专利名称：一种静止无功发生器变流器阀用取能装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电力电子技术领域，特别涉及一种静止无功发生器变流器阀用取能装置。
背景技术：
近年来，电力系统电能治理装置技术迅猛发展，相关关键设备由晶闸管控制电抗器(TCR:Thyristor Controlled Reactor)晶闸管阀转变为静止无功发生器(SVG:StaticVar Generator)变流器阀。SVG变流器阀由IGBT器件及相关驱动、保护、及电源电路组成。电路板安装于高电位，必须采取特殊的方法实现高电位电路板稳定、可靠的取能。传统设计取能方式为高压自取能方式，即从变流器模块的支撑电容上的直流电压通过DC/DC变换得至IJ。供给IGBT的驱动电路和保护电路工作。为提高SVG变流器的可靠性，在设计允许的余量范围内，需要将故障的变流器模块用接触器短接，保证整套装置的持续运行。在这种工作模式下，上诉的传统高压自取能方式将不能满足要求。需要提供一种变流器模块故障情况下仍能够正常工作的取能方式。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题是提供一种静止无功发生器变流器阀用取能装置，效率高，体积小，并且受负载影响小。本实用新型提供一种静止无功发生器变流器阀用取能装置，包括:高频恒流电流源、高压电缆、取能电路板和取能电流互感器；所述高频恒流电流源的输入端连接交流380V电源，将该交流380V进行整流逆变后形成高频恒流电流；所述高频恒流电流源的输出端通过所述高压电缆短接；所述高压电缆穿过串联的N组设置在静止无功发生器变流器阀上的穿心式取能电流互感器；所述N为大于或等于I的整数；所述取能电流互感器的二次侧连接静止无功发生器变流器阀上的取能电路板；所述取能电路板将高频电流变换为稳定的直流电压，为静止无功发生器变流器阀上的IGBT驱动电路及保护电路提供工作电源。优选地，所述高频恒流电流源包括整流器、逆变器和电抗；所述整流器的输入端连接所述交流380V电源，用于将所述交流380V整流为直流电，所述整流器的输出端连接所述逆变器；所述逆变器将所述直流电逆变为交流电，所述交流电经过所述电抗后形成高频恒流电流；所述电抗与所述高压电缆串联。优选地，所述取能电流互感器采用铁氧体材料。优选地，所述取能电流互感器设计为上下开口式结构。[0016]优选地，所述取能电路板包括:整流桥、开关管、比较器、第一分压电阻、第二分压电阻和储能电容；所述整流桥的输入端连接取能电流互感器的二次侧；所述开关管的第一端连接所述整流桥的正输出端，所述开关管的第二端连接所述整流桥的负输出端；所述整流桥的负输出端接地；所述开关管的第一端通过第五二极管连接取能电路板的正输出端；所述第一分压电阻和第二分压电阻串联后连接所述取能电路板的正输出端和取能电路板的负输出端；所述储能电容的两端连接所述取能电路板的正输出端和取能电路板的负输出端;所述第一分压电阻和第二分压电阻的公共端连接所述比较器的正相输入端，所述比较器的反相输入端连接参考电压；所述比较器的输出端连接所述开关管的控制端。优选地，所述取能电路板还包括:第四电阻、第五电阻、稳压管、三极管和第二电容；所述第四电阻的一端连接所述取能电路板的正输出端，另一端连接所述稳压管的阴极；所述稳压管的阳极接地；所述三极管的基极连接所述稳压管的阴极，发射极通过所述第二电容接地，集电极通过所述第五电阻连接所述取能电路板的正输出端；所述第二电容上的电压作为通过第三电阻连接所述比较器的反相输入端。优选地，所述取能电流互感器设计为对称的两块，每块上面开有螺孔，通过装配件和螺钉将两块取能电流互感器装配为一个完整的取能电流互感器。与现有技术相比，本实用新型具有以下优点:本实用新型提供的静止无功发生器变流器阀用取能装置，利用高频恒流电流源通过整流和逆变后将380V的交流电逆变为高频电流，利用高压电缆的绝缘实现低压侧的高频恒流电流源和高压侧的SVG变流器阀的隔离，从而避免干扰。而现有技术中的取能电流互感器采用高压电流互感器实现隔离，这样现有技术中的整个取能装置的体积较大，成本较高。而本实用新型提供的取能装置不必采用高压电流互感器，因此，体积较小，成本较低。
图1是本实用新型静止无功发生器变流器阀用取能装置示意图；图2是本实用新型提供的高频恒流电流源电路图；图3是本实用新型提供的取能电路板的电路原理图；图4是本实用新型提供的取能电流互感器的剖视图；图5是本实用新型提供的取能电流互感器的装配图。
具体实施方式
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式
