应用于变电站内继保装置供能的直流降压电路制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种应用于变电站内继保装置供能的直流降压电路，包括一个三线圈耦合电感，一个电容，两个功率开关管、一个二极管和负载电阻；一个功率开关管与所述三线圈耦合电感、负载电阻、电源串联，另一个功率开关管和电容串联后与二极管、负载电阻并联。本发明专利技术电路结构简单、转换增益自由度多、范围宽，可以灵活的将220V直流电压转换为继保装置所需的48V、24V、12V、5V等电压值，实现电源转换器灵活应用。

【技术实现步骤摘要】
应用于变电站内继保装置供能的直流降压电路
本专利技术提供一种应用于变电站内继保装置供能的直流降压电路，属于电力电子变换器的

技术介绍
变电站内部的二次保护装置对于一次电力设备的可靠运行至关重要，降低了一次设备的故障率，减轻了一次设备的故障损害程度。站内继保装置供电电源为直流电压48V、24V、12V和5V，均由220V直流电压转换而来。现有的降压技术增益转换范围窄、自由度少，无法实现站内所有继保装置电源的模块化应用，因此，如何寻求宽范围、高自由度的直流降压装换模块技术成为了研究的热点。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种应用于变电站内继保装置供能的直流降压电路，解决上述问题。本专利技术所述的一种应用于变电站内继保装置供能的直流降压电路，包括一个三线圈耦合电感，一个电容，两个功率开关管、一个二极管和负载电阻；一个功率开关管与所述三线圈耦合电感、负载电阻、电源串联，另一个功率开关管和电容串联后与二极管、负载电阻并联。优选的，包括第一耦合电感N1，第二耦合电感N2，第三耦合电感NA，二极管DM1，第二功率开关管M2，第三功率开关管MA，钳位电容CA和输出负载R；其中，第二功率开关管M2漏极与电源Vin正极连接，第二功率开关管M2源极与第二耦合电感N2一端连接，第二耦合电感N2另一端与第三耦合电感NA一端、钳位电容CA一端连接，第三耦合电感NA另一端与第一耦合电感N1一端、二极管DM1阳极连接，第一耦合电感N1另一端与负载R一端连接，第三功率开关管MA漏极与钳位电容CA另一端连接，第三功率开关管MA源极与电源Vin负极、二极管DM1阴极、负载R另一端连接。优选的，增益表达式为：其中，D为功率开关管的导通占空比，N＝N2/N1，NA＝NA/N1。所述直流降压电路工作过程分为7个开关模态，分别为开关模态1至开关模态7。优选的，开关模态1时第二功率开关管M2导通，励磁电感LM线性充电。优选的，开关模态2时由于漏电感LKi的存在，第三功率开关管MA零电流导通，二极管DM1导通，漏电感LKA和钳位电容CA谐振，电流IA下降；漏电感LK2和钳位电容CA谐振导致电流I2上升；同时，电压VL通过二极管DM1施加电压于漏电感LK1和第二耦合电感N2上，电流I1下降速度慢于电流IA；当漏电感LKA和漏电感LK1电流相等时，模式2结束。优选的，开关模态3在模态开始，二极管DM1零电流关断；LK1和LKA向线圈1传输能量，漏电感LK2和钳位电容CA谐振，流入低压侧电流上升，第三功率开关管MA电流下降；当第三功率开关管MA电流为零时，模态3结束。优选的，开关模态4在第三功率开关管MA电流为零，电流IM2下降时，电流IMA通过二极管DMA反向；谐振继续，电流流过二极管DM2和二极管DMA，第二功率开关管M2和第三功率开关管MA、移相全桥ZVZCS关断；当DM2在t4时刻ZCS关断时谐振结束。优选的，开关模态5在二极管DM2关断时，二极管DM1导通，漏电感LK1向线圈2转移能量；漏电感LKA和钳位电容CA谐振，电流IDMA下降，同时，电流IDM1上升，当达到电流ILM时，电流IDMA为零，模态5结束。优选的，开关模态6模态开始，二极管DMA零电流开关关断，励磁电感LM被负载线性充电。优选的，当第二功率开关管M2因为漏电感LK2零电流开关导通时，开关模态7开始；当电流IDM1下降时，电流ILK2和电流ILKA线性上升，当电流IDM1为零时，所有的漏感电流达到电流ILM/(N+1)，在模态结束时，二极管DM1零电流开关关断。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术与现有技术相比，电路结构简单、转换增益自由度多、范围宽，可以灵活的将220V直流电压转换为继保装置所需的48V、24V、12V、5V等电压值，实现电源转换器灵活应用。附图说明图1为一种应用于变电站内继保装置供能的直流降压技术；图2为一种应用于变电站内继保装置供能的直流降压技术的模态图；图3为一种应用于变电站内继保装置供能的直流降压技术开关模态1的等效电路图；图4为一种应用于变电站内继保装置供能的直流降压技术开关模态2的等效电路图；图5为一种应用于变电站内继保装置供能的直流降压技术开关模态3的等效电路图；图6为一种应用于变电站内继保装置供能的直流降压技术开关模态4的等效电路图；图7为一种应用于变电站内继保装置供能的直流降压技术开关模态5的等效电路图；图8为一种应用于变电站内继保装置供能的直流降压技术开关模态6的等效电路图；图9为一种应用于变电站内继保装置供能的直流降压技术开关模态7的等效电路图；具体实施方式实施例1如图所示，下面结合附图对本专利技术作进一步说明：本专利技术所述的一种应用于变电站内继保装置供能的直流降压电路，包括一个三线圈耦合电感，一个电容，两个功率开关管、一个二极管和负载电阻；一个功率开关管与所述三线圈耦合电感、负载电阻、电源串联，另一个功率开关管和电容串联后与二极管、负载电阻并联。具体的，包括第一耦合电感N1，第二耦合电感N2，第三耦合电感NA，二极管DM1，第二功率开关管M2，第三功率开关管MA，钳位电容CA和输出负载R；其中，第二功率开关管M2漏极与电源Vin正极连接，第二功率开关管M2源极与第二耦合电感N2一端连接，第二耦合电感N2另一端与第三耦合电感NA一端、钳位电容CA一端连接，第三耦合电感NA另一端与第一耦合电感N1一端、二极管DM1阳极连接，第一耦合电感N1另一端与负载R一端连接，第三功率开关管MA漏极与钳位电容CA另一端连接，第三功率开关管MA源极与电源Vin负极、二极管DM1阴极、负载R另一端连接。其中、Vin为输入电源，第一耦合电感N1，第二耦合电感N2，第三耦合电感NA，二极管DM1，第二功率开关管M2，第三功率开关管MA，箝位电容CA和输出负载R，LM和LKi为耦合电感的励磁电感和等效漏电感。工作过程分为7个开关模态，分别为开关模态1至开关模态7，具体描述如下：开关模态1，对应图2中的[t0,t1]：等效电路如图3所示，M2导通，励磁电感线性充电。开关模态2，对应图2中的[t1,t2]：等效电路如图4所示，在t1时刻，由于漏电感的存在，MA零电流导通，DM1导通，LKA和CA谐振，电流IA下降。另外，LK2和CA谐振导致I2上升。同时，VL通过DM1施加电压于LK1和N2上，I1下降速度慢于IA。当LKA和LK1电流相等时，模式2结束。开关模态3，对应图2中的[t2,t3]：等效电路如图5所示，在模态开始，DM1零电流关断。LK1和LKA相线圈1传输能量，LK2和CA谐振，流入低压侧电流上升，MA电流下降。当MA电流为零时，模态3结束。开关模态4，对应图2中的[t3,t4]：等效电路如图6所示，在时刻t3，MA电流为零，在IM2下降时，IMA通过DMA反向。谐振继续，电流流过本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种应用于变电站内继保装置供能的直流降压电路，其特征在于，包括一个三线圈耦合电感，一个电容，两个功率开关管、一个二极管和负载电阻；一个功率开关管与所述三线圈耦合电感、负载电阻、电源串联，另一个功率开关管和电容串联后与二极管、负载电阻并联。/n

