系统，其特征在于，所述IGBT驱动器的型号为M57962。
6.根据权利要求5所述的单相660V～3.3KV长距离分布式直接供电系统，其特征在于，还包括辅助电源，所述辅助电源包括辅路三相380V交流电输入、蓄电池输入、太阳能输入和/或风能输入。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105790268A (zh) * 2016-05-20 2016-07-20 李建新 一种低压远距离输电系统
US9431851B2 (en) 2013-08-16 2016-08-30 Eaton Corporation UPS systems and methods using current-controlling low-loss modes
CN108923420A (zh) * 2018-07-11 2018-11-30 佛山市众盈电子有限公司 一种三电平电源输出保护电路方法
CN117175498A (zh) * 2023-11-03 2023-12-05 深圳贝特莱电子科技股份有限公司 一种智能门锁指纹传感器保护电路及方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6018203A (en) * 1995-05-22 2000-01-25 Target Hi-Tech Electronics Ltd. Apparatus for and method of evenly distributing an electrical load across an n-phase power distribution network
CN2558156Y (zh) * 2002-02-22 2003-06-25 青岛经济技术开发区创统科技发展有限公司 高压大功率稳频稳压电源
CN1508934A (zh) * 2002-12-18 2004-06-30 孙苏虹 可防止窃电的供电方法
CN200964066Y (zh) * 2006-11-02 2007-10-24 青岛经济技术开发区创统科技发展有限公司 电气化铁路站用电源
CN202602300U (zh) * 2012-03-29 2012-12-12 北京西迈特科技有限公司 单相660V～3.3kV长距离分布式直接供电系统

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6018203A (en) * 1995-05-22 2000-01-25 Target Hi-Tech Electronics Ltd. Apparatus for and method of evenly distributing an electrical load across an n-phase power distribution network
CN2558156Y (zh) * 2002-02-22 2003-06-25 青岛经济技术开发区创统科技发展有限公司 高压大功率稳频稳压电源
CN1508934A (zh) * 2002-12-18 2004-06-30 孙苏虹 可防止窃电的供电方法
CN200964066Y (zh) * 2006-11-02 2007-10-24 青岛经济技术开发区创统科技发展有限公司 电气化铁路站用电源
CN202602300U (zh) * 2012-03-29 2012-12-12 北京西迈特科技有限公司 单相660V～3.3kV长距离分布式直接供电系统

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9431851B2 (en) 2013-08-16 2016-08-30 Eaton Corporation UPS systems and methods using current-controlling low-loss modes
CN105790268A (zh) * 2016-05-20 2016-07-20 李建新 一种低压远距离输电系统
CN105790268B (zh) * 2016-05-20 2019-06-14 李建新 一种低压远距离输电系统
CN108923420A (zh) * 2018-07-11 2018-11-30 佛山市众盈电子有限公司 一种三电平电源输出保护电路方法
CN117175498A (zh) * 2023-11-03 2023-12-05 深圳贝特莱电子科技股份有限公司 一种智能门锁指纹传感器保护电路及方法
CN117175498B (zh) * 2023-11-03 2024-03-22 深圳贝特莱电子科技股份有限公司 一种智能门锁指纹传感器保护电路及方法

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