CN107707129A - 一种用于高速公路供配电源端电源柜 - Google Patents

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顾新波
何红军
卢早明
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Abstract

本发明公开了一种用于高速公路供配电源端电源柜，属于电力技术领域，包括主回路、交‑直‑交的整流逆变模块U1、调压变压器T1和输出变压器T4，解决了以较小的损耗完成电压调节的技术问题，本发明大大降低源端电源柜的发热量，提高了源端电源柜的传输效率。

Description

一种用于高速公路供配电源端电源柜
技术领域
本发明属于电力技术领域，特别涉及一种用于高速公路供配电源端电源柜。
背景技术
源端电源柜是远距离供电系统重要组成部分，电源发生器根据事先设定输出一定电压，当负载电流发生变化时，根据负载电流反馈，调节升压变压器输出，使电压满足负载需要。系统中电源发生器会根据输出负载电流的变化及时调整输出电压，使输出电压范围为(0.2kV-1kV)，同时负载侧的终端智能电源转换柜，会根据输入电压的不同，自身调节输出电压，保证输出电压稳定为220V范围内，整个高速公路低压配电系统可给沿路负载提供稳定的电压输入。
目前的源端电源柜方式主要为三相输入接入一个交-直-交的整流逆变模块，实时对负载线路的输出电压及输出功率进行数据采集，再通过源端电源柜上的控制器，使用傅里叶算法或真有效值算法等电力电气参数采集方法，计算出当前的实时数据，根据控制装置内设的整条供电线路的阻抗参数，综合沿路负载的综合目标电压值，通过对整流逆变模块的PWM脉冲调节，实现对所需供电线路的智能供电功能。
目前的源端电源柜给后接的负载所供的功率，都要经过交-直-交的整流逆变模块的整流及逆变操作，由于整流逆变模块一般采用PWM调节，所用IGBT模块的开关频率较大，导致整个模块的能耗较大，发热严重，一般情况下，源端电源柜的传输功率为85％-90％之间，导致较大的浪费，以一台20KW源端电源柜为例，按传输功率90％计算，1小时损失的电度数如下：
W＝P×T×N＝20×1×0.1＝2度；
P为传输功率，N为传输效率，T为时间单位，以小时计，W为损耗电度；同时，较大的发热量也影响了机柜的设计，需要加装较大功率的降温措施等，进一步降低了传输功率，同时提高了机柜的设计及制造难度。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于高速公路供配电源端电源柜，解决了以较小的损耗完成电压调节的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种用于高速公路供配电源端电源柜，包括主回路、交-直-交的整流逆变模块U1、调压变压器T1和输出变压器T4；主回路包括输入回路和输出回路，输入回路连接交-直-交的整流逆变模块U1的输入端，交-直-交的整流逆变模块U1的输出端连接调压变压器T1的一次绕组，调压变压器T1的二次绕组串联接入所述输出回路，输出变压器T4连接在所述输出回路中。
所述主回路的输入回路连接380V交流电或220V交流电。
设定所述调压变压器的输入电压为V，调压效果为A，那么调压参数为X，X＝V×A；调压变压器的一次电压和二次电压的比值为：V:A，即，调压变压器的一次绕组和二次绕组的比值为V:A。
所述调压效果为一个百分比常数。
本发明所述的一种用于高速公路供配电源端电源柜，解决了以较小的损耗完成电压调节的技术问题，本发明大大降低源端电源柜的发热量，提高了源端电源柜的传输效率。
附图说明
图1是本发明的原理图。
具体实施方式
