CN113708355B - 抑制直流滤波电容冲击的电路及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种抑制直流滤波电容冲击的电路,包括:变压器、电容以及电流保护装置;变压器连接直流母线;电容连接变压器和直流母线,直流母线给电容充电;电流保护装置连接直流母线、电容和变压器。本发明所提供的一种抑制直流滤波电容冲击的电路,通过设置电流保护装置并与电容连接,在电路系统在出现短路故障时达到抑制电容对于短路点放电电流而产生直流滤波电容冲击的目的,从而保证电路系统的正常运行。
Description
技术领域
本申请涉及抑制电容电流技术领域,特别是涉及一种抑制直流滤波电容冲击的电路及装置。
背景技术
直流配电技术是当前国内外研究、应用的热点课题和发展方向。随着分布式发电、直流储能设备的不断发展以及直流负荷的广泛应用,直流配电技术应用于舰船供电、地铁牵引系统、国际空间站以及工业园区越来越普遍,但由于直流配电网涉及的电网结构复杂、保护技术不够成熟,特别是故障限流技术,以致不能很好应用于实际。直流网络发生故障时,直流侧滤波电容以及交流电源向故障点注入电流,会使得短路点产生较大的故障电流,瞬时电流将达到额定电流的几十倍,会导致系统无法正常运行甚至造成设备损坏,对直流线路造成极大危害。
因此需要一种能够抑制直流滤波电容放电冲击的电路,达到抑制放电电流的目的,从而保护系统设备以及系统能够正常运行。
发明内容
基于此,本发明在于提供一种抑制直流滤波电容冲击的电路,通过设置电流保护装置可以有效抑制电容放电冲击对电路系统的影响。
为了实现上述目的,本发明提供了一种抑制直流滤波电容冲击的电路,包括:变压器、电容以及电流保护装置;所述变压器连接直流母线;所述电容连接所述变压器和所述直流母线,所述直流母线给所述电容充电;所述电流保护装置连接所述直流母线、所述电容和所述变压器。
在其中一个实施例中,所述变压器包括原边线圈和副边线圈,所述原边线圈连接所述直流母线和所述电容,所述副边线圈连接所述电流保护装置。
在其中一个实施例中,所述电流保护装置包括电压传感器,所述电压传感器连接在所述电容的两端,所述电压传感器检测所述电容两端的电压。
在其中一个实施例中,所述电流保护装置还包括受控电流源与受控开关,所述受控电流源连接所述直流母线和所述变压器的副边线圈,所述受控开关连接所述受控电流源和所述变压器的副边线圈。
在其中一个实施例中,所述抑制直流滤波电容冲击的电路还包括控制单元,所述控制单元连接所述电压传感器和所述受控开关。
在其中一个实施例中,所述控制单元在所述电压传感器所检测的电压与所述直流母线的电压相同时,所述控制单元控制所述受控开关闭合,所述受控电流源接入所述副边线圈,使所述原边线圈的电感进入饱和状态。
在其中一个实施例中,所述控制单元接收所述电压传感器所检测的电压小于所述直流母线的电压时,所述控制单元控制所述受控开关断开,所述原边线圈的电感退饱和,抑制所述电容的放电。
在其中一个实施例中,所述抑制直流滤波电容冲击的电路还包括熔断器,所述熔断器串接于所述原边线圈远离所述电容的一侧。
在其中一个实施例中,所述变压器的线圈导线为易熔断导线。
本实施例还提供一种直流滤波电容冲击的装置,包括壳体和如上述任一项实施例所述的抑制直流滤波电容冲击的电路。
本实施例所提供的一种抑制直流滤波电容冲击的电路,通过设置电流保护装置并与电容连接,在电路系统在出现短路故障时达到抑制电容对于短路点放电电流而产生直流滤波电容冲击的目的,从而保证电路系统的正常运行。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案,下面将对实施例或传统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申请的一些实施例,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为抑制直流滤波电容冲击的电路结构示意图。
具体实施方式
