CN204517689U - 一种开关设备操作电源装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供一种开关设备操作电源装置,包括主回路和测控回路;主回路包括外接交流电压源的变压器和用于输出直流电压的电压源型PWM变流器;PWM变流器具有与变压器相连的第一端、输出直流电压的第二端及与测控回路相连的第三端;测控回路包括驱动电路、控制器、信号处理电路、直流电压传感器及额定电压输入设备;驱动电路连接于控制器的第一端及PWM变流器的第三端之间;直流电压传感器连接于PWM变流器的第二端及信号处理电路的一端之间;控制器的第二端和第三端分别额定电压输入设备及信号处理电路的另一端相连。实施本实用新型,具有功率因数高、损耗小、转换效率高、通断速度快、控制灵活方便、动态响应快、对电网干扰小的特点。

Description

一种开关设备操作电源装置
技术领域
[0001] 本实用新型涉及电力系统开关设备技术领域,尤其涉及一种开关设备操作电源装置。
背景技术
[0002] 当前,由于各种断路器等开关设备种类繁多,使得各开关设备相对应的操作电压不尽相同,如2价、36¥、48¥、11(^、22(^等直流电压,使得开关设备在进行试验、检修和维护过程中需要给每一种开关设备单独配置相应的操作电源装置,从而带来诸多不便。此外,在进行开关设备的机械操作特性实验时,需要在不同额定操作电压下进行试验,如65%、80%、90%、110%等,甚至于,还需要模拟出开关设备的最低或最高电压来测试出开关设备对应的最低或最高动作电压。因此,需要一种用于开关设备上能够输出各种不同直流电压的操作电源装置来解决上述问题。
[0003]目前,市面上的开关设备操作电源装置均以晶闸管整流电路和移相触发电路为主要结构,虽然该结构简单、控制简单可靠、成本较低,但具有功率因数低、损耗大、转换效率低、开断频率低、控制效果不佳、对电网的谐波污染严重等不足。
实用新型内容
[0004] 本实用新型实施例所要解决的技术问题在于,提供一种开关设备操作电源装置,采用IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor,绝缘栅双极型晶体管)为核心的电压源型PWM变流器来取代晶闸管整流电路,具有功率因数高、损耗小、转换效率高、通断速度快、控制灵活方便、动态响应快、对电网干扰小的特点。
[0005] 为了解决上述技术问题,本实用新型实施例提供了一种开关设备操作电源装置,所述操作电源装置包括主回路和测控回路;其中,
[0006] 所述主回路包括变压器和电压源型PWM变流器;其中,所述变压器包括与外部交流电压源相连的输入端及与所述电压源型PWM变流器相连的输出端;所述电压源型PWM变流器包括与所述变压器相连的第一端、用于输出直流电压的第二端及与所述测控回路相连的第三端;
[0007] 所述测控回路包括驱动电路、控制器、信号处理电路、直流电压传感器及额定电压输入设备;其中,所述驱动电路的一端与所述控制器的第一端相连,另一端与所述电压源型PWM变流器的第三端相连;所述控制器的第二端与所述额定电压输入设备相连,第三端与所述信号处理电路的一端相连;所述信号处理电路的另一端与所述直流电压传感器的一端相连;所述直流电压传感器的另一端与所述电压源型PWM变流器的第二端相连。
[0008] 其中,所述电压源型PWM变流器包括第一电感、第二电感、第三电感、第一交流电容、第二交流电容、第三交流电容、第一 IGBT管、第二 IGBT管、第三IGBT管、第四IGBT管、第五IGBT管、第六IGBT管及直流稳压电容;其中,
[0009] 所述第一 IGBT管、第二 IGBT管、第三IGBT管、第四IGBT管、第五IGBT管及第六IGBT管均由一开关晶体管与一二极管反向相并联形成;
[0010] 所述第一电感与所述第一交流电容相并联形成第一 LC交流滤波电路,所述第一IGBT管与所述第四IGBT管串联成第一 IGBT回路;其中,所述第一 LC交流滤波电路的一端与所述外部交流电压源的A相端相连,所述第一 LC交流滤波电路的另一端连接于所述第一IGBT管与所述第四IGBT管之间;所述第一 IGBT回路与所述直流稳压电容相并联,且设置所述直流稳压电容的正极与所述第一 IGBT管中的二极管负极相连,所述直流稳压电容的负极与所述第四IGBT管中的二极管正极相连;