做详细的说明。[0037]参见图1，该图为本实用新型提供的静止无功发生器变流器阀用取能装置示意图。本实用新型实施例提供一种静止无功发生器变流器阀用取能装置，包括:高频恒流电流源100、高压电缆300、取能电路板200和取能电流互感器400 ；所述高频恒流电流源100的输入端连接交流380V电源，将该交流380V进行整流逆变后形成高频恒流电流；所述高频恒流电流源100的输出端通过所述高压电缆300短接；所述高压电缆300穿过串联的N组设置在静止无功发生器变流器阀上的穿心式取能电流互感器400 ;所述N为大于或等于I的整数；所述取能电流互感器400的二次侧连接静止无功发生器变流器阀上的取能电路板 200 ；所述取能电路板200将高频电流变换为稳定的直流电压，为静止无功发生器变流器阀上的IGBT驱动电路及保护电路提供工作电源。本实用新型提供的静止无功发生器变流器阀用取能装置，利用高频恒流电流源100通过整流和逆变后将380V的交流电逆变为高频电流，采用高频电流，可以减少同等容量下的取能电流互感器400的体积。利用高压电缆的绝缘实现低压侧的高频恒流电流源和高压侧的SVG变流器阀的隔离，从而避免干扰。而现有技术中的取能电流互感器采用高压电流互感器实现隔离，这样现有技术中的整个取能装置的体积较大，成本较高。而本实用新型提供的取能装置不必采用高压电流互感器，因此，体积较小，成本较低。本实用新型提供的装置采用与主电路隔离的取能方式，取能不受变流器阀侧负载的影响，主要是因为整个供电在380V侧，不是在主电路侧，主电路侧的高压变化不会影响到供电的低压380V。参见图2，该图为本实用新型提供的高频恒流电流源电路图。下面介绍本实用新型提供的高频恒流电流源的具体结构。高频恒流电流源包括整流器101、逆变器102和电抗Z ;所述整流器101的输入端连接所述交流380V电源，用于将所述交流380V整流为直流电，所述整流器101的输出端连接所述逆变器102 ；所述逆变器102将所述直流电逆变为交流电，所述交流电经过所述电抗Z后形成高频恒流电流； 所述电抗Z与所述高压电缆串联。需要说明的是，所述整流器101为三相全桥整流器。所述逆变器102为单相逆变器。下面结合具体电路详细介绍本实用新型实施例提供的取能电路板的工作原理。参见图3，该图为本实用新型提供的取能电路板的电路原理图。本实施例中提供的静止无功发生器变流器阀用取能装置，所述取能电路板包括:整流桥、开关管V1、比较器U1、第一分压电阻R1、第二分压电阻R2和储能电容Cl ；所述整流桥的输入端连接取能电流互感器的二次侧；所述开关管Vl的第一端连接所述整流桥的正输出端，所述开关管Vl的第二端连接所述整流桥的负输出端；所述整流桥的负输出端接地；所述开关管Vl的第一端通过第五二极管D5连接取能电路板的正输出端U+ ；[0060]所述第一分压电阻Rl和第二分压电阻R2串联后连接所述取能电路板的正输出端U+和取能电路板的负输出端，取能电路板的负输出端接地，即GND ；所述储能电容Cl的两端连接所述取能电路板的正输出端U+和取能电路板的负输出端；所述第一分压电阻Rl和第二分压电阻R2的公共端连接所述比较器Ul的正相输入端，所述比较器Ul的反相输入端连接参考电压；所述比较器Ul的输出端连接所述开关管Vl的控制端。取能电流互感器二次侧的高频电流源经过二极管D1-D4形成的整流桥整形后，给储能电容Cl充电，Cl上的电压由R1、R2阻值按比例分压，分压后的电压信号送给比较器Ul的正相输入端，Ul的反相输入端接固定电压值，当Ul的正相输入端的电压小于反相输入端的电压时，Ul输出低电平，即Vl不导通，输入电流持续给储能电容Cl充电；当仍的正相输入端的电压大于反相输入端的电压后，比较器Ul输出高电平，此时Vl导通，输入的高频电流全部从Vl上流走，维持Cl上恒定的电压值。继续参见图3，取能电路板还包括为比较器提供电源的电路部分。取能电路板还包括:第四电阻R4、第五电阻R5、稳压管D6、三极管Tl和第二电容C2 ；所述第四电阻R4的一端连接所述取能电路板的正输出端U+，另一端连接所述稳压管D6的阴极；所述稳压管D6的阳极接地；所述三极管Tl的基极连接所述稳压管D6的阴极，发射极通过所述第二电容C2接地，集电极通过所述第五电阻R5连接所述取能电路板的正输出端U+ ；所述第二电容C2上的电压作为通过第三电阻R3连接所述比较器Ul的反相输入端。当Cl开始储能时，三极管Tl开始导通，C2即开始储能，当C2上的电压值与D6的稳压值相当时，三极管Tl截止，维持C2上恒定的电压值。参见图4，该图为本实用新型提供的取能电流互感器的剖视图。需要说明的是，本实用新型实施例提供的静止无功发生器变流器阀用取能装置，优选地，所述取能电流互感器采用铁氧体材料。铁氧体材料的取能电流互感器相比于同等容量下的硅钢片材料的互感器体积要小很多。同时，取能电流互感器设计为开口式结构，方便安装和维护。这一点在串联了多个取能电流互感器的电路中尤为重要。所述取能电流互感器设计为开口式结构。
