专利名称：复式储能脉宽调制稳压直流电源的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及发电厂、变电所控制保护设备的直流电源装置。
目前在我国电力系统中，发电厂、变电所控制保护设备使用的220伏、110伏直流电源广泛采用的是蓄电池组电源装置、复式整流电源装置和硅整流电容储能电源装置。蓄电池组是由多只蓄电池串联组成，在单只电压为12伏时，有二十只；在单只电压为2伏或1.2伏时有120多只或200多只。蓄电池的使用寿命非常有限，一般为3～5年，免维蓄电池也不过10年，到期必须报废更换新的，否则威协到电网的安全运行。蓄电池组电源成本高投资大，而且还需要复杂的大功率充电设备，复式整流和硅整流电容储能电源装置，虽然成本较低，但是可靠性较差，而且还采用的是磁饱和变压器进行稳压，不仅误差大，电能损耗也大；同时，还需另设合闸电源大功率变压器，电能损耗更大。这些电源装置的基本电路原理和技术参数在水利电力出版社出版发行的《控制保护常用电气设备手册》第六章直流电源设备中有介绍说明，有关它们的优点和缺点由水利电力出版社出版的作为中等专业学校教材的《发电厂变电所电气设备》一书中的305～306页中有几段论述非常切合实际的给予了评价。
本实用新型的目的是为发电厂、变电所提供一种具有成本低、性能可靠的直流电源装置，它不仅在交流电源停电的情况下能保持较长时间的供电，而且还能够瞬时提供大电流，保证高压开关的跳、合闸操作。
本实用新型的目的是这样实现的本实用新型由硅整流电容储能电路，蓄电池储能充电逆变电路和脉宽调制稳压电路组成；硅整流电容储能电路由桥式整流电路和储能电容组成；变压器升压绕组输出交流电经硅整流和储能电容输出，接脉宽调制稳压电路输入端，由脉宽调制稳压电路输出220/110伏直流电至负载；蓄电池储能充电逆变电路由蓄电池充电电路和蓄电池逆变电路及自动转换继电器接点组成，蓄电池逆变电路输出经变压器升压绕组至硅整流电容储能电路。
上述蓄电池充电电路由继电器常开接点接通，该电路是将变压器付绕组输出15伏电压经二极管整流，三端稳压电路稳压后，由三极管对蓄电池充电，微调电阻调整充电电压和电流；蓄电池逆变电路由继电器常闭接点接通，该电路由大功率三极管和变压器付绕组组成的两管自激式逆变器，经变压器升压绕组输出感应电压至硅整流电容储能电路。
上述的硅整流电容储能电路的输出端与脉宽调制稳压电路的调整管的漏极连接，其源极经储能电感、滤波电容输出直流电源至负载。
工作原理是，当有交流电源时，由电源变压器分组变压整流后分别给蓄电池充电和储能电容充电，同时经稳压电路向负载供电；当停电时，逆变电路自动投入运行，把蓄电池储存的电能经两管自激式逆变器在电源变压器铁芯中产生交变磁场，使升压绕组感应电压输出，对储能电容充电，经稳压电路向负载供电。
稳压电路采用全控型电力电子器件SIT作隐压调整管，工作在高速开关状态；其开关过程由它的控制极受脉宽调制电路的控制，脉宽调制电路是根据直流输出电源的电压取样检测电路的调制输出脉冲的。当输出电压超过规定值时，脉宽调制电路输出加在稳压调整管控制极的高电平脉冲变窄，低电平脉冲变宽，从储能电容经过稳压调整管到负载的电流减少，使输出电压下降；反之，使输出电压上升，实现了稳压。
由于采用了上述方案，与蓄电池组电源装置相比，蓄电池数量大大减少，设备造价降低，使用寿命延长，维护工作量减少；与复式整流电源和硅整流电容储能电源相比延长了供电时间，提高了电源的可靠性，并能在瞬态输出大于200A的电流，不需另设合闸电源变压器和磁饱和变压器，使装置自身对电能的损耗得到了降低，节约了电能。稳压电路效率高，输出电压稳定，保证了各种复杂继电保护装置的正常运行。
以下结合附图
对本实用新型作进一步说明本电源装置由三部分电路组成(一)是硅整流电容储能电路部分；(二)是蓄电池储能充电逆变电路部分；(三)是脉宽调制稳压电路部分。