[0011] 所述第二电感与所述第二交流电容相并联形成第二 LC交流滤波电路,所述第三IGBT管与所述第六IGBT管串联成第二 IGBT回路;其中,所述第二 LC交流滤波电路的一端与所述外部交流电压源的B相端相连,所述第二 LC交流滤波电路的另一端连接于所述第三IGBT管与所述第六IGBT管之间;所述第二 IGBT回路与所述直流稳压电容相并联,且设置所述直流稳压电容的正极与所述第三IGBT管中的二极管负极相连,所述直流稳压电容的负极与所述第六IGBT管中的二极管正极相连;
[0012] 所述第三电感与所述第三交流电容相并联形成第三LC交流滤波电路,所述第五IGBT管与所述第二 IGBT管串联成第三IGBT回路;其中,所述第三LC交流滤波电路的一端与所述外部交流电压源的C相端相连,所述第三LC交流滤波电路的另一端连接于所述第三IGBT管与所述第六IGBT管之间;所述第三IGBT回路与所述直流稳压电容相并联,且设置所述直流稳压电容的正极与所述第五IGBT管中的二极管负极相连,所述直流稳压电容的负极与所述第二 IGBT管中的二极管正极相连。
[0013] 其中,所述变压器采用变比为380:20的隔离变压器。
[0014] 其中,所述操作电源装置还包括一滤波器,其中,所述滤波器包括与所述电压源型PWM变流器第二端相连的输入端和用于输出直流电压且与所述直流电压传感器相连的输出端。
[0015] 实施本实用新型实施例,具有如下有益效果:
[0016] 1、在本实用新型实施例中,由于采用IGBT为核心的电压源型PWM变流器来取代晶闸管整流电路,用户可通过额定电压输入设备设置需要输出的直流电压,实现操作电源装置通过控制器自动调节输出用户设置的直流电压,因此具有功率因数高、损耗小、转换效率高、通断速度快、控制灵活方便、动态响应快等特点;
[0017] 2、在本实用新型实施例中,由于采用变比为380:20的隔离变压器,有效实现了电气一次侧和二次侧的隔离,可以防止电网谐波和干扰传递到电压源型PWM变流器,进而保证获得更加稳定的直流输出电压,因此具有对电网干扰小的特点。
附图说明
[0018] 为了更清楚地说明本实用新型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简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,根据这些附图获得其他的附图仍属于本实用新型的范畴。
[0019]图1为本实用新型实施例提供的开关设备操作电源装置的系统结构示意图;
[0020] 图2为图1中电压源型PWM变流器的电路连接示意图;
[0021] 图3为图1中变压器的结构示意图。
具体实施方式
[0022] 为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本实用新型作进一步地详细描述。
[0023] 如图1至图3所示,为本实用新型实施例中的一种开关设备操作电源装置,所述操作电源装置包括主回路I和测控回路2 ;其中,
[0024] 主回路I包括变压器11和电压源型PffM变流器12 ;其中,变压器11包括与外部交流电压源相连的输入端及与电压源型PWM变流器12相连的输出端;电压源型PWM变流器12包括与变压器11相连的第一端al、用于输出直流电压的第二端a2及与测控回路2相连的第三端a3 ;
[0025] 测控回路2包括驱动电路21、控制器22、信号处理电路23、直流电压传感器24及额定电压输入设备25 ;其中,驱动电路21的一端与控制器22的第一端bl相连,另一端与电压源型PWM变流器12的第三端a3相连;控制器22的第二端b2与额定电压输入设备25相连,第三端b3与信号处理电路23的一端相连;信号处理电路23的另一端与直流电压传感器24的一端相连;直流电压传感器24的另一端与电压源型PWM变流器12的第二端a2相连。
[0026] 为了使得操作电源装置具有控制精度高、动态响应性能优良、对电网谐波污染小、输出电压范围宽等优点,因此需要对电压源型PWM变流器12进行设计,该电压源型PWM变流器12包括第一电感L1、第二电感L2、第三电感L3、第一交流电容Cl、第二交流电容C2、第三交流电容C3、第一 IGBT管VT1、第二 IGBT管VT2、第三IGBT管VT3、第四IGBT管VT4、第五IGBT管VT5、第六IGBT管VT6及直流稳压电容C4 ;其中,
