[實用新型]耐沖擊性負荷電流的母線穩壓斬波器

有效

• 申請號: 201320421311.6
• 申請日: 2013-07-16
• 公開（公告）號: CN203339953U
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發明（設計）人: 安敏;李崴;翟永強;陳彬
• 申請（專利權）人: 沈陽鐵道勘察設計院有限公司
• 主分類號: H02M3/07
• 分類號: H02M3/07;H02M3/08;H02M1/32;H02J11/00
• 代理公司: 沈陽杰克知識產權代理有限公司 21207
• 代理人: 羅瑩

技術領域

本實用新型涉及一種用于電力直流操作電源系統的直流母線穩壓斬波器。

背景技術

在發電廠、變電所的直流操作電源裝置（直流屏）中，其合閘母線上連接有蓄電池組，蓄電池組在充放電過程中其端電壓是不斷變化的，而控制母線則要求電壓恒定，因此合閘母線與控制母線之間接有母線電壓調節裝置。早期的電壓調節裝置采用硅鏈（或稱降壓硅堆，即一串同向串聯在一起的二極管），后來則還可采用斬波器。硅鏈因其構造簡單總的來說是比較可靠的設備，對維護人員技術要求低，其可靠的因素是其構成元件是最簡單可靠的半導體無源器件——二極管，其不可靠因素是各個二極管的連接是串聯結構，如果有一個二極管燒毀短路，并不會造成太大影響；但是如果整個串聯結構中包括二極管、物理連接線等有一處斷路，則整個硅鏈失效；硅鏈屬于能耗型降壓設備，其電壓降全部轉化成熱能，在浪費能源的同時，設備自身也發熱嚴重，而發熱是半導體器件參數漂移、性能逐漸劣化直至失效的主要原因之一。為了調整硅鏈的降壓值，要將整個二極管串分成若干組，每組可用一只繼電器進行短接；控制各個繼電器的吸合與否，即可對整個硅鏈的電壓降進行有級調節；為了提高調節精度，就要增加分組數量，但這會增加設備的復雜程度；實際應用中，常分5級至7級，可以取得穩壓精度與設備復雜程度的折中。硅鏈的另一個優點是耐沖擊性負荷電流的能力較強，因為二極管可在短時間內（小于1秒）耐受10倍以上的沖擊電流而不損壞，而且壓降基本恒定,這個優點的用處以下還會加以說明。斬波器在工作原理上屬于開關電源，具有很高的穩壓精度，很高的運行效率，發熱量低，體積小，成本也不太高，是近十年來在本領域的應用熱點；但斬波器也有缺點，其主開關元件為VDMOS、IGBT等高頻可關斷半導體器件，其短路電流耐受能力僅為幾十微秒，因此它的耐沖擊負荷電流能力不強，為不使自身在過流時損壞，常利用快速保護電路，在發生過流時進行關斷性保護；在電力系統運行中的某些特殊情況下，例如出現多個主回路斷路器同時分閘的情況，有可能總的分閘電流超出斬波器的負載能力而導致斬波器保護性關斷，控制母線失電，繼電保護裝置失效，從而造成分閘失敗，并可能引發嚴重事故；在極端情況下，如外引的直流控制回路發生短路，有可能在該回路的保護斷路器還沒有斷開之前，斬波器就已經快速保護性關斷，造成控制母線失電，而不僅僅是這個發生短路的控制回路斷電；以上情況雖是特殊情況下的小概率事件，但已有實際案例發生，屬于重大安全隱患；如果采用硅鏈，就不會發生這種情況，因為硅鏈的耐沖擊負荷電流能力有足夠的時間使發生短路的直流控制回路的保護斷路器斷開，僅這一直流控制回路斷電，而不會造成控制母線失電；因此現在的直流屏產品中，多采用硅鏈降壓、穩壓。即使使用斬波器，也采取了一些措施，如加大單機功率以提供更大的電流、多機并聯以擴大整體輸出電流等，這不僅會造成成本上升，而且并不能從根本上解決問題，因為快速保護是斬波器固有的特性，速度慢了就有可能被燒毀，這與發生沖擊電流時要求母線電壓調節裝置提供一定時間的大電流負荷能力相矛盾。

發明內容

本實用新型的目的在于提供一種可避免上述不足的用于電力系統直流操作電源裝置的母線穩壓斬波器。

本實用新型的目的是這樣實現的：一種耐沖擊性負荷電流的母線穩壓斬波器，包括一個硅鏈DL和一個斬波器DC，所述硅鏈DL的1端為陽極端，2端為陰極端；所述的斬波器DC為降壓型斬波器，其1端為輸入端，2端為輸出端，3端為公共端；硅鏈DL的1端與斬波器DC的1端連接在一起作為母線電壓調節裝置主電路的輸入端+HM，硅鏈DL的2端與斬波器DC的2端連接在一起作為母線電壓調節裝置的主電路的輸出端+KM，斬波器DC的3端公共端與公共負母線連接；硅鏈DL和斬波器DC分別通過驅動電路與控制電路CTRL連接。

本實用新型與現有技術相比，利用與斬波器并聯的硅鏈承受沖擊性負荷電流，既發揮了斬波器高精度穩壓、高效率的優點，又避免了自身的不足，而且硅鏈還能提供備用降壓、穩壓功能，提高了設備的可靠性。

附圖說明

圖1是本實用新型的電原理圖。

具體實施方式