CN202872650U - 基于h桥的高压稳压电源 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种基于H桥的高压稳压电源，包括移相变压器、整流模块、逆变模块、高压滤波模块，电网高压电经移相变压器，产生低压交流电，经三相全桥整流后得到直流电压，此直流电压作为逆变模块中各个单元的直流侧电压供电电源；逆变模块将直流电压转换为交流电压后，经多个功率单元直接串联叠加，经高压滤波模块输出，本实用新型的特征在于，所述高压滤波模块的中性点与串联功率单元的中性点通过高压地线相连接，使用户得到三相四线制高压稳压电源，并可以保证用户进线三相之间完全平衡。该高压稳压电源可实现实现三相之间的互相平衡，保证输出电压稳定。
Description
技术领域
本实用新型涉及稳定高压电源的技术，特别是一种基于H桥的高压稳压技术。
背景技术
作为常用高压6/10kV电网系统来说，电网的任何波动都会对用户侧有大的影响。稳定的6/10kV，对所有设备都是一种良性的保护。
但在我国很多大型的行业，如：铁路用电，电解铝厂用电，基本都是直挂电网。对电网有很大的冲击和污染。这些用户会使同网内的电网忽然上升或下降，对同网内的其他用户照成强烈的干扰。另外，在电网出现接地故障或雷击时，在只有断路器的电网中，无法快速保护后端设备不被干扰。
高压稳压电源的出现解决了高压之间相互干扰的难题，可为所有用户可以用稳定无谐波的高压电源提供有力的基础。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种高压稳压电源，通过在输出端设置高压滤波模块和高压地线，使高压滤波模块的中性点与串联功率单元的中性点通过高压地线相连接，使用户得到三相四线制高压稳压电源，实现三相之间的互相平衡，保证输出电压稳定。
为实现上述目的，本实用新型通过以下技术方案实现：
基于H桥的高压稳压电源，包括移相变压器、整流模块、逆变模块、高压滤波模块，电网高压电经移相变压器，产生低压交流电，经三相全桥整流后得到直流电压，此直流电压作为逆变模块中各个单元的直流侧电压供电电源；逆变模块将直流电压转换为交流电压后，经多个功率单元直接串联叠加，经高压滤波模块输出，其特征在于，所述高压滤波模块的中性点与串联功率单元的中性点通过高压地线相连接，使用户得到三相四线制高压稳压电源，并可以保证用户进线三相之间完全平衡。
所述的高压稳压电源能够实现在进线±15%浮动的范围下，稳定输出±1%以内的低谐波稳定高压。
本实用新型采用电流内环，电压外环的PID控制，在精确地输出PT帮助下，完成精 确地电压控制。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
1）对输入高压无需太高要求，高压稳压电源可以输入高压幅值在±15%内，正常运行；
2）高压稳压电源输出幅值能保持稳定在±1%内，总谐波含量在3%内，产生的非常干净的高压电源；
3）高压稳压电源能把后端用户和电网隔离开，前端电网任何波动无法影响到后端电路的正常工作，后端短路接地也无法反馈到前端去，影响整个电网；
4）高压稳压电源可以很好的保护后端电路，在后端失控后，可以在毫秒级切断高压输出保护后端设备引起的各种失控状态。
附图说明
图1是基于H桥的高压稳压电源安装位置图；
图2是基于H桥的高压稳压电源拓扑结构图；
图3是基于H桥的高压稳压电源拓扑的功率单元结构图；
图4（a）、图4（b）、图4（c）、图4（d）是功率单元开关状态与电流流向图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体内容作进一步详细叙述。
如图1所示，基于H桥的高压稳压电源，安装在电网和用户之间。见图2，拓扑结构包括移相变压器、整流模块、逆变模块、高压滤波模块，电网高压电经移相变压器，产生低压交流电，经整流模块三相全桥整流后得到直流电压，此直流电压作为逆变模块中各个单元的直流侧电压供电电源；逆变模块将直流电压转换为交流电压后，经多个功率单元直接串联叠加，经高压滤波模块输出。高压滤波模块的中性点a与串联功率单元的中性点b通过高压地线D相连接，使用户可以得到完全三相四线制带高压地线的10kV（或其它电压等级）稳压电源，供用户使用，并可以保证用户进线三相之间完全平衡。本实用新型采用电流内环，电压外环的PID控制，在精确地输出PT帮助下，完成精确地电压控制。
