[發(fā)明專利]一種用于公路遠(yuǎn)距離供電的高可靠恒流轉(zhuǎn)恒壓裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310752968.5
• 申請日: 2013-12-31
• 公開（公告）號: CN103731011A
• 公開（公告）日: 2014-04-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張斌;邢浩江;張東來;谷宇;王亮
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳航天科技創(chuàng)新研究院
• 主分類號: H02M1/00
• 分類號: H02M1/00
• 代理公司: 深圳市科吉華烽知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)所(普通合伙) 44248
• 代理人: 于標(biāo)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及高速公路長距離電流形式的供配電系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于公路遠(yuǎn)距離供電的高可靠恒流轉(zhuǎn)恒壓裝置。

背景技術(shù)

對于高速公路遠(yuǎn)距離配電系統(tǒng)，具有工作環(huán)境惡劣、傳送功率大、傳送距離長、負(fù)荷變化大和供電設(shè)備更分散等自身特征，因此其供配電系統(tǒng)不僅要解決上述難題，同時要具有極高的穩(wěn)定性，以確保公路監(jiān)控系統(tǒng)的正常工作。目前已有的配電系統(tǒng)主要采用電壓配電網(wǎng)，其中又包括了中壓配電網(wǎng)、低壓交流配電網(wǎng)及直流配電網(wǎng)，而在高速公路中使用電壓配電方式，會產(chǎn)生諸多不足：

（1）中壓配電網(wǎng)一般采用10kV電壓，以提高傳送功率，減小線路損耗，增加傳送距離，因此電纜和變電設(shè)備均承受10kV高壓，施工上需要遵循中壓配電規(guī)范，鋪設(shè)于建造成本很高，且需要電力部分的批準(zhǔn)，對高速公路供配電工程的施工進(jìn)度也造成影響；

（2）低壓配電網(wǎng)一般采用1kV以下的電壓，通過變電站或配電房對外供電，建造成本較低，但同時也決定了該方式傳送距離近，線路損耗大，負(fù)載電壓受到負(fù)載工作變化影響，造成較大的電壓波動，易損壞電器設(shè)備，不能滿足高速公路的遠(yuǎn)距離供電系統(tǒng)；

（3）直流配電網(wǎng)一般采用400V直流電壓，對小微負(fù)載進(jìn)行供電，電能利用率高，設(shè)備造價也相對低廉，但其同樣存在于低壓交流配電網(wǎng)的缺陷，且電氣隔離與升降壓設(shè)備更加復(fù)雜，對交流用電設(shè)備需要額外的轉(zhuǎn)換，增加潛在故障點(diǎn)，同樣不能滿足高速公路的遠(yuǎn)距離供電系統(tǒng)。

為此，一種應(yīng)用于高速公路遠(yuǎn)供系統(tǒng)的電流環(huán)配電方式被提出，該系統(tǒng)通過恒流發(fā)生器產(chǎn)生小電流（一般不超過10A），對負(fù)載進(jìn)行串聯(lián)組網(wǎng)，保證任意設(shè)備的輸入穩(wěn)定，其優(yōu)勢包括：

（1）負(fù)載側(cè)輸入穩(wěn)定，不受負(fù)載切換影響；

（2）電流環(huán)路可抑制線路操作過電壓，具有更高的安全性；

（3）串聯(lián)環(huán)路可在主回路故障時以極快的速度關(guān)閉和報警，保障人員安全

（4）線路損耗可控，系統(tǒng)傳送距離更遠(yuǎn)，提高電能利用率。

（5）電纜施工過程簡單，成本低廉；

（6）設(shè)備端裝置互換性好，可等功率任意互換，便于維護(hù)。

在高速公路電流環(huán)配電系統(tǒng)中，包括了兩類設(shè)備：恒流發(fā)生器和恒流變換器，恒流發(fā)生器實現(xiàn)恒壓到恒流的轉(zhuǎn)換，而恒流變換器實現(xiàn)恒流到恒壓的轉(zhuǎn)換。考慮到恒流變換器工作條件惡劣（一般在戶外），維護(hù)成本高，用電設(shè)備重要，恒流變換器的可靠性應(yīng)優(yōu)先得到保證。而目前已有的恒壓轉(zhuǎn)換恒壓裝置，一般采用高頻開關(guān)電路實現(xiàn)，可靠性較低，亦有采用磁飽和的方式實現(xiàn)，但轉(zhuǎn)換裝置發(fā)熱嚴(yán)重，降低系統(tǒng)壽命。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷或不足，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：提供一種應(yīng)用于公路遠(yuǎn)距離供電系統(tǒng)的高可靠恒流轉(zhuǎn)恒壓裝置，該裝置可以精確穩(wěn)壓，提升電能利用率，穩(wěn)定性高，發(fā)熱低，系統(tǒng)壽命長。

本發(fā)明采取的技術(shù)方案為提供一種用于公路遠(yuǎn)距離供電的高可靠恒流轉(zhuǎn)恒壓裝置，包括

防雷器：用于應(yīng)對戶外條件下的雷擊干擾；

隔離變壓器：用于使恒流轉(zhuǎn)恒壓裝置與外部環(huán)路電氣隔離；

自耦變壓器：用于對輸入電流的不同變比進(jìn)行調(diào)節(jié)；

可變電容陣：用于改變電容大小，調(diào)節(jié)無功功率；

EMI濾波器與防雷器：用于輸出EMI濾波和防雷功能；

采樣電路：用于對輸出電壓與電流進(jìn)行采樣，完成反饋控制；

控制器：根據(jù)采樣電路的采樣值對自耦變壓器與可變電容陣進(jìn)行控制；

防雷器、隔離變壓器、自耦變壓器、可變電容陣、固定電容、EMI濾

波器與防雷器之間依次串聯(lián)，最后與負(fù)載連接；所述控制器通過控制信號CTR1控制可變電容陣列，通過控制信號CTR2控制自藕變壓器，所述采樣電路一端連接所述控制器，另一端連接在EMI濾波器與防雷器和負(fù)載之間。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述控制器包括AD轉(zhuǎn)換器、電壓內(nèi)環(huán)控制

器、功率外環(huán)控制器、SCR驅(qū)動電路，AD轉(zhuǎn)換器：用于實現(xiàn)模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換功能；電壓內(nèi)環(huán)控制器：用于輸出CTR1控制信號，調(diào)整可變電容陣的容值；功率外環(huán)控制器：用于輸出CTR2控制信號，控制自藕變壓器；?SCR驅(qū)動電路：用于增強(qiáng)CTR1控制信號與CTR2控制信號的驅(qū)動能力，還用于驅(qū)動雙向可控硅SCR或其他半導(dǎo)體器件。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述控制器為MCU或DSP或其他控制芯片。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述可變電容陣包含并聯(lián)在一起的n個不同