以下结合附图5详细说明取能电流互感器的结构。参见图5，该图为本实用新型提供的取能电流互感器的装配图。从图中可以看出，取能电流互感器设计为对称的两个部件，两个部件均通过装配板和螺钉装配在一起，从而组成完整的一个取能电流互感器。可以理解的是，在取能电流互感器上开有螺孔。本实用新型实施例中不限定具体装配板的形状，只要将两个部件组成一个完整的取能电流互感器即可。[0081 ] 这样设计取能电流互感器的目的是为了便于安装和拆卸。综上所述，本实用新型实施例提供的SVG变流器阀用取能装置，效率高，体积小，安装维护简单、受负载影响小，可以在变流器阀模块旁路的模式下为处于高电位的阀侧电路板提供可靠的工作电源。以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制。虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本实用新型技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本实用新型技术方案保护的范围内。
权利要求1.一种静止无功发生器变流器阀用取能装置，其特征在于，包括:高频恒流电流源、高压电缆、取能电路板和取能电流互感器； 所述高频恒流电流源的输入端连接交流380V电源，将该交流380V进行整流逆变后形成高频恒流电流； 所述高频恒流电流源的输出端通过所述高压电缆短接； 所述高压电缆穿过串联的N组设置在静止无功发生器变流器阀上的穿心式取能电流互感器；所述N为大于或等于I的整数； 所述取能电流互感器的二次侧连接静止无功发生器变流器阀上的取能电路板； 所述取能电路板将高频电流变换为稳定的直流电压，为静止无功发生器变流器阀上的IGBT驱动电路及保护电路提供工作电源。
2.根据权利要求1所述的静止无功发生器变流器阀用取能装置，其特征在于，所述高频恒流电流源包括整流器、逆变器和电抗； 所述整流器的输入端连接所述交流380V电源，用于将所述交流380V整流为直流电，所述整流器的输出端连接所述逆变器； 所述逆变器将所述直流电逆变为交流电，所述交流电经过所述电抗后形成高频恒流电流； 所述电抗与所述高压电缆串联。
3.根据权利要求1所述的静止无功发生器变流器阀用取能装置，其特征在于， 所述取能电流互感器采用铁氧体材料。
4.根据权利要求1所述的静止无功发生器变流器阀用取能装置，其特征在于， 所述取能电流互感器设计为上下开口式结构。
5.根据权利要求1所述的静止无功发生器变流器阀用取能装置，其特征在于，所述取能电路板包括:整流桥、开关管、比较器、第一分压电阻、第二分压电阻和储能电容； 所述整流桥的输入端连接取能电流互感器的二次侧； 所述开关管的第一端连接所述整流桥的正输出端，所述开关管的第二端连接所述整流桥的负输出端；所述整流桥的负输出端接地； 所述开关管的第一端通过第五二极管连接取能电路板的正输出端； 所述第一分压电阻和第二分压电阻串联后连接所述取能电路板的正输出端和取能电路板的负输出端； 所述储能电容的两端连接所述取能电路板的正输出端和取能电路板的负输出端； 所述第一分压电阻和第二分压电阻的公共端连接所述比较器的正相输入端，所述比较器的反相输入端连接参考电压； 所述比较器的输出端连接所述开关管的控制端。
6.根据权利要求5所述的静止无功发生器变流器阀用取能装置，其特征在于，所述取能电路板还包括:第四电阻、第五电阻、稳压管、三极管和第二电容； 所述第四电阻的一端连接所述取能电路板的正输出端，另一端连接所述稳压管的阴极；所述稳压管的阳极接地； 所述三极管的基极连接所述稳压管的阴极，发射极通过所述第二电容接地，集电极通过所述第五电阻连接所述取能电路板的正输出端；所述第二电容上的电压作为通过第三电阻连接所述比较器的反相输入端。
7.根据权利要求4所述的静止无功发生器变流器阀用取能装置，其特征在于，所述取能电流互感器设计为 对称的两块，每块上面开有螺孔，通过装配件和螺钉将两块取能电流互感器装配为一个完整的取能电流互感器。
专利摘要本实用新型提供一种静止无功发生器变流器阀用取能装置，包括高频恒流电流源、高压电缆、取能电路板和取能电流互感器；高频恒流电流源的输入端连接交流380V电源，将该交流380V进行整流逆变后形成高频恒流电流；所述高频恒流电流源的输出端通过所述高压电缆短接；高压电缆穿过串联的N组设置在静止无功发生器变流器阀上的穿心式取能电流互感器；N为大于或等于1的整数；取能电流互感器的二次侧连接静止无功发生器变流器阀上的取能电路板；取能电路板将高频电流变换为稳定的直流电压，为静止无功发生器变流器阀上的IGBT驱动电路及保护电路提供工作电源。本实用新型提供的取能装置不必采用高压电流互感器，因此，体积较小，成本较低。
文档编号H02M7/12GK202931212SQ20122053939
公开日2013年5月8日 申请日期2012年10月19日 优先权日2012年10月19日
发明者曹洋, 谭胜武, 杨磊, 吕顺凯, 彭勃, 梁文超, 徐振, 初蕊, 曹超, 王桂华 申请人:株洲变流技术国家工程研究中心有限公司