各部分电路的主要电连接关系和工作原理是(一)硅整流电容储能电路部分变压器BY的绕组T1与交流电源220伏输入回路连接，BY是一只公用变压器，即是硅整流电容储能的电源变压器，又是蓄电池充电和逆变电源变压器，当有交流电源时，中间继电器J吸合，常开接点J1接通，绕组T2升压输出280伏电压经二极管D1～D4桥式整流，通过阻波电感L1对储能电容Cn充电，Cn是由多只电容器并联组成，总容量大于10万μF，耐压大于450伏。(二)蓄电池储能充电逆变电路部分，在有交流电源时，继电器J吸合，常闭接点J2、J3、J4断开，常开接点J5接通，BY的T6、T7绕组输出15伏电压经二极管D7、D8整流，通过三端稳压IC3、三极Q5、Q6对蓄电池E充电，调整微调电阻WR2，可改变充电电压；调整微调电阻WR3，可改变Q6发射极的输出电流，即对E的充电电流。当交流电源停电时，继电器J释放，常开接点J1、J5断开，常闭接点J2、J3、J4接通，由BY的T3、T4绕组和大功率三极管Q3、Q4组成常用的两管自激式逆变器，由于自激振荡，两管交替导通和关断，在BY铁芯中产生交变磁场，使T2有感应电压输出，经整流向Cn供电。(三)脉宽调制稳压电路部分，全控型电力电子器件SIT作为稳压调整管，具有耐压高、电流大、开关速度快、损耗小的特点，漏极D与储能电容Cn正极连接，源极s与高频大功率储能电感L2连接，控制极G经三极管Q1连接到由三端稳压IC1、二极管D6和BY的T5绕组组成的工作电源的负极；工作电源的正极加在SIT的S极上，由于SIT是导通阻断型器件，当Q1导通时，G～S反偏，才使D～S截止。Q1的基极受集成电路IC2的3脚控制，当3脚为高电平时Q1导通，反之关断。三端稳压IC2是采用NE555型集成电路作为脉冲形成电路的，3脚输出约30KHz的方波脉冲，其脉冲高电平、低电平的宽度受光电耦合器N1的3脚经电阻R2对电容C5充电电流的大小控制，充电电流的大小又受稳压二极管WD1、WD2，电阻R12、R11、R9微调电阻WR1三极管Q2和光电耦合器N1内部的发光二极管组成的直流输出电压取样电路的影响。当输出电压因负载减轻电压升高时，Q2基极电流增大，集电极电流也增大，N1内部的发光管亮度减弱，光电管阻值变大，对电容C5的充电电流减小，使IC2的3脚高电平脉冲变宽，低电平脉冲变窄，经Q3集电极导致SIT在开关过程中，关的时间延长，开的时间缩短，流过的电流减少，使输出电压下降；反之，则流过的电流增加，使输出电压回升。起到了在负载大小变化时输出电压保持不变的作用，即稳压。电感L2在SIT导通时，电流经过它对滤波电容C1充电，并向外供电；SIT关断时，由于L2中的磁场能量转变成感应电压，经续流二极管D5向C1和负载供电。开关2K在2K1位置时，输出电压为220伏；在2K2位置时，输出电压为110伏。微调电阻WR1对输出电压进行细调节。
权利要求1.一种为发电厂、变电所控制保护设备提供电源的复式储能脉宽调制稳压直流电源，其特征是直流电源由硅整流电容储能电路(一)，蓄电池储能充电逆变电路(二)和脉宽调制稳压电路(三)组成；硅整流电容储能电路(一)输出端接脉宽调制稳压电路(三)的输入端，由脉宽调制稳压电路(三)输出直流电源接负载；蓄电池储能充电逆变电路(二)由蓄电池E充电电路和逆变电路及自动转换继电器J的接点组成，蓄电池E逆变电路经变压器BY的升压绕组T2输出至硅整流电容储能电路(一)。
2.如权利要求1所述的复式储能脉宽调制稳压直流电源，其特征是所说的蓄电池E的充电电路由变压器的付绕组T6、T7与二极管D7、D8整流，经电容器C6滤波与三端稳压IC3的输入端和电流调整三极管Q6的集电极连接，IC3的2脚接可调电阻WR2，输出端3脚接三管Q5的发射极，基极经电阻R17与可调电阻WR3连接，Q5的集电极经继电器J的常开接点J5与Q6的基极连接，由Q6的发射极输出对蓄电池E充电；蓄电池的逆变电路通过继电器J的常开接点J2、J3、J4接通由大功率三极管Q3、Q4和变压器BY绕组T3、T4组成的两管自激式逆变器，经变压器的升压绕组T2输出感应电压。
3.如权利要求1所述的复式储能脉宽调制稳压直流电源，其特征是所说的硅整流电容储能电路(一)的输出端与脉宽调制稳压电路(三)的调整管SIT的漏极D连接，由调整管SIT的源极S经储能电感L2、滤波电容C1输出直流电源。
专利摘要本实用新型是一种发电厂、变电所控制保护设备的复式储能脉宽调制稳压直流电源，由硅整流电容储能电路，蓄电池储能充电逆变电路和脉宽调制稳压电路组成；硅整流电容储能电路输出端接脉宽调制稳压电路，由脉宽调制稳压电路输出220/110伏直流电源接负载；蓄电池储能充电逆变电路由蓄电池充电电路和逆变电路及自动转换开关组成，蓄电池放电电路输出经变压器升压绕组至硅整流电容储能电路。本实用新型造价低，使用寿命长，节电、可靠性高。
文档编号G05F1/46GK2266146SQ9621263
公开日1997年10月29日 申请日期1996年5月15日 优先权日1996年5月15日
发明者顾波 申请人:顾波