操作电源系统及电力电子变压器系统技术方案

本发明专利技术涉及一种操作电源系统及包含该操作电源系统的电力电子变压器系统，该操作电源系统包括电池组、电能控制单元、总线变换器、启动保护控制电源电路以及至少一个辅助电源，其中：电能控制单元连接电池组和总线变换器，用于根据电池组输出的电能为总线变换器供电；总线变换器连接启动保护控制电源电路和直流操作电源母线，用于为各辅助电源电路供电；启动保护控制电源电路用于连接外部设备，并根据启动保护控制信号为外部设备提供启动控制电源和保护控制电源；至少一个辅助电源用于连接外部设备，并根据直流操作电源母线电压为外部设备提供工作电源。本发明专利技术采用固定的电池组实现自启动电源功能，去除了市电的干扰，可有效提高系统的可靠性。

Operating power system and power electronic transformer system

【技术实现步骤摘要】
操作电源系统及电力电子变压器系统
本专利技术涉及电力变换
，特别是涉及一种操作电源系统及包括该操作电源系统的电力电子变压器系统。
技术介绍
操作电源系统是一种高可靠性的电源系统，通常作为电力系统中二次设备的辅助供电系统，例如可应用于智能电网中的电力电子变压器(PowerElectronicTransformer，PET)的辅助供电。随着电力系统的不断开发和建设，对操作电源系统的可靠性、电源容量、电压隔离性能等的要求也越来越高。如图1所示为一种常见的操作电源系统，其包括两个部分，第一部分是用UPS(UninterruptedPowerSupply，不间断电源)供电的“启动操作电源”，第二部分是以“直流操作电源母线”为基础的各种辅助电源。其特点是：(1)需要独立的外部输入市电“配电380V或220V电源”，启动控制复杂且有安全隐患。(2)UPS设备的电能由外部输入市电充电维持。(3)外部输入市电对整个PET系统的影响大。(4)输入市电经工频隔离整流后的输出和UPS的输出均给直流操作电源母线供电，按互动方式通过二极管切换电路维持直流操作电源母线电压，对直流操作电源母线电压的稳定性有影响，同时也会影响后续各辅助电源的稳定性。
技术实现思路
基于此，有必要提供一种操作电源系统及包括该操作电源系统的电力电子变压器系统，能够去除市电的影响，提升操作电源系统的可靠性和稳定性。本专利技术一方面提供了一种操作电源系统，其特征在于，包括电池组、电能控制单元、总线变换器、启动保护控制电源电路以及至少一个辅助电源，其中：所述电能控制单元连接于所述电池组和所述总线变换器，用于根据所述电池组输出的电能为所述总线变换器供电；所述总线变换器连接于所述启动保护控制电源电路和所述至少一个辅助电源，用于生成母线电压信号和启动保护控制信号；所述启动保护控制电源电路用于连接外部设备，并根据所述启动保护控制信号为所述外部设备提供启动控制电源和保护控制电源；所述至少一个辅助电源用于连接所述外部设备，并根据所述母线电压信号为所述外部设备提供工作电源。可选地，所述至少一个辅助电源包括以下至少一种：电气切换用辅助电源，分别与所述总线变换器和所述外部设备连接，用于将所述母线电压信号转换为供所述外部设备进行电气切换的电能；功率开关驱动用辅助电源，分别与所述总线变换器和所述外部设备连接，用于将所述母线电压信号转换为供所述外部设备进行功率开关驱动的电能；系统控制用辅助电源，分别与所述总线变换器和所述外部设备连接，用于将所述母线电压信号转换为供所述外部设备进行系统控制的电能。可选地，所述启动保护控制信号包括启动控制信号和保护控制信号，所述启动保护控制电源电路包括：启动控制电源电路，用于根据所述启动控制信号为所述外部设备提供启动控制电源；保护控制电源电路，用于根据所述保护控制信号为所述外部设备提供保护控制电源。可选地，所述总线变换器包括初级主电路、多个正激变压器、多个次级电路和直流操作电源母线，其中所述初级主电路的输入端连接所述电能控制单元的输出端，各所述正激变压器的初级绕组分别连接所述初级主电路的输出端，各所述正激变压器的次级绕组分别连接所述启动保护控制电源电路或所述直流操作电源母线。可选地，所述多个正激变压器包括第一正激变压器、第二正激变压器和第三正激变压器，所述多个次级电路包括第一次级电路、第二次级电路和第三次级电路，其中：所述第一次级电路的输入端连接所述第一正激变换器的次级绕组，所述第一次级电路的输出端连接所述启动控制电源电路；所述第二次级电路的输入端连接所述第二正激变换器的次级绕组，所述第二次级电路的输出端连接所述保护控制电源电路；所述第三次级电路的输入端连接所述第三正激变换器的次级绕组，所述第三次级电路的输出端连接所述直流操作电源母线。可选地，所述电能控制单元包括：充电电路，与所述电池组连接，用于控制所述电池组的工作状态；电容储能电路，与所述总线变换器连接，用于根据输入电源为所述总线变换器供电；切换控制适配电路，分别连接所述电池组、所述充电电路、所述外部设备及所述电容储能电路，用于将所述电容储能电路的输入电源切换为所述电池组或所述外部设备。可选地，所述切换控制适配电路包括第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第一电感、第二电感、第一二极管、第二二极管和第三二极管，其中：所述第一开关的一端连接所述外部电路，另一端连接所述第一二极管的阴极并通过所述第一电感连接所述电容储能电路的第一端，所述电容储能电路的第二端和所述第一二极管的阳极分别连接所述总线变换器的负输入端；所述第二二极管的阴极连接所述第一电感与所述第一开关的连接节点，所述第二二极管的阳极通过所述第二开关连接所述电池组的正极和所述第二电感的一端，所述第二电感的另一端连接所述第三二极管的阴极并通过所述第三开关连接所述外部电路，所述第三二极管的阳极和所述电池组的负极分别连接所述总线变换器的负输入端；所述第四开关连接在所述总线变换器的正输入端与所述电容储能电路的第一端之间。可选地，所述操作电源系统还包括单向控制电路，所述单向控制电路一端连接所述外部设备，另一端与所述电能控制单元连接，例如单向控制电路的另一端与电能控制单元中的充电电路连接。本专利技术另一方面提供了一种电力电子变压器系统，其包括电力电子变压器和如上述任一项所述的操作电源系统。可选地，所述电力电子变压器包括输入电能变换电路、高频隔离电路和输出电能变换电路，其中：所述输入电能变换电路分别与所述操作电源系统中的启动保护控制电源电路和至少一个辅助电源连接；所述高频隔离电路分别与所述输入电能变换电路和所述操作电源系统中的至少一个辅助电源连接；所述输出电能变换电路分别与所述高频隔离电路、所述操作电源系统中的电能控制单元和至少一个辅助电源连接。本专利技术采用固定的电池组作为操作电源系统的一部分，实现自启动电源功能，并为各辅助电源供电。当PET装置的主电路输出变换部分建立了稳定的输出电压后，该输出电压反馈作为直流操作电源系统的输入，同时给电池组充电，实现在线式互动，提高PET装置操作电源系统的可靠性和稳定性。附图说明图1为相关技术中的操作电源系统的电路图；图2为本专利技术一实施例的操作电源系统的电路结构示意图；图3为本专利技术另一实施例的操作电源系统的电路结构示意图；图4为本专利技术又一实施例的操作电源系统中总线变换器的电路结构示意图；图5为本专利技术又一实施例的操作电源系统的电路结构示意图；图6为本专利技术一实施例的操作电源系统中电能控制电路的电路图；图7为本专利技术一实施例的电力电子变压器系统的结构图示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。在一个实施例中，提供一种操作电源系统20，如图2所示，该操作电源系统20包本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种操作电源系统，其特征在于，包括电池组、电能控制单元、总线变换器、启动保护控制电源电路以及至少一个辅助电源，其中：/n所述电能控制单元连接于所述电池组和所述总线变换器，用于根据所述电池组输出的电能为所述总线变换器供电；/n所述总线变换器连接于所述启动保护控制电源电路和所述至少一个辅助电源，用于生成母线电压信号和启动保护控制信号；/n所述启动保护控制电源电路用于连接外部设备，并根据所述启动保护控制信号为所述外部设备提供启动控制电源和保护控制电源；/n所述至少一个辅助电源用于连接所述外部设备，并根据所述母线电压信号为所述外部设备提供工作电源。/n

