CN220985524U - 一种能够输出高压大容量单相交直流电压的电源装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种能够输出高压大容量单相交直流电压的电源装置，涉及电源技术领域，包括移相变压器和多个功率单元，所述的移相变压器输入端连接交流电网；输出端连接多个功率单元；所述功率单元的数量为M×N个，每个功率单元结构相同，均包括由输入端至输出端依次连接的二极管整流桥模块、直流电容和H桥IGBT变换模块；每N个功率单元输出端串联构成一组功率单元组串，M×N个功率单元共组成M组功率单元组串，M组功率单元组串的输出端并联，并联后的输出端输出单相交直流电压。本实用新型的电源装置能够输出高压大容量单相交、直流电压，适用于高压输电用的电力电容器的测试和验证工作。
Description
技术领域
本实用新型涉及电源技术领域，尤其涉及一种能够输出高压大容量单相交直流电压的电源装置。
背景技术
直流输电由于其诸多优点，如输送容量大，输电距离长，可靠性好，稳定性高，同时降低了造价，损耗小等优点应用原来越广泛。
大容量的直流输电的电压等级都比较高，如±1000kV、±800kV等,对整流站和逆变站的元器件，尤其是电力电容器选用提出了更高的要求，同时对高压电容器的全方面测试设备提出更高的要求，能满足大容量、交、直流电压的电源设备是急需的。
现有技术的交直流供电电源中，公开号为CN102468682A公开的一种交直流两用的高压直流电源系统，是交、直流两套输出端，分别接交流负载和直流负载，而对于既需要交流又需要直流的测试电力电容器而言，需要进行输出端切换，测试极为不便，不能适应高压输电用的电力电容器的测试要求。公开号为CN113904580A公开的一种交流高压模块、高压交直流电源与高压交直流供电方法，还需要用升压变压器和倍压整流装置实现高压直流的输出，这种方式设计的电源仅能提供较小容量(功率)的电源，不适用于大容量电源。
实用新型内容
为了解决背景技术中的技术问题，本实用新型提供了一种能够输出高压大容量单相交直流电压的电源装置，能够输出高压大容量单相交、直流电压，适用于高压输电用的电力电容器的测试和验证工作。
为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案实现：
一种能够输出高压大容量单相交直流电压的电源装置，包括移相变压器和多个功率单元；所述的移相变压器输入端连接交流电网；输出端连接多个功率单元；所述功率单元的数量为M×N个，每个功率单元结构相同，均包括由输入端至输出端依次连接的二极管整流桥模块、直流电容和H桥IGBT变换模块；
多个功率单元的输出端连接方式为：每N个功率单元输出端串联构成一组功率单元组串，M×N个功率单元共组成M组功率单元组串，M组功率单元组串输出端并联，并联后的输出端两端为总的电压输出端，输出单相交直流电压。
进一步地，所述的移相变压器的二次侧包括多个绕组，每个绕组连接一个功率单元。
进一步地，所述的H桥IGBT变换模块是由四个IGBT连接成的H桥结构的电路，当H桥IGBT变换模块工作在DC/AC模式时，功率单元输出为交流电压，当H桥IGBT变换模块工作在DC/DC模式时，功率单元输出为直流电压。
进一步地，所述的功率单元的数量为M×N个，其中M为偶数，多个功率单元的输出端连接方式还为：每N个功率单元输出端串联构成一组功率单元组串，M×N个功率单元共组成M组功率单元组串，M组功率单元组串再分成两大组，这两大组内的功率单元组串并联后再进行两大组的串联，串联后的两端为总的电压输出端，输出单相交直流电压。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
1)本实用新型提供了一种能够输出高压大容量单相交直流电压的电源装置，能够输出高压大容量单相交、直流电压，适用于高压输电用的电力电容器的测试和验证工作；
2)本实用新型通过H桥IGBT变换模块的DC/AC和DC/DC变换功能同时实现不同工作方式时的交流和直流的输出，并且，当多个功率模块的H桥IGBT变换模块处于不同变换模式时，还可以使输出端的电压具有交、直流的叠加电压输出，适用于高压输电用的电力电容器的测试和验证工作；
3)本实用新型通过多个功率单元的输出端串并联结构实现高压大容量的电源输出；
4)本实用新型的功率单元的组串数量可以设置为偶数个，输出端还可以进行两大组功率单元组串的串联结构，能够实现不同功率(容量)和电压的输出。
附图说明
图1是本实用新型的一种能够输出高压大容量单相交直流电压的电源装置电路结构图；
图2是本实用新型的功率单元电路结构图；
图3是本实用新型的功率单元输出端连接方式电路结构图；
图4是本实用新型的功率单元输出端另一种连接方式电路结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明：
如图1所示，一种能够输出高压大容量单相交直流电压的电源装置，包括移相变压器B1和多个功率单元(unit11～unit48)，所述的移相变压器输入端连接交流电网；输出端连接多个功率单元。所述功率单元的数量为M×N个，图1实施例中为4×8个。