为了便于理解本申请,下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的实施例。但是,本申请可以以许多不同的形式来实现,并不限于本文所描述的实施例。相反地,提供这些实施例的目的是使本申请的公开内容更加透彻全面。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本申请。
在本说明书的描述中,参考术语“有些实施例”、“其他实施例”、“理想实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性描述不一定指的是相同的实施例或示例。
在目前的直流配电系统中,通常存在多个直流负载用电器如多个变换器共同运行,且通常在直流系统的输出侧设置有滤波电容。当直流配电系统发生短路故障时,这些滤波电容会向故障点放电,从而产生较大的放电电流,导致直流配电系统无法正常运行,滤波电容向故障点放电严重时,甚至会损坏直流负载用电器,因此需要对滤波电容的放电电流进行抑制。
如图1所示,为抑制直流滤波电容冲击的电路结构示意图。本实施例提供一种能够抑制直流滤波电容放电冲击的电路,包括:变压器10、电容20以及电流保护装置30;变压器10连接直流母线50;电容20连接变压器10和直流母线50,直流母线50给电容20充电;电流保护装置30连接直流母线50、电容20和变压器10。该电流保护装置30的接入可以有效抑制直流配电系统中故障点产生的故障电流,且该电流保护装置30的可靠性比较高,在应对直流配电系统短路故障时具有明显的优势。
本实施例所提供的一种抑制直流滤波电容冲击的电路,通过设置电流保护装置30并与电容20连接,在电路系统在出现短路故障时达到抑制电容20对于短路点放电电流而产生直流滤波电容冲击的目的,从而保证电路系统的正常运行。
在一个实施例中,变压器10包括原边线圈101和副边线圈102,原边线圈101连接直流母线50和电容20,副边线圈102连接电流保护装置30。
具体地,在直流配电系统正常运行时,直流母线50向该电容20进行充电,此时电容20的两端的电压会逐渐上升,而变压器10的原边线圈101与电容20相连接,变压器10的原边线圈101的电感对于电容20的充电电流会起到抑制作用。
在一个实施例中,电流保护装置30包括电压传感器301,电压传感器301连接在电容20的两端,电压传感器301检测电容20两端的电压。具体地,该电压传感器301实时检测电容20两端的电压并输出,通过比较直流配电系统正常运行时的电压来判定直流配电系统是否发生短路故障。
在一个实施例中,电流保护装置30还包括受控电流源302与受控开关303,受控电流源302连接直流母线50和变压器10的副边线圈102,受控开关303连接受控电流源302和变压器10的副边线圈102。具体地,在电压传感器301检测到电容20两端电压正常时,受控开关303会闭合,此时受控电流源302会接入到电路中,使得副边线圈102电路回路中的电流增大,同时会使原边线圈101的电感进入饱和状态,从而降低了原边线圈101的电感对电流的抑制作用。而在电压传感器301检测到电容20两端电压异常时,受控开关303会断开,此时受控电流源302会断开与电路的连接,同时会使原边线圈101的电感退饱和,从而对电容20的放电电流会产生抑制作用,来降低电路中的故障导致电容20放电电流的变化率和放电峰值。
在一个实施例中,抑制直流滤波电容冲击的电路还包括控制单元304,控制单元304连接电压传感器301和受控开关303。具体地,控制单元304接收电压传感器301实时检测的电容20两端的电压并与直流配电系统正常运行时的电压进行比较,若电压传感器301所检测到的电容20两端的电压与直流配电系统正常运行时的电压相近时,控制单元304判定直流配电系统没有出现短路故障。若电压传感器301所检测到的电容20两端的电压与直流配电系统正常运行时的电压相比为降低时,控制单元304判定直流配电系统出现了短路故障。
