CN212413044U - 一种交直流电源系统 - Google Patents

Abstract

实用新型公开了一种交直流电源系统，包括直流输出单元和交流输出单元，所述直流输出单元包括依次连接的第一整流器、第一滤波器、IGBT、第一变压器、第二整流器和第二滤波器，以输出直流电；所述交流输出单元包括第二变压器和通断器件，双相电输入连接第二变压器，通过通断器件以输出交流电。交直流电源系统电源输入级为三相桥式整流，直流供电线路由IGBT模块组成主电能变换单元，控制部分采用脉宽调制(PWM)技术，再配以体积小巧的高频变压器，最后经双半波整流后输出。整个系统采PI调节技术来稳定电流输出值，并具有软启动功能和各种保护电路，使电源得以高效、稳定、安全地运行。

Description

一种交直流电源系统

技术领域

本实用新型涉及供电装置技术领域，尤其涉及一种交直流电源系统。

背景技术

电源系统是用电设备正常工作的重要部件，电源系统功能的多样性直接影响到了其适用范围，功能多样化的电源系统可为用户提供更多类型的电源输出。目前电源系统多以单一功能电源居多。实验室开发测试时，通常需要不同类型的电源功能，因此设计一种一体化多功能交直流电源系统具有重要意义。

实用新型内容

本实用新型的目的就在于针对现有技术中的上述需求，提供了一种具有交流输出和直流输出两种功能的辅助电源，即一种交直流电源系统。

本实用新型提供的交直流电源系统，包括直流输出单元和交流输出单元，所述直流输出单元包括依次连接的第一整流器、第一滤波器、IGBT、第一变压器、第二整流器和第二滤波器，以输出直流电；所述交流输出单元包括第二变压器和通断器件，双相电输入连接第二变压器，通过通断器件以输出交流电。

优选的，上述交直流电源系统中，第二变压器的输出火线上，设有晶闸管。

优选的，上述交直流电源系统中，所述第一变压器为高频变压器，工作频率超过10kHz。

优选的，以上任一所述的交直流电源系统，还包括柜体，直流输出单元和交流输出单元均设置在柜体内，采用水冷方式冷却。

优选的，上述交直流电源系统中，柜体内排布有冷却水管路，冷却水管路的进水端设有进水阀门，回水端设有回水阀门。

优选的，上述交直流电源系统中，所述柜体还设有吊装及铲运结构。吊装结构可以为拉环、挂钩等，铲运结构可以为底部设置的滚轮，便于叉车铲起的凹槽等等。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

交直流电源系统电源输入级为三相桥式整流，直流供电线路由IGBT模块组成主电能变换单元，控制部分采用脉宽调制(PWM)技术，再配以体积小巧的高频变压器，最后经双半波整流后输出。整个系统采PI调节技术来稳定电流输出值，并具有软启动功能和各种保护电路，使电源得以高效、稳定、安全地运行。

该系统采用模块结构，具备各种保护、故障检测功能，电源具有高输出功率分辨率、高稳定可靠性、高功率因数、高转换效率、低电网污染等特点。

附图说明

图1为交直流电源系统电路原理图；

图2为交直流电源系统柜体正视图；

图3为交直流电源系统柜体侧视图；

图4为交直流电源系统柜体后视图；

图5为PI闭环控制的基本控制回路参见；

图6为电压调节方式示意图。

图中：

1.第一整流器，2.第一滤波器 3.IGBT，4.第一变压器，5.第二整流器，6.第二滤波器，7.第二变压器，8.晶闸管。

具体实施方式

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或相应的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

参见图1，为本实用新型交直流电源系统的电路结构原理图，输入部分与市电连接，输入参数如下：

额定输入：AC 380V(±10％),三相四线+PE保护地线，

额定频率：50Hz，

额定电流：120A。

该交直流电源系统包括直流输出单元和交流输出单元。

直流输出单元包括依次连接的第一整流器、第一滤波器、IGBT、第一变压器、第二整流器和第二滤波器，以输出直流电。第一整流器和第二整流器均为二极管，用于将交流电转换成直流电。第一滤波器和第二滤波器用于滤除整流电路输出电压中的脉动成分。IGBT(绝缘栅双极型晶体管)，是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件，兼有MOSFET的高输入阻抗和gtr的低导通压降两方面的优点。IGBT是逆变器的一部分，而且是主要功率器件。基本作用是做为高速无触点电子开关，利用IGBT的开关原理，利用控制电路给予适当的开通、关断信号，IGBT根据控制信号将直流电变换成交流电。高频变压器是作为开关电源最主要的组成部分。高频变压器是工作频率超过中频(10kHz)的电源变压器，主要用于高频开关电源中作高频开关电源变压器，工作时IGBT导通来产生的高频脉冲波，然后通过高频变压器进行变压，输出交流电，高频变压器的绕组线圈的匝数比例则决定了输出电压的多少。

