CN208226888U - 一种大功率中压直流电源装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种大功率中压直流电源装置，包括输入开关柜、整流变压器、整流器、输出直流隔离柜；所述中压直流电源装置的输入电压为AC10.5kV，输出电压为DC±2kV。本实用新型的一种大功率中压直流电源装置，可以实现输出电压的可控、功率因数的提高以及提高可靠性的优点。

Description

一种大功率中压直流电源装置

技术领域

本实用新型涉及中压直流电源装置领域，具体地，涉及一种大功率中压直流电源装置。

背景技术

全球工业化信息化经济建设对整流电源的需求非常巨大。在中压大功率领域，工频整流电源具有对供电环境适应能力强、可靠性高、抗冲击负载能力强等优点，在各行业领域得到广泛应用。

目前，几乎所有实用的中压大功率工频整流电源或采用二极管整流，输出电压不可控，输入电流谐波大、功率因数低；或采用可控硅移相控制，虽实现了输出电压可控，但随着移相脉冲的后移，其功率因数也会变得越来越差；或采用IGBT脉宽调制，虽实现了输出电压的可控和功率因数的提高，但设备成本很高、可靠性低、控制回路复杂。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，针对上述问题，提出一种大功率中压直流电源装置，以实现输出电压的可控、功率因数的提高以及提高可靠性的优点。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种大功率中压直流电源装置，主要包括：

输入开关柜，所述输入开关柜的三相输入有A、B、C三个接线端子，接收外部的三相AC10.5kV输入电源；

所述输入开关柜的三相输出有A、B、C三个接线端子，连接整流变压器的A、B、C三相输入端子；

所述整流变压器有2组a、b、c三相输出端子，分别接入整流器的2组A、B、C三相输入端子；

所述整流器的输出有+2kV、0、-2kV三个接线端子，分别接入输出直流隔离柜的三相输入端；

所述输出直流隔离柜的三相输出侧用于连接外部的直流负荷。

进一步地，所述整流器内设置控制系统，控制系统主要包括信号采集模块、核心控制器、驱动电路和触摸屏。

进一步地，所述整流器还包括高压熔断器、可控晶闸管、整流驱动电路、核心控制器、信号采集模块、阻容吸收回路和支撑电容。

进一步地，所述整流器以可控晶闸管为基本元件，组成两个三相六桥全控整流单元，采用两个整流单元串联的形式。

进一步地，所述输入开关柜包括高压断路器、电压传感器、电流传感器、过电压保护器和综合保护装置。

进一步地，所述整流变压器为“△/Y”有载调压十二脉整流变压器，采用有载调压的方式，在其输入端串联有载调压开关，对整流变压器的输出电压即整流器的输入电压，进行多达17级的初步调节。

进一步地，所述输出直流隔离柜选用AC10.5kV高压柜，采用“高压手车”的形式，且其输出端以铜排方式引出，用于后端用电设备的连接。

本实用新型的有益技术效果：

1、能够输出DC±2kV的额定电压，为同等电压等级的用电设备提供稳定、可靠的供电电源；

2、结构简单，运行可靠，抗干扰能力强，能够很好的满足各种直流负荷对中压直流电源的需求；

3、电源装置的额定输出电压为DC±2kV，并且能够对输出电压进行0～±2kV的连续调节；

4、电源装置具有多种电压调节方式，实现输出电压的连续调节；电源装置能够在全功率范围内，降低输出电压的纹波系数，提高输入电源的功率因数。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1是本实用新型的电气系统示意图；

图2是本实用新型的控制系统示意图；

图3是输入开关柜的一次系统示意图；

图4是整流变压器与整流器的一次系统示意图；

图5是输出直流隔离柜的一次系统示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，一种大功率中压直流电源装置，包括输入开关柜、整流变压器、整流器、输出直流隔离柜。

所述中压直流电源装置的输入电压为AC10.5kV，输出电压为DC±2kV。

输入开关柜主要由高压断路器、电压传感器、电流传感器、过电压保护器、综合保护装置等设备组成，该输入开关柜主要用于AC10.5kV电源的投入/切除，实时监测AC10.5kV电压线路上的电压电流信号及其他非电量信号，并能够在异常情况下，自动切除AC10.5kV线路，为电源装置、前端输电线路、整流变压器、整流器及后端用电设备提供保护功能。