在一个实施例中,控制单元304在电压传感器301所检测的电压与直流母线的电压相同时,控制单元304控制受控开关303闭合,受控电流源302接入副边线圈102,使原边线圈101的电感进入饱和状态。具体地,在控制单元304判定直流配电系统没有出现短路故障,控制单元304控制受控开关303闭合,此时受控电流源302会接入到电路中,使得副边线圈102电路回路中的电流增大,同时会使原边线圈101的电感进入饱和状态,从而降低了原边线圈101的电感对电流的抑制作用。
在一个实施例中,控制单元304接收电压传感器301所检测的电压小于直流母线的电压时,控制单元304控制受控开关303断开,原边线圈101的电感退饱和,抑制电容20的放电。具体地,在控制单元304判定直流配电系统出现了短路故障,受控开关303会断开,此时受控电流源302会断开与电路的连接,同时会使原边线圈102的电感退饱和,从而对电容20的放电电流会产生抑制作用,来降低电路中的故障导致电容20放电电流的变化率和放电峰值。
在一个实施例中,抑制直流滤波电容冲击的电路还包括熔断器40,熔断器40串接于原边线圈101远离电容的一侧。具体地,熔断器40在直流配电系统出现电流过大时会产生熔断,将电容20从直流配电系统中切除出去,从而保证直流配电系统的稳定运行。
具体地,直流母线50具有两条母线,其中一条母线连接熔断器40、变压器10的原边线圈101和电容20,另外一条母线连接电压传感器301和变压器10的副边线圈102。
在一个实施例中,变压器10的线圈导线为易熔断导线。具体地,变压器10的线圈采用直径比较小的导线做绕组线圈,直径比较小的导线在遇上电流过大的问题时,容易被熔断。当直流配电系统出现短路故障时,电路中电容20会出现突发性的大电流,从而导致线圈熔断,将电容20从直流配电系统中切除出去,从而保证直流配电系统的稳定运行。
在本实施例所提供的抑制直流滤波电容冲击的电路中,通过增加了一个电流保护装置来实现对电容放电电流的抑制。在直流配电系统正常运行时,直流母线给电容充电,此时电容两端的电压会逐渐上升,变压器原边线圈的电感会对电容的充电电流起到抑制作用。电流保护装置包括电压传感器、受控电流源以及受控开关。当电压传感器检测到电容两端电压与直流配电系统正常运行的电压相近时,控制单元判定直流配电系统未出现短路故障。此时,与受控电流源相连接的受控开关闭合,使得直流配电系统回路电流增大,同时变压器的原边线圈的电感进入饱和状态,从而可以降低电感对电容充电电流的抑制作用。当直流配电系统发生短路故障时,电容会向故障点进行放电,同时电容两端电压也会迅速降低。当电压传感器检测到电容两端电压降低时,控制单元判定直流配电系统出现短路故障,此时,与受控电流源相连接的受控开关断开,电流保护装置停止工作。变压器的原边线圈的电感退饱和,并且对于电容的放电电流会起到抑制作用,可以降低电容对故障点放电电流的变化率和电流峰值。且本实施例所提供的抑制直流滤波电容冲击的电路中还装设有熔断器,当直流配电系统发生故障时的放电电流较大时,会使得熔断器发生熔断,将电容从系统中切除出去,从而保证直流配电系统的稳定运行。另外,变压器的绕组线圈采用直径比较细的线圈,当直流配电系统发生故障时的放电电流较大时,会使得线圈熔断,将电容从系统中切除出去,从而保证直流配电系统的稳定运行。本实施例所提供的抑制直流滤波电容冲击的电路不仅能在直流配电系统启动以及发生短路故障时,对于电容冲击电流起到很好的抑制作用,同时在直流配电系统稳定工作时对于直流侧也能起到有效的滤波作用。
本实施例还提供一种抑制直流滤波电容冲击的装置,包括壳体和抑制直流滤波电容冲击的电路。
具体地,抑制直流滤波电容冲击的电路设置在壳体中。且该抑制直流滤波电容放电冲击的电路,包括:变压器10、电容20以及电流保护装置30;变压器10连接直流母线50;电容20连接变压器10和直流母线50,直流母线50给电容20充电;电流保护装置30连接直流母线50、电容20和变压器10。该电流保护装置30的接入可以有效抑制直流配电系统中故障点产生的故障电流,且该电流保护装置30的可靠性比较高,在应对直流配电系统短路故障时具有明显的优势。本实施例所提供的一种抑制直流滤波电容冲击的电路,通过设置电流保护装置30并与电容20连接,在电路系统在出现短路故障时达到抑制电容20对于短路点放电电流而产生直流滤波电容冲击的目的,从而保证电路系统的正常运行。