上述直流输出单元，主电能变换单元由IGBT模块、高频变压器以及双半波整流器组成。控制部分采用脉宽调制(PWM)技术。PWM是一种对模拟信号电平进行数字编码的方法。通过高分辨率计数器的使用，方波的占空比被调制用来对一个具体模拟信号的电平进行编码。PWM信号仍然是数字的，因为在给定的任何时刻，满幅值的直流供电要么完全有(ON)，要么完全无(OFF)。电压或电流源是以一种通(ON)或断(OFF)的重复脉冲序列被加到模拟负载上去的。通的时候即是直流供电被加到负载上的时候，断的时候即是供电被断开的时候。只要带宽足够，任何模拟值都可以使用PWM进行编码。PWM的一个优点是从处理器到被控系统信号都是数字形式的，在进行数模转换。可将噪声影响降到最低。

整个系统采用PI闭环控制技术来稳定输出值，并具有软启动功能和各种保护功能，使电源得以高效、稳定、安全地运行。

被控量的值由传感器或变送器来检测，这个值与给定值进行比较，得到偏差，模拟调节器依一定控制规律使操作变量变化，以使偏差趋近于零，其输出通过执行器作用于过程。PI闭环控制的基本控制回路参见图5。

直流供电线路输出端参数如下：

输出电压、电流：DC 0-50V/DC 0-1000A，

输出电压精度：0.5％，

输出电流精度：0.2％，

功率因数：≥0.96。

交流输出单元包括第二变压器和通断器件，双相电输入连接第二变压器，通过通断器件以输出交流电。

交流输出单元采用移相触发方式来实现电压的无级调节，从而达到控制功率的目的。移相触发就是改变每波导通的起始点位置或者结束位置，从而调节其输出功率或者电压，实际上是通过控制可控硅的导通角大小来控制导通量。如图6所示，是100％功率输出以及50％功率输出波形，50％输出电压波形。

交流电源部分采用输出电压的调节范围比较宽，主要是通过变压器实现电压调节的输出。一般为额定输入电压的0～98％。具有软起动、软关断、恒流、限流、过流保护、过热保护等功能。

交流输出单元输出端参数如下：

输出电压、电流：AC 0-220V/AC 0-40A，

输出电压精度：1％。

该交直流电源系统还包括一柜体，参见图2-4，直流输出单元和交流输出单元均设置在柜体内，主进线位置、出排位置均设置在柜体顶部。电源ABC三相及地线进线在接线处有明确标示：A、B、C、N、PE。柜体内排布有冷却水管路，冷却水管路的进水端设有进水阀门，回水端设有回水阀门，整体采用水冷方式进行冷却。整个系统噪音＜60dB(距电源1米处)，绝缘阻抗≥5MΩ。柜体还设有吊装及铲运结构便于搬运。

该交直流电源系统特别适合于为加热炉加热提供辅助电源。采用模块结构，具备各种保护、故障检测功能，电源具有高输出功率分辨率、高稳定可靠性、高功率因数、高转换效率、低电网污染等特点。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种交直流电源系统，其特征在于，包括直流输出单元和交流输出单元，所述直流输出单元包括依次连接的第一整流器、第一滤波器、IGBT、第一变压器、第二整流器和第二滤波器，以输出直流电；所述交流输出单元包括第二变压器和通断器件，双相电输入连接第二变压器，通过通断器件以输出交流电。

2.根据权利要求1所述的交直流电源系统，其特征在于，第二变压器的输出火线上，设有晶闸管。

3.根据权利要求1所述的交直流电源系统，其特征在于，所述第一变压器为高频变压器，工作频率超过10kHz。

4.根据权利要求1-3任一所述的交直流电源系统，其特征在于，还包括柜体，直流输出单元和交流输出单元均设置在柜体内，采用水冷方式冷却。

5.根据权利要求4所述的交直流电源系统，其特征在于，柜体内排布有冷却水管路，冷却水管路的进水端设有进水阀门，回水端设有回水阀门。

6.根据权利要求4所述的交直流电源系统，其特征在于，所述柜体还设有吊装及铲运结构。

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