所述的逆变模块包括三相，每相由n个H桥功率单元串联而成，三相H桥功率单元的一端接在一起，另一端通过高压滤波模块接入用户；高压滤波模块由电感、电容、电阻串联构成，电感LA、LB、LC分别接于多个串联H桥功率单元的输出端，再依次与电容、电阻相连接；电感LA、电容C3、电阻R3依次相连接，构成U相的高压滤波模块；电感LB、电 容C2、电阻R2依次相连接，构成V相的高压滤波模块；电感LC、电容C1、电阻R1依次相连接，构成W相的高压滤波模块，U、V、W相的高压滤波模块的一端接在一起构成中性点a，再通过高压地线D与三相功率单元接在一起的中性点b相连接。
见图3，功率单元逆变侧为H桥结构、整流侧为由二极管D1、D2、D3、D4、D5、D6组成的不可控全桥结构。逆变侧由四个开关器件IGBT1、IGBT2、IGBT3、IGBT4及直流侧电容C组成， 开关器件IGBT1和IGBT2相串联，开关器件IGBT3和IGBT4相串联，再和直流电容C并联。并且四个开关器件IGBT1、IGBT2、IGBT3、IGBT4分别并联一个反接二极管D11、D22、D33、D44。IGBT1与IGBT2的公共端、IGBT3与IGBT4的公共端为该功率单元与其它功率单元相连接的输入、输出端。
本拓扑结构利用移相变压器把入线高压和出线高压分开，并给功率单元直流母线供电，结合一定的调制方法，产生需要的多电平可变正弦波。逆变模块主要由三相组成，每相由n个功率单元串联而成。串联功率单元的个数称为单元级数，三相功率单元的一端接到一起，另一端通过电感接入电网。由于采用多电平输出，串联功率单元输出的交流高压含有更少的谐波，在经过滤波装置，就可以给用户供应完美无谐波稳定电源。
本拓扑结构利用移相变压器把入线高压和出线高压分开，并给功率单元直流母线供电，结合一定的调制方法，产生需要的多电平可变正弦波。逆变模块主要由三相组成，每相由n个功率单元串联而成。串联功率单元的个数称为单元级数，三相功率单元的一端接到一起，另一端通过电感接入电网。由于采用多电平输出，串联功率单元输出的交流高压含有更少的谐波，在经过滤波装置，就可以给用户供应完美无谐波稳定电源。
控制IGBT的栅极电压使其导通或者关断，可以使单元具有3种不同的电路状态。第一种，如图4（a），定义IGBT1关断，IGBT2关断，IGBT3关断，IGBT4关断，电流流经4个续流二极管，形成整流电路，此时单元处于充电状态。第二种，如图4（b），定义IGBT1导通，IGBT2关断，IGBT3关断，IGBT4导通，此时电容处于放电状态。第三种，如图4（c）所示，定义IGBT2、IGBT4导通、IGBT1、IGBT3关断；或图4（d）所示，IGBT1、IGBT3导通、IGBT2、IGBT4关断，此时功率单元处于旁路状态。
若功率单元级数选择适当，此电源可用在任何电网级别。所述的功率单元个数n是由要求输出电压等级决定的。如输出3kV的电网电压对应的n=6；输出6kV的电网电压，对应的n=8或10；输出10kV的电网电压，对应的n=12或14；输出20kV的电网电压，对应的n=24或26；输出35kV的电网电压时，对应的n=40或42。
Claims (1)
1.基于H桥的高压稳压电源，包括移相变压器、整流模块、逆变模块、高压滤波模块，电网高压电经移相变压器，产生低压交流电，经三相全桥整流后得到直流电压，此直流电压作为逆变模块中各个单元的直流侧电压供电电源；逆变模块将直流电压转换为交流电压后，经多个功率单元直接串联叠加，经高压滤波模块输出，其特征在于，所述高压滤波模块的中性点与串联功率单元的中性点通过高压地线相连接，使用户得到三相四线制高压稳压电源，并可以保证用户进线三相之间完全平衡。
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