具体地,变压器10包括原边线圈101和副边线圈102,原边线圈101连接直流母线50和电容20,副边线圈102连接电流保护装置30。
具体地,在直流配电系统正常运行时,直流母线50向该电容20进行充电,此时电容20的两端的电压会逐渐上升,而变压器10的原边线圈101与电容20相连接,变压器10的原边线圈101的电感对于电容20的充电电流会起到抑制作用。
具体地,电流保护装置30包括电压传感器301,电压传感器301连接在电容20的两端,电压传感器301检测电容20两端的电压。具体地,该电压传感器301实时检测电容20两端的电压并输出,通过比较直流配电系统正常运行时的电压来判定直流配电系统是否发生短路故障。
具体地,电流保护装置30还包括受控电流源302与受控开关303,受控电流源302连接直流母线50和变压器10的副边线圈102,受控开关303连接受控电流源302和变压器10的副边线圈102。具体地,在电压传感器301检测到电容20两端电压正常时,受控开关303会闭合,此时受控电流源302会接入到电路中,使得副边线圈102电路回路中的电流增大,同时会使原边线圈101的电感进入饱和状态,从而降低了原边线圈101的电感对电流的抑制作用。而在电压传感器301检测到电容20两端电压异常时,受控开关303会断开,此时受控电流源302会断开与电路的连接,同时会使原边线圈101的电感退饱和,从而对电容20的放电电流会产生抑制作用,来降低电路中的故障导致电容20放电电流的变化率和放电峰值。
具体地,抑制直流滤波电容冲击的电路还包括控制单元304,控制单元304连接电压传感器301和受控开关303。具体地,控制单元304接收电压传感器301实时检测的电容20两端的电压并与直流配电系统正常运行时的电压进行比较,若电压传感器301所检测到的电容20两端的电压与直流配电系统正常运行时的电压相近时,控制单元304判定直流配电系统没有出现短路故障。若电压传感器301所检测到的电容20两端的电压与直流配电系统正常运行时的电压相比为降低时,控制单元304判定直流配电系统出现了短路故障。
具体地,控制单元304在电压传感器301所检测的电压与直流母线的电压相同时,控制单元304控制受控开关303闭合,受控电流源302接入副边线圈102,使原边线圈101的电感进入饱和状态。具体地,在控制单元304判定直流配电系统没有出现短路故障,控制单元304控制受控开关303闭合,此时受控电流源302会接入到电路中,使得副边线圈102电路回路中的电流增大,同时会使原边线圈101的电感进入饱和状态,从而降低了原边线圈101的电感对电流的抑制作用。
具体地,控制单元304接收电压传感器301所检测的电压小于直流母线的电压时,控制单元304控制受控开关303断开,原边线圈101的电感退饱和,抑制电容20的放电。具体地,在控制单元304判定直流配电系统出现了短路故障,受控开关303会断开,此时受控电流源302会断开与电路的连接,同时会使原边线圈102的电感退饱和,从而对电容20的放电电流会产生抑制作用,来降低电路中的故障导致电容20放电电流的变化率和放电峰值。
具体地,抑制直流滤波电容冲击的电路还包括熔断器40,熔断器40串接于原边线圈101远离电容的一侧。具体地,熔断器40在直流配电系统出现电流过大时会产生熔断,将电容20从直流配电系统中切除出去,从而保证直流配电系统的稳定运行。
具体地,变压器10的线圈导线为易熔断导线。具体地,变压器10的线圈采用直径比较小的导线做绕组线圈,直径比较小的导线在遇上电流过大的问题时,容易被熔断。当直流配电系统出现短路故障时,电路中电容20会出现突发性的大电流,从而导致线圈熔断,将电容20从直流配电系统中切除出去,从而保证直流配电系统的稳定运行。