[0027]第一 IGBT 管 VT1、第二 IGBT 管 VT2、第三 IGBT 管 VT3、第四 IGBT 管 VT4、第五 IGBT管VT5及第六IGBT管VT6均由一开关晶体管与一二极管反向相并联形成;
[0028] 第一电感LI与第一交流电容Cl相并联形成第一 LC交流滤波电路,第一 IGBT管VTl与第四IGBT管VT4串联成第一 IGBT回路;其中,第一 LC交流滤波电路的一端与外部交流电压源的A相端相连,第一 LC交流滤波电路的另一端连接于第一 IGBT管VTl与第四IGBT管VT4之间;第一 IGBT回路与直流稳压电容C4相并联,且设置直流稳压电容C4的正极与第一 IGBT管VTl中的二极管负极相连,直流稳压电容C4的负极与第四IGBT管VT4中的二极管正极相连;
[0029] 第二电感L2与第二交流电容C2相并联形成第二 LC交流滤波电路,第三IGBT管VT3与第六IGBT管VT6串联成第二 IGBT回路;其中,第二 LC交流滤波电路的一端与外部交流电压源的B相端相连,第二 LC交流滤波电路的另一端连接于第三IGBT管VT3与第六IGBT管VT6之间;第二 IGBT回路与直流稳压电容C4相并联,且设置直流稳压电容C4的正极与第三IGBT管VT3中的二极管负极相连,直流稳压电容C4的负极与第六IGBT管VT6中的二极管正极相连;
[0030] 第三电感L3与第三交流电容C3相并联形成第三LC交流滤波电路,第五IGBT管VT5与第二 IGBT管VT2串联成第三IGBT回路;其中,第三LC交流滤波电路的一端与外部交流电压源的C相端相连,第三LC交流滤波电路的另一端连接于第三IGBT管VT3与第六IGBT管VT6之间;第三IGBT回路与直流稳压电容C4相并联,且设置直流稳压电容C4的正极与第五IGBT管VT5中的二极管负极相连,直流稳压电容C4的负极与第二 IGBT管VT2中的二极管正极相连。
[0031] 为了有效实现了电气一次侧和二次侧的隔离,可以防止电网谐波和干扰传递到电压源型PWM变流器,进而保证获得更加稳定的直流输出电压,因此变压器11采用变比为380:20的隔尚变压器。
[0032] 为了有效保证电压源型PWM变流器的直流输出电压的精度,减小了纹波,因此操作电源装置还包括一滤波器13,其中,滤波器13包括与电压源型PWM变流器12第二端a2相连的输入端和用于输出直流电压且与直流电压传感器24相连的输出端。
[0033] 本实用新型实施例中的开关设备操作电源装置的工作原理为:首先,用户通过额定电压输入设备25设置所要输出的直流电压,并将该设置的直流电压送入控制器22中,此时,直流电压传感器24也将实时采集到的电压源型PWM变流器12输出的直流电压信号通过信号处理电路23处理成数字信号,并将该数字信号送入控制器22中;其次,控制器22将提取该数字信号中的直流电压与用户设置的直流电压进行比较,并根据二者之间的差值生成相应的控制信号;然后,该控制信号被送入驱动电路21中,由该驱动电路21对电压源型PWM变流器12中各IGBT管进行开断控制,使得电压源型PWM变流器12输出设定的直流电压。
[0034] 实施本实用新型实施例,具有如下有益效果:
[0035] 1、在本实用新型实施例中,由于采用IGBT为核心的电压源型PWM变流器来取代晶闸管整流电路,用户可通过额定电压输入设备设置需要输出的直流电压,实现操作电源装置通过控制器自动调节输出用户设置的直流电压,因此具有功率因数高、损耗小、转换效率高、通断速度快、控制灵活方便、动态响应快等特点;
[0036] 2、在本实用新型实施例中,由于采用变比为380:20的隔离变压器,有效实现了电气一次侧和二次侧的隔离,可以防止电网谐波和干扰传递到电压源型PWM变流器,进而保证获得更加稳定的直流输出电压,因此具有对电网干扰小的特点。
[0037] 以上所揭露的仅为本实用新型一种较佳实施例而已,当然不能以此来限定本实用新型之权利范围,因此依本实用新型权利要求所作的等同变化,仍属本实用新型所涵盖的范围。

Claims (4)