整流变压器采用“△/Y”有载调压十二脉整流变压器，能够将输入AC10.5kV电压转换为整流器需要的输入电压，并将AC10.5kV设备与整流器进行隔离；整流变压器的输入端接至输入开关柜的输出端，整流变压器的输出端接至整流器的输入端，主要用于对AC10.5kV电压进行移相、降压和隔离，实现对后端整流器的线路馈电。

整流变压器采用有载调压的方式，在其输入端串联有载调压开关，对整流变压器的输出电压即整流器的输入电压，进行多达17级的初步调节，能够很大程度上减低整流器的调压范围，即移相脉冲的后移程度，从而极大的降低输出电压的纹波电压，并提高AC10.5kV侧输入电源的功率因数。

整流器以可控晶闸管为基本元件，组成两个三相六桥全控整流单元，采用两个整流单元串联的形式，实现DC±2kV电压的输出。

整流器主要用高压熔断器、可控晶闸管、整流驱动电路、核心控制器(含触摸屏)、信号采集模块、阻容吸收回路、支撑电容等设备组成，实现AC/DC电源转换。高压熔断器、阻容吸收回路等用于可控晶闸管的过压、过流保护；整流驱动电路用于控制可控晶闸管的导通顺序及导通时间；核心控制器用于对电源装置所有设备的运行进行监控，方便操作人员对电源装置进行操作和监视，同时提供通讯接口，便于电源装置的远程监控；信号采集模块主要用于检测AC10.5kV侧、DC±2kV侧和整流变压器低压侧的电压、电流信号，以及接收输入开关柜、整流变压器、整流器和输出直流隔离柜的开关信号。

整流器采用相序控制的方式，实现输出电压的精确调节，调节精度可达到±1V；同时，可控晶闸管的移相脉冲角度不超过10°，从而能够进一步降低直流纹波电压，并提高AC10.kV侧电源的功率因数。

输出直流隔离柜采用“高压手车”的形式，实现后端用电设备的静态隔离。输出直流隔离柜选用AC10.5kV高压柜，其输入端用于连接所述整流器的输出，其输出端以铜排方式引出，用于后端用电设备的连接。

根据图1所示的电气系统的具体连接关系：

输入开关柜的三相输入有A、B、C三个接线端子，用于连接外部的三相AC10.5kV输入电源；输入开关柜的三相输出有A、B、C三个接线端子，用于连接整流变压器的A、B、C三相输入端子；整流变压器有2组a、b、c三相输出端子，分别接入整流器的2组A、B、C三相输入端子；整流器的输出有+2kV、0、-2kV三个接线端子，分别接入输出直流隔离柜的三相输入端(即进线铜排)；输出直流隔离柜的三相输出侧用于连接外部的直流负荷。

如图2所示，电源装置的控制系统主要由信号采集模块、核心控制器、驱动电路和触摸屏组成。信号采集模块主要用于检测AC10.5kV侧、DC±2kV侧和整流变压器低压侧的电压、电流信号，以及接收输入开关柜、整流变压器、整流器和输出直流隔离柜的开关信号；核心控制器用于接收外部控制指令，并根据信号采集模块传输的相关信号，发出控制指令，分别控制有载调压开关和可控晶闸管单元，对整流变压器的输出电压和可控晶闸管的导通顺序和导通角，进而实现输出电压的调节功能。驱动电路用于将核心控制器对可控晶闸管的控制脉冲进行放大和隔离，并根据其控制逻辑，实现可控晶闸管单元的正常导通和关断，进而实现输出电压的调节功能；触摸屏提供人机接口，用于显示电源装置的运行参数，同时用于控制指令的输入，方便操作人员的操作。

如图3所示，PT1为电压传感器，用于检测AC10.5kV进线侧的电压信号；CT1电流传感器，用于检测AC10.5kV进线侧的电流信号；QF1为高压断路器，依靠其分闸/合闸操作，实现电源装置后端电气设备的切除/投入；同时，在输入开关柜内，还配置了1套综合保护装置，该保护装置采集电压、电流信号，并且接收外部输入的紧急切除动作等指令，控制QF1的分闸/合闸。