【技术特征摘要】
1.一种操作电源系统，其特征在于，包括电池组、电能控制单元、总线变换器、启动保护控制电源电路以及至少一个辅助电源，其中：
所述电能控制单元连接于所述电池组和所述总线变换器，用于根据所述电池组输出的电能为所述总线变换器供电；
所述总线变换器连接于所述启动保护控制电源电路和所述至少一个辅助电源，用于生成母线电压信号和启动保护控制信号；
所述启动保护控制电源电路用于连接外部设备，并根据所述启动保护控制信号为所述外部设备提供启动控制电源和保护控制电源；
所述至少一个辅助电源用于连接所述外部设备，并根据所述母线电压信号为所述外部设备提供工作电源。


2.根据权利要求1所述的操作电源系统，其特征在于，所述至少一个辅助电源包括以下至少一种：
电气切换用辅助电源，分别与所述总线变换器和所述外部设备连接，用于将所述母线电压信号转换为供所述外部设备进行电气切换的电能；
功率开关驱动用辅助电源，分别与所述总线变换器和所述外部设备连接，用于将所述母线电压信号转换为供所述外部设备进行功率开关驱动的电能；
系统控制用辅助电源，分别与所述总线变换器和所述外部设备连接，用于将所述母线电压信号转换为供所述外部设备进行系统控制的电能。


3.根据权利要求1所述的操作电源系统，其特征在于，所述启动保护控制信号包括启动控制信号和保护控制信号，所述启动保护控制电源电路包括：
启动控制电源电路，用于根据所述启动控制信号为所述外部设备提供启动控制电源；
保护控制电源电路，用于根据所述保护控制信号为所述外部设备提供保护控制电源。


4.根据权利要求1所述的操作电源系统，其特征在于，所述总线变换器包括初级主电路、多个正激变压器、多个次级电路和直流操作电源母线，其中所述初级主电路的输入端连接所述电能控制单元的输出端，各所述正激变压器的初级绕组分别连接所述初级主电路的输出端，各所述正激变压器的次级绕组分别连接所述启动保护控制电源电路或所述直流操作电源母线。


5.根据权利要求4所述的操作电源系统，其特征在于，所述多个正激变压器包括第一正激变压器、第二正激变压器和第三正激变压器，所述多个次级电路包括第一次级电路、第二次级电路和第三次级电路，其中：
所述第一次级电路的输入端连接所述第一正激变换器的次级绕组，所述第一次级电路的输出端连接所述启动控制电源电路；
所述第二次级电路的输入端连接所述第二正激变换器的次级...

【专利技术属性】
技术研发人员：张胜发，徐海波，李锡光，阳志超，
申请(专利权)人：东莞南方半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44