所述的移相变压器B1的二次侧包括多个绕组，每个绕组连接一个功率单元。
如图2所示，每个功率单元结构相同，均包括由输入端至输出端依次连接的二极管整流桥模块、直流电容C1和H桥IGBT变换模块。
如图2所示，所述的二极管整流桥模块是由二极管D1～D6构成的三相全桥整流电路。
如图2所示，所述的H桥IGBT变换模块是由四个IGBT(T1～T4)连接成的H桥结构的电路，当H桥IGBT变换模块工作在DC/AC模式时，功率单元输出为交流电压，当H桥IGBT变换模块工作在DC/DC模式时，功率单元输出为直流电压。H桥IGBT变换模块也可叫做H桥变流器，它通过IGBT的不同触发方式可以工作在DC/AC模式或DC/DC模式(现有技术)。当多个功率模块的H桥IGBT变换模块处于不同变换模式时，还可以使输出端的电压具有交、直流的叠加电压输出。
功率单元输出端连接方式一
如图1所示，每N个功率单元输出端串联构成一组功率单元组串，M×N个功率单元共组成M组功率单元组串，M组功率单元组串输出端并联共同输出单相交直流电压。
图1的实施例中，每8个功率单元(unit11～unit18......unit41～unit48)输出端串联构成一组功率单元组串，4×8个功率单元共组成4组功率单元组串(功率单元组串1......功率单元组串4)，4组功率单元组串输出端并联共同输出单相交直流电压OUT-DC(直流输出)或OUT-AC(交流输出)，此输出端用于连接被测试的电力电容器。
图3是图1的输出端连接方式的简化图。
功率单元输出端连接方式二
如图4所示，还可以进行如下连接：
所述的功率单元的数量为M×N个，其中M为偶数，每N个功率单元输出端串联构成一组功率单元组串，M×N个功率单元共组成M组功率单元组串，M组功率单元组串再分成两大组，这两大组内的功率单元组串并联后再进行两大组的串联，串联后的两端输出单相交直流电压。
图4的实施例中，每8个功率单元输出端串联构成一组功率单元组串，4×8个功率单元共组成4组功率单元组串，4组功率单元组串再分成两大组，上端的一组由两组功率单元组串并联构成，下端的一组由另两组功率单元组串并联构成，上端的并联组串和下端的并联组串串联后的两端输出单相交直流电压。
功率单元输出端的不同形式的串并联结构，能够实现不同功率(容量)和电压的输出。
本实用新型的电气原理解释为：
1)本实用新型通过H桥IGBT变换模块的DC/AC和DC/DC变换功能实现不同工作模式时的交流和直流的输出；H桥IGBT变换模块为DC/AC变换模式时为交流输出，H桥IGBT变换模块为DC/DC变换模式时为直流输出，并且，当多个功率模块的H桥IGBT变换模块处于不同变换模式时，还可以使输出端的电压具有交、直流的叠加电压输出。
2)通过多个功率单元的输出端并联(级联结构)实现高压大容量的电源输出，功率单元输出端的级联结构能够实现高压大容量的电源输出。
本实施例中，交流电网通过移相变压器B1将10kV输入电压变换至近600V，变压器二次绕组数量为32组，每8个绕组对应一组功率单元组串，单套电源共由4组功率单元组串并联组成。每组功率单元组串由8个功率单元在H桥IGBT变换模块侧串联实现输出0～6kV(峰值)电压，相电流750A，每套本实用新型的电源装置四组并联运行时，4组功率单元组串输出侧并联达到3000A电流输出。
综上所述，本实用新型提供了一种能够输出高压大容量单相交直流电压的电源装置，能够输出高压大容量单相交直流电压，适用于高压输电用的电力电容器的测试和验证工作。
尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (4)
1.一种能够输出高压大容量单相交直流电压的电源装置，其特征在于，包括移相变压器和多个功率单元；所述的移相变压器输入端连接交流电网，输出端连接多个功率单元；所述功率单元的数量为M×N个，每个功率单元结构相同，均包括由输入端至输出端依次连接的二极管整流桥模块、直流电容和H桥IGBT变换模块；
多个功率单元的输出端连接方式为：每N个功率单元输出端串联构成一组功率单元组串，M×N个功率单元共组成M组功率单元组串，M组功率单元组串的输出端并联，并联后的输出端两端为总的电压输出端。
2.根据权利要求1所述的一种能够输出高压大容量单相交直流电压的电源装置，其特征在于，所述的移相变压器的二次侧包括多个绕组，每个绕组连接一个功率单元。
3.根据权利要求1所述的一种能够输出高压大容量单相交直流电压的电源装置，其特征在于，所述的H桥IGBT变换模块是由四个IGBT连接成的H桥结构的电路，当H桥IGBT变换模块工作在DC/AC模式时，功率单元输出为交流电压，当H桥IGBT变换模块工作在DC/DC模式时，功率单元输出为直流电压。
4.根据权利要求1所述的一种能够输出高压大容量单相交直流电压的电源装置，其特征在于，所述的功率单元的数量为M×N个，其中M为偶数，多个功率单元的输出端连接方式还为：每N个功率单元输出端串联构成一组功率单元组串，M×N个功率单元共组成M组功率单元组串，M组功率单元组串再分成两大组，这两大组内的功率单元组串并联后再进行两大组的串联，串联后的两端为总的电压输出端。
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