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高頻開關電源系統原理及維護
2012年06月07日 16:49 來源:本站整理 作者:秩名 我要評論(0)
我廠350MW超臨界供熱機組的直流電源由高頻開關電源模塊、蓄電池等設備組成,智能高頻開關電源系統具有體積小、重量輕、效率高、紋波系數小、動態響應快、控制精度高、模塊可疊加輸出、N+1冗余等特點,而在發電廠、變電站逐步取代了傳統的硅整流型直流操作電源得到了廣泛的使用。但調試期間,我廠#2機組的直流電源模塊兩次發生了充電電流波動的缺陷,原因為#2機組高頻開關電源模塊近鄰熱風口,溫度高引起調節特性變化。直流系統設備維護的好壞,不僅關系到智能高頻開關電源系統的可靠性和壽命,而且直接涉及到機組的控制和保護系統能否正常運行。可見,維護和使用好智能高頻開關電源系統是非常重要的。
2 高頻開關電源的結構和工作原理:
2.1高頻開關電源的結構
2.1.1主電路
2.1.1.1輸入濾波器:其作用是將電網存在的雜波過濾,同時也阻礙本機產生的雜波反饋到公共電網。
2.1.1.2整流與濾波:將電網交流電源直接整流為較平滑的直流電,以供下一級變換。
2.1.1.3逆變:將整流后的直流電變為高頻交流電,這是高頻開關電源的核心部分,頻率越高,體積、重量與輸出功率之比越小。
2.1.1.4輸出整流與濾波:根據負載需要,提供穩定可靠的直流電源。
2.1.2控制電路
控制電路一方面從輸出端取樣,經與設定標準進行比較,然后去控制逆變器,改變其頻率或脈寬,達到輸出穩定,另一方面,根據測試電路提供的資料,經保護電路鑒別,提供控制電路對整機進行各種保護措施。
2.1.3檢測電路
除了提供保護電路中正在運行中各種參數外,還提供各種顯示儀表資料。
2.1.4輔助電源
提供所有單一電路的不同要求電源。
2.2開關控制穩壓原理
開關控制電路如圖2,開關K以一定的時間間隔重復地接通和斷開,在開關K接通時,輸入電源E通過開關K和濾波電路提供給負載RL,在整個開關接通期間,電源E向負載提供能量;當開關K斷開時,輸入電源E便中斷了能量的提供。可見,輸入電源向負載提供能量是斷續的,為使負載能得到連續的能量提供,開關穩壓電源必須要有一套儲能裝置,在開
關接通時將一部份能量儲存起來,在開關斷開時,向負載釋放。圖中,由電感L、電容C2和二極管D組成的電路,就具有這種功能。電感L用以儲存能量,在開關斷開時,儲存在電感L中的能量通過二極管D釋放給負載,使負載得到連續而穩定的能量,因二極管D使負載電流連續不斷,所以稱為續流二極管。在AB間的電壓平均值EAB可用下式表示:
EAB=TON/T*E
式中TON為開關每次接通的時間,T為開關通斷的工作周期(即開關接通時間TON和關斷時間TOFF之和)。
由式可知,改變開關接通時間和工作周期的比例,AB間電壓的平均值也隨之改變,因此,隨著負載及輸入電源電壓的變化自動調整TON和T的比例便能使輸出電壓V0維持不變。改變接通時間TON和工作周期比例亦即改變脈沖的占空比,這種方法稱為“時間比率控制”(Time Ratio Control,縮寫為TRC)。
我廠采用脈沖寬度調制(Pulse Width Modulation,縮寫為PWM)的方式即開關周期恒定,通過改變脈沖寬度來改變占空比的方式。
我廠350MW機組高頻電源共有11個模塊,設有9個工作模塊,2個備用模塊。并聯運行的高頻電源模塊具有均流功能及均流接口,在并機應用時使用,并聯工作的整流模塊采用硬件低差自主均流技術,使整流模塊的輸出實現負荷均擔,具有很高的均流精度。完全支持熱插拔的結構設計,使整流模塊在不需要切斷電源的情況下,可以自由插拔更換,維護更換特別方便。而且采用統一的高頻開關整流模塊,具有良好的可互換性。