如图1所示的一种用于高速公路供配电源端电源柜，包括主回路、交-直-交的整流逆变模块U1、调压变压器T1和输出变压器T4；主回路包括输入回路和输出回路，输入回路连接交-直-交的整流逆变模块U1的输入端，交-直-交的整流逆变模块U1的输出端连接调压变压器T1的一次绕组，调压变压器T1的二次绕组串联接入所述输出回路，输出变压器T4连接在所述输出回路中。
所述主回路的输入回路连接380V交流电或220V交流电。
设定所述调压变压器的输入电压为V，调压效果为A，那么调压参数为X，X＝V×A；调压变压器的一次电压和二次电压的比值为：V:A，即，调压变压器的一次绕组和二次绕组的比值为V:A。
所述调压效果为一个百分比常数。
使用时，以一台20KVA的源端电源柜为例，需要调节电压范围为±15％，主回路的输入电压可以为380V,该输入电压可能浮动或不稳定，输出需要在输入电压基础上实现15％的调压效果：380×0.15＝57；串联调压变压器的电压比根据输入电源的电压值及需要实现的调压效果来配置，串联变压器的一次二次电压变比为：380V:57V；源端柜控制器(所述源端柜控制器为现有技术，故不详细叙述)实时对负载线路的输出电压及输出功率进行数据采集；使用傅里叶算法跟踪输入端实时电压值Uin，实时输出值Uout1，实时输出电流值Iout，通过真有效值算法计算输出功率Pout；设定需要输出的电压目标值Uout2；通过对比目前输出的电压值和电压目标值，得到需调节电压值ΔU＝Uout1-Uout2；通过偏差电压ΔU，对交-直-交的整流逆变模块U1进行输出控制，控制量有PID算法得出；对整流逆变模块的PWM脉冲输出进行调节；达到调节输出电压调节的效果；整流逆变模块U1的控制相角需对输入电压的相角进行锁相获取。
由于主回路的传输电流等于调压变压器二次绕组的串联回路的电流值；所以调压变的最大传输功率为：
Pt＝I1×Ut2＝m×I 1×Uin＝m×Pin；
其中：Pt为串联变压器的传输功率值；I1为整个源端电源柜输电电流值；m为源端电源柜的最大调压参数，m的取值上限为15％；Uin为源端电源柜输入电压；Pin为源端电源柜的输入功率；
同样，整流逆变模块U1一般采用PWM调节，，以90％的功率来计算串联调压模块的损失。
按传输功率90％计算，假设按平均电压调节比例为10％，则模块电能损失为：
W＝m×Pin×T×N＝0.15×20×1×0.1＝0.3度；
其中：Pin为传输功率，N为传输效率，T为时间单位，以小时计，W为损耗电度；
可见，整流逆变模块U1的电能损失相比较背景技术降低了85％。
由于损耗的大大减小，导致调压模块功率可大大降低，减小生产及制造成本，源端电源柜发热可大大减少，降低设备老化，延长寿命。
本发明所述的一种用于高速公路供配电源端电源柜，解决了以较小的损耗完成电压调节的技术问题，本发明大大降低源端电源柜的发热量，源端电源柜的传输效率达到95％以上。

Claims (4)

1.一种用于高速公路供配电源端电源柜，其特征在于：包括主回路、交-直-交的整流逆变模块U1、调压变压器T1和输出变压器T4；主回路包括输入回路和输出回路，输入回路连接交-直-交的整流逆变模块U1的输入端，交-直-交的整流逆变模块U1的输出端连接调压变压器T1的一次绕组，调压变压器T1的二次绕组串联接入所述输出回路，输出变压器T4连接在所述输出回路中。
2.如权利要求1所述的一种用于高速公路供配电源端电源柜，其特征在于:所述主回路的输入回路连接380V交流电或220V交流电。
3.如权利要求1所述的一种用于高速公路供配电源端电源柜，其特征在于:设定所述调压变压器的输入电压为V，调压效果为A，那么调压参数为X，X＝V×A；调压变压器的一次电压和二次电压的比值为：V:A，即，调压变压器的一次绕组和二次绕组的比值为V:A。
4.如权利要求3所述的一种用于高速公路供配电源端电源柜，其特征在于:所述调压效果为一个百分比常数。
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