1.一种开关设备操作电源装置,其特征在于,所述操作电源装置包括主回路(I)和测控回路(2);其中, 所述主回路(I)包括变压器(11)和电压源型PWM变流器(12 );其中,所述变压器(11)包括与外部交流电压源相连的输入端及与所述电压源型PWM变流器(12)相连的输出端;所述电压源型PWM变流器(12)包括与所述变压器(11)相连的第一端、用于输出直流电压的第二端及与所述测控回路(2)相连的第三端; 所述测控回路(2)包括驱动电路(21)、控制器(22)、信号处理电路(23)、直流电压传感器(24)及额定电压输入设备(25);其中,所述驱动电路(21)的一端与所述控制器(22)的第一端相连,另一端与所述电压源型PWM变流器(12)的第三端相连;所述控制器(22)的第二端与所述额定电压输入设备(25)相连,第三端与所述信号处理电路(23)的一端相连;所述信号处理电路(23)的另一端与所述直流电压传感器(24)的一端相连;所述直流电压传感器(24)的另一端与所述电压源型PWM变流器(12)的第二端相连。
2.如权利要求1所述的操作电源装置,其特征在于,所述电压源型PWM变流器(12)包括第一电感(LI)、第二电感(L2)、第三电感(L3)、第一交流电容(Cl)、第二交流电容(C2)、第三交流电容(C3)、第一 IGBT管(VT1)、第二 IGBT管(VT2)、第三IGBT管(VT3)、第四IGBT管(VT4)、第五IGBT管(VT5)、第六IGBT管(VT6)及直流稳压电容(C4);其中, 所述第一 IGBT 管(VT1)、第二 IGBT 管(VT2)、第三 IGBT 管(VT3)、第四 IGBT 管(VT4)、第五IGBT管(VT5)及第六IGBT管(VT6)均由一开关晶体管与一二极管反向相并联形成; 所述第一电感(LI)与所述第一交流电容(Cl)相并联形成第一 LC交流滤波电路,所述第一 IGBT管(VTI)与所述第四IGBT管(VT4 )串联成第一 IGBT回路;其中,所述第一 LC交流滤波电路的一端与所述外部交流电压源的A相端相连,所述第一 LC交流滤波电路的另一端连接于所述第一 IGBT管(VTl)与所述第四IGBT管(VT4)之间;所述第一 IGBT回路与所述直流稳压电容(C4)相并联,且设置所述直流稳压电容(C4)的正极与所述第一 IGBT管(VTl)中的二极管负极相连,所述直流稳压电容(C4)的负极与所述第四IGBT管(VT4)中的二极管正极相连; 所述第二电感(L2)与所述第二交流电容(C2)相并联形成第二 LC交流滤波电路,所述第三IGBT管(VT3)与所述第六IGBT管(VT6)串联成第二 IGBT回路;其中,所述第二 LC交流滤波电路的一端与所述外部交流电压源的B相端相连,所述第二 LC交流滤波电路的另一端连接于所述第三IGBT管(VT3)与所述第六IGBT管(VT6)之间;所述第二 IGBT回路与所述直流稳压电容(C4)相并联,且设置所述直流稳压电容(C4)的正极与所述第三IGBT管(VT3)中的二极管负极相连,所述直流稳压电容(C4)的负极与所述第六IGBT管(VT6)中的二极管正极相连; 所述第三电感(L3)与所述第三交流电容(C3)相并联形成第三LC交流滤波电路,所述第五IGBT管(VT5)与所述第二 IGBT管(VT2)串联成第三IGBT回路;其中,所述第三LC交流滤波电路的一端与所述外部交流电压源的C相端相连,所述第三LC交流滤波电路的另一端连接于所述第三IGBT管(VT3)与所述第六IGBT管(VT6)之间;所述第三IGBT回路与所述直流稳压电容(C4)相并联,且设置所述直流稳压电容(C4)的正极与所述第五IGBT管(VT5)中的二极管负极相连,所述直流稳压电容(C4)的负极与所述第二 IGBT管(VT2)中的二极管正极相连。
3.如权利要求2所述的操作电源装置,其特征在于,所述变压器(11)采用变比为380:20的隔尚变压器。
4.如权利要求3所述的开关设备操作电源装置,其特征在于,所述操作电源装置还包括一滤波器(13),其中,所述滤波器(13)包括与所述电压源型PWM变流器(12)第二端相连的输入端和用于输出直流电压且与所述直流电压传感器(24)相连的输出端。
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