[實用新型]一種電流快速轉移直流電源

有效

• 申請號: 201120084461.3
• 申請日: 2011-03-28
• 公開（公告）號: CN202004672U
• 公開（公告）日: 2011-10-05
• 發明（設計）人: 張敏;趙道德;陳潔蓮;陶洪亮
• 申請（專利權）人: 株洲變流技術國家工程研究中心有限公司
• 主分類號: H02M7/217
• 分類號: H02M7/217
• 代理公司: 上海碩力知識產權代理事務所 31251
• 代理人: 王法男

技術領域

本實用新型屬于電力電子技術領域中的電流快速轉移技術，具體涉及一種電流快速轉移直流電源。

背景技術

在一些工業應用和科研試驗中，經常需要輸出電流波紋小，穩定度高，大電流輸出變化迅速，快響應開啟和關斷的直流電源。為了使輸出電流紋波小，一般是在線路中增加大電感濾波。由于使用了大電感濾波，大電流輸出很難實現快響應（微秒級）變化，于是引入了電流快速轉移技術。所謂電流快速轉移技術，就是利用某些電力電子器件的快開關特性，使主輸出支路電流轉移到另外的支路，使主輸出支路電流快速變化。

目前，現有技術中有幾種基于不同電流快速轉移方法的電流快速轉移直流電源，下面摘取現有技術中的若干方法進行簡單介紹。

一種是基于真空觸發開關的快速關合開關的方法，這種方法是在電路中采用利用真空觸發開關(?triggered?vacuum?switch,?簡稱TVS)和快速合閘的真空斷路器(?vacuum?circuit?breaker,簡稱VCB)并聯構成快速關合開關，利用TVS快速關合電流源,同時利用VCB對TVS上的電流進行分流,降低TVS上的電流值并減少TVS上電流導通時間,保證TVS的使用壽命。其主要缺點是由于采用了真空斷路器體積大，響應速度慢，轉移電流不能調節。

一種是基于兩次電流轉移的短路電流限制器的方法，該方法把快速開關、GTO開關和限流電阻結合起來，在保持機械開關運行損耗小的特性同時，實現短路電流的快速轉移并限制短路電流。所設想的工作過程是：電網正常運行時，快速開關閉合，GTO?關斷，額定負荷電流通過快速開關，不會產生顯著損耗。當電網發生短路故障時，通過短路電流快速檢測裝置，首先控制快速開關分斷，GTO?導通，短路電流迅速向GTO?支路轉移，開關電弧熄滅。隨后控制GTO?關斷，電流又快速轉移到并聯的電阻支路，達到快速限制短路電流的目的。兩次電流轉移方案的關鍵是快速機械開關和電力電子開關的實現以及電流從電弧至電力電子開關的轉移。它的缺點是快速機械開關的響應速度以及在斷開時有可能飛弧，并且沒有解決轉移電流調節問題。

一種是基于一次電流轉移的限流器方法，它由快速開關和PTC電阻并聯組成。限流過程電流由快速開關直接轉移至PTC電阻。工作過程是：電網正常運行時，快速開關閉合，額定負荷電流通過快速開關，不會產生顯著損耗。當電網發生短路故障時，通過短路電流快速檢測裝置，首先控制快速開關分斷，電流快速轉移到并聯的電阻回路，并且達到限制短路電流的目的。其缺點是電壓越高，金屬鎢冷態電阻越小，電流轉移越快；但是電壓太高，會造成滅弧室體積變大，金屬鎢若冷態電阻太小，則溫度不能快速升高，造成PTC?效應不明顯，從而不能達到預定的限流效果。

針對現有技術中存在的諸多不足，提出本實用新型。

實用新型內容

本實用新型的目的在于通過對快速轉移電流技術和現有技術的全面分析，提供一種基于絕緣柵雙極型晶體管（英文名IGBT，以下簡稱IGBT）并聯編碼電路的電流快速轉移直流電源，達到電流波紋小，轉移深度可調，穩定度高，大電流輸出變化迅速，快響應開啟和關斷的要求。

本實用新型采用的技術方案是：一種電流快速轉移直流電源，包括整流變壓器，可控整流電路，濾波電路，快速開關IGBT，由IGBT和電阻構成的電流快速轉移支路，整流變壓器隔離輸入電源，并提供適宜的電壓，可控整流電路將變壓器輸出的交流信號變成直流信號，在經過濾波電路，得到電流波紋小、精度高的電流，快速開關控制IGBT電流通斷，由二個以上IGBT和二個以上電阻構成的電流快速轉移支路控制電流轉移深度，與后級負載連接。所有的IGBT都由一個控制系統控制其通斷；并通過控制幅度控制調節電流轉移深度，通過控制時間控制調節電流轉移寬度。

所述電流快速轉移支路中的二個以上IGBT和二個以上電阻的連接關系可以是：每個IGBT都與一個電阻串聯作為一個單元組，再將多組串聯起來的IGBT和電阻單元并聯，形成多個IGBT的并聯電路。

所述作為快速開關的IGBT可采用大功率IGBT。

本實用新型所述的一種電流快速轉移電源包括以下優點：

（1）?基于IGBT的大電流快速轉移技術相對原來機械開關（如斷路器）等的投切技術可以避免斷路器在投切過程中的拉弧、噪聲等問題，響應速度從幾十毫秒降到了幾十微秒。

（2）基于IGBT的快速電流轉移支路在實現電流快速轉移的同時，實現了電流的高精度可調，傳統的電流轉移沒有實現電流的多級調節。

（3）電流轉移的寬度可以由程序控制，從數微秒到數秒可以調節。