如图4所示，整流变压器原边为三角形连接，两个副边为三角形-星形连接，相差30°，分别为整流器的2组输入端进行连接。整流器的2组输入端分别对应2组独立的三相六桥全控整流单元，其整流单元输出侧经过串联后输出12脉波DC±2kV。其中，整流变压器的原边串联有载调压开关，实现整流变压器副边电压的有级调节。

现简述一下本实用新型的工作流程，如下：

首先，整流器内的控制系统对电源装置中输入开关柜、整流变压器、整流器和输出直流隔离柜的设备状态进行检查、确认。在确认所有设备状态良好的情况下，向输入开关柜发出“允许起动”信号。

其次，输入开关柜接收到“允许起动”信号后，对“合闸”指令进行解锁。此时，可通过输入开关柜上的合闸按钮或整流器内触摸屏上的合闸指令实现高压断路器的合闸，并向控制系统发出“合闸指示”信号。

再次，整流器内的控制系统接收到“合闸指示”信号后，可以根据设定的输出电压要求，计算出空载情况下，变压器有载开关的调节档位和晶闸管的导通角及导通顺序(保证晶闸管的导通角小于10°)。

再次，根据计算结果，完成整流器输出侧电压的输出。同时，控制系统实时监测直流输出侧的电压值，将其与电压设定值进行比较，进行闭环控制，对晶闸管导通角进行不断微调，实现输出电压的稳定。

最后，随着电源装置后端用电负荷的增加，控制系统实时监测直流输出侧的电流值，并根据整流变压器的短路阻抗，通过有载开关对整流变压器的输出电压进行有级初调；再通过晶闸管导通角的不断微调，实现输出电压和电流的稳定。

至少可以达到以下有益效果：

1、能够输出DC±2kV的额定电压，为同等电压等级的用电设备提供稳定、可靠的供电电源；

2、结构简单，运行可靠，抗干扰能力强，能够很好的满足各种直流负荷对中压直流电源的需求；

3、电源装置的额定输出电压为DC±2kV，并且能够对输出电压进行0～±2kV的连续调节；

4、电源装置具有多种电压调节方式，实现输出电压的连续调节；电源装置能够在全功率范围内，降低输出电压的纹波系数，提高输入电源的功率因数。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种大功率中压直流电源装置，其特征在于，主要包括：

输入开关柜，所述输入开关柜的三相输入有A、B、C三个接线端子，接收外部的三相AC10.5kV输入电源；

所述输入开关柜的三相输出有A、B、C三个接线端子，连接整流变压器的A、B、C三相输入端子；

所述整流变压器有2组a、b、c三相输出端子，分别接入整流器的2组A、B、C三相输入端子；

所述整流器的输出有+2kV、0、-2kV三个接线端子，分别接入输出直流隔离柜的三相输入端；

所述输出直流隔离柜的三相输出侧用于连接外部的直流负荷。

2.根据权利要求1所述的一种大功率中压直流电源装置，其特征在于，所述整流器内设置控制系统，控制系统主要包括信号采集模块、核心控制器、驱动电路和触摸屏。

3.根据权利要求1所述的一种大功率中压直流电源装置，其特征在于，所述整流器还包括高压熔断器、可控晶闸管、整流驱动电路、核心控制器、信号采集模块、阻容吸收回路和支撑电容。

4.根据权利要求3所述的一种大功率中压直流电源装置，其特征在于，所述整流器以可控晶闸管为基本元件，组成两个三相六桥全控整流单元，采用两个整流单元串联的形式。

5.根据权利要求1所述的一种大功率中压直流电源装置，其特征在于，所述输入开关柜包括高压断路器、电压传感器、电流传感器、过电压保护器和综合保护装置。

6.根据权利要求1所述的一种大功率中压直流电源装置，其特征在于，所述整流变压器为“△/Y”有载调压十二脉整流变压器，采用有载调压的方式，在其输入端串联有载调压开关，对整流变压器的输出电压即整流器的输入电压，进行多达17级的初步调节。

7.根据权利要求1所述的一种大功率中压直流电源装置，其特征在于，所述输出直流隔离柜选用AC10.5kV高压柜，采用“高压手车”的形式，且其输出端以铜排方式引出，用于后端用电设备的连接。