【技术特征摘要】
1.一种应用于变电站内继保装置供能的直流降压电路，其特征在于，包括一个三线圈耦合电感，一个电容，两个功率开关管、一个二极管和负载电阻；一个功率开关管与所述三线圈耦合电感、负载电阻、电源串联，另一个功率开关管和电容串联后与二极管、负载电阻并联。


2.根据权利要求1所述的一种应用于变电站内继保装置供能的直流降压电路，其特征在于，包括第一耦合电感N1，第二耦合电感N2，第三耦合电感NA，二极管DM1，第二功率开关管M2，第三功率开关管MA，钳位电容CA和输出负载R；其中，第二功率开关管M2漏极与电源Vin正极连接，第二功率开关管M2源极与第二耦合电感N2一端连接，第二耦合电感N2另一端与第三耦合电感NA一端、钳位电容CA一端连接，第三耦合电感NA另一端与第一耦合电感N1一端、二极管DM1阳极连接，第一耦合电感N1另一端与负载R一端连接，第三功率开关管MA漏极与钳位电容CA另一端连接，第三功率开关管MA源极与电源Vin负极、二极管DM1阴极、负载R另一端连接。


3.根据权利要求1所述的一种应用于变电站内继保装置供能的直流降压电路，其特征在于，增益表达式为：



其中，D为功率开关管的导通占空比，N＝N2/N1，NA＝NA/N1。
所述直流降压电路工作过程分为7个开关模态，分别为开关模态1至开关模态7。


4.根据权利要求1所述的一种应用于变电站内继保装置供能的直流降压电路，其特征在于，开关模态1时第二功率开关管M2导通，励磁电感LM线性充电。


5.根据权利要求1所述的一种应用于变电站内继保装置供能的直流降压电路，其特征在于，开关模态2时由于漏电感LKi的存在，第三功率开关管MA零电流导通，二极管DM1导通，漏电感LKA和钳位电容CA谐振，电流IA下降；漏电感LK2和钳位电容CA谐振导致电流I2上升；同时...

【专利技术属性】
技术研发人员：李飞，刘林，杨光，耿宁，杨静，岳增伟，于洋，姚雨，姜晓东，孙竟成，徐丽丽，王龙，禹建锋，姜腾，刘兴华，高鹏，薛启成，乔恒，韩旭，孙鹏，季素云，李志刚，崔川，王磊磊，孙学锋，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司淄博供电公司，
类型：发明
国别省市：山东;37