在本实施例所提供的一种抑制直流滤波电容冲击的装置,通过增加了一个电流保护装置来实现对电容放电电流的抑制。在直流配电系统正常运行时,直流母线给电容充电,此时电容两端的电压会逐渐上升,变压器原边线圈的电感会对电容的充电电流起到抑制作用。电流保护装置包括电压传感器、受控电流源以及受控开关。当电压传感器检测到电容两端电压与直流配电系统正常运行的电压相近时,控制单元判定直流配电系统未出现短路故障。此时,与受控电流源相连接的受控开关闭合,使得直流配电系统回路电流增大,同时变压器的原边线圈的电感进入饱和状态,从而可以降低电感对电容充电电流的抑制作用。当直流配电系统发生短路故障时,电容会向故障点进行放电,同时电容两端电压也会迅速降低。当电压传感器检测到电容两端电压降低时,控制单元判定直流配电系统出现短路故障,此时,与受控电流源相连接的受控开关断开,电流保护装置停止工作。变压器的原边线圈的电感退饱和,并且对于电容的放电电流会起到抑制作用,可以降低电容对故障点放电电流的变化率和电流峰值。且本实施例所提供的抑制直流滤波电容冲击的电路中还装设有熔断器,当直流配电系统发生故障时的放电电流较大时,会使得熔断器发生熔断,将电容从系统中切除出去,从而保证直流配电系统的稳定运行。另外,变压器的绕组线圈采用直径比较细的线圈,当直流配电系统发生故障时的放电电流较大时,会使得线圈熔断,将电容从系统中切除出去,从而保证直流配电系统的稳定运行。本实施例所提供的抑制直流滤波电容冲击的电路不仅能在直流配电系统启动以及发生短路故障时,对于电容冲击电流起到很好的抑制作用,同时在直流配电系统稳定工作时对于直流侧也能起到有效的滤波作用。
上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本申请的保护范围。因此,本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (5)
1.一种抑制直流滤波电容冲击的电路,其特征在于,包括:变压器、电容以及电流保护装置;所述变压器连接直流母线;所述电容连接所述变压器和所述直流母线,所述直流母线给所述电容充电;所述电流保护装置连接所述直流母线、所述电容和所述变压器;
所述变压器包括原边线圈和副边线圈,所述原边线圈连接所述直流母线和所述电容,所述副边线圈连接所述电流保护装置;
所述电流保护装置包括电压传感器,所述电压传感器连接在所述电容的两端,所述电压传感器检测所述电容两端的电压;
所述电流保护装置还包括受控电流源与受控开关,所述受控电流源一端连接所述直流母线和所述变压器的副边线圈的一端,所述受控开关连接所述受控电流源的另一端和所述变压器的副边线圈的另一端;
所述抑制直流滤波电容冲击的电路还包括控制单元,所述控制单元连接所述电压传感器和所述受控开关;所述控制单元在所述电压传感器所检测的电压与所述直流母线的电压相同时,所述控制单元控制所述受控开关闭合,所述受控电流源接入所述副边线圈,使所述原边线圈的电感进入饱和状态。
2.根据权利要求1所述的抑制直流滤波电容冲击的电路,其特征在于,所述控制单元接收所述电压传感器所检测的电压小于所述直流母线的电压时,所述控制单元控制所述受控开关断开,所述原边线圈的电感退饱和,抑制所述电容的放电。
3.根据权利要求2所述的抑制直流滤波电容冲击的电路,其特征在于,所述抑制直流滤波电容冲击的电路还包括熔断器,所述熔断器串接于所述原边线圈远离所述电容的一侧。
4.根据权利要求1所述的抑制直流滤波电容冲击的电路,其特征在于,所述变压器的线圈导线为易熔断导线。
5.一种抑制直流滤波电容冲击的装置,其特征在于,包括壳体和如权利要求1-4任一项所述的抑制直流滤波电容冲击的电路。
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-
2021
- 2021-08-16 CN CN202110935186.XA patent/CN113708355B/zh active Active
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电容隔直可控开断桥法抑制变压器直流偏磁;王振浩;佟昕;齐伟夫;;电工技术学报(第10期);第120-126页 * |
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