适用于矿用多级交流电压输入的直流稳压电源制造技术

本发明专利技术公开了一种适用于矿用多级交流电压输入的直流稳压电源，包括不控整流电路、缓启动电路及直流输出电路，缓启动电路的一端与不控整流电路电连接，直流输出电路与缓启动电路的另一端电连接；直流输出电路包括多个两级式模组变换器，多个两级式模组变换器之间输入端依次串联连接，输出端并联连接。利用本发明专利技术的技术方案，可以适用于交流电压75V～1400V的范围内的任意等级的电压，有效拓展了直流电源的输入范围，满足煤矿井下不同等级的供电电压需求。

DC regulated power supply suitable for mining multi-stage AC voltage input

【技术实现步骤摘要】
适用于矿用多级交流电压输入的直流稳压电源
本专利技术涉及电源
，具体涉及一种适用于矿用多级交流电压输入的直流稳压电源。
技术介绍
煤矿井下交流电压等级较多，输入交流电压等级主要为127/220/380/660/1140V，允许电压波动范围下限为电压的75％，上限为电压的110％，在一个矿井的不同配电系统中，可能同时存在多种交流电压等级，造成一台电源无法满足多种规格的配电系统。现阶段，煤矿井下的电源大部分采用的是集成芯片型纯反激技术，输入电压仅仅只能涵盖127/220/380/660V或380/660/1140V的电压规格，无法在一个电源中同时涵盖全部的电压等级，并且反激电源的占空比变换范围较窄，无法兼顾交流电压上下等级，尤其是在127V交流电压等级的带载过程中，由于供电线路较长，存在较高的线损，电源输入端的电压会出现低于127V的75％下限值，造成电源无法运行的情况。考虑到煤矿行业实际使用工况，单相交流电供电线缆距离较长(大于2公里)，在直流稳压电流进行输出带载时，在长距离供电线缆上形成较大的压降损耗，会使得直流稳压电源输入端交流电压远低于标准所要求的电压，但实际工况中要充分结合煤矿行业的特点与实际使用环境，无法通过缩短供电线缆长度或采用较粗电缆进行远距离供电，这就需要直流稳压电源进一步降低电源的输入电压运行范围和能力。但是由于煤矿井下供电电压等级1140VAC接入直流稳压电源的需求越来越多，需要研发一款可以满足整个电压等级范围的电源。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：为了解决目前矿用电源无法同时满足多种规格的配电需求的技术问题，本专利技术提供一种适用于矿用多级交流电压输入的直流稳压电源，将不控整流电路、缓启动电路与两级式模组变换器结合到一起，有效拓宽了直流电源的输入范围。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：适用于矿用多级交流电压输入的直流稳压电源，包括：不控整流电路，以及缓启动电路，所述缓启动电路的一端与所述不控整流电路的电连接；直流输出电路，所述直流输出电路与所述缓启动电路的另一端电连接；其中，所述直流输出电路包括多个两级式模组变换器，所述多个两级式模组变换器的输入端之间依次串联连接，所述多个两级式模组变换器的输出端之间并联连接。通过采用上述技术方案，可以适用于交流电压75VAC～1400VAC的范围内的任意等级的电压，有效拓展了直流电源的输入范围，满足煤矿井下不同等级的供电电压需求。在本专利技术提供的一实施例中，所述缓启动电路包括继电器J1及电阻R1，所述继电器J1与所述电阻R1之间并联连接，所述继电器J1的一端与所述不控整流电路连接，所述继电器J1的另一端与所述直流输出电路连接，所述电阻R1的一端与所述不控整流电路连接，所述电阻R1的另一端与所述直流输出电路连接。通过采用上述技术方案，可以遏制不控整流电路的冲击电流，减小压降的产生。在本专利技术提供的一实施例中，所述两级式模组变换器包括一级变换器和二级变换器，所述一级变换器与所述二级变换器之间电连接，所述一级变换器与所述缓启动电路电连接。在本专利技术提供的一实施例中，所述一级变换器包括母线电容分压电路及高压斩波电路，所述二级变换器包括高频谐振隔离电路，所述母线电容分压电路与所述高压斩波电路电连接，所述高压斩波电路与所述高频谐振隔离电路电连接，所述母线电容分压电路与所述缓启动电路电连接。在本专利技术提供的一实施例中，所述母线电容分压电路包括三个电容，所述三个电容之间依次串联连接。在本专利技术提供的一实施例中，所述高压斩波电路包括高压功率管Q1、续流二级管D1、高频滤波电感L1及储能电容C11，所述高压功率管Q1的集电极与所述母线电容分压电路的正端电连接，所述高压功率管Q1的发射极与所述续流二级管D1的阴极端电连接，所述高压功率管Q1的发射极与所述高频滤波电感L1的一端电连接，所述高频滤波电感L1的另一端与所述储能电容C11的正端电连接，所述储能电容C11的负端与所述母线电容分压电路的负端电连接，所述续流二级管D1的阳极与所述母线电容分压电路的负端电连接。通过采用上述技术方案，可以把变化范围较宽的母线电容分压电路的电压变换成较稳定的直流电压，从而提高高频谐振隔离电路输入电压的稳定性，减小高频谐振隔离电路功率器件的耐压等级。在本专利技术提供的一实施例中，所述高频谐振隔离电路包括功率管Q11、功率管Q12、谐振电容C12、谐振变压器Tx1、三端型肖特基二极管D11及输出滤波电容C13，所述功率管Q11的一端与所述储能电容C11的正端电连接，所述功率管Q11的另一端与所述功率管Q12的一端电连接，所述功率管Q12的另一端与所述储能电容C11的负端电连接，且所述功率管Q11与所述功率管Q12连接的中线端与所述谐振电容C12的一端连接，所述谐振电容C12的另一端与所述谐振变压器Tx1的初级线圈的一端连接，所述谐振变压器Tx1的初级线圈的另一端与所述储能电容C11的负端电连接，所述谐振变压器Tx1的次级线圈包括第一线圈和第二线圈，所述第一线圈的一端与所述三端型肖特基二极管D11的一阳极端电连接，所述第一线圈的另一端与所述第二线圈的一端连接，所述第二线圈的另一端与所述三端型肖特基二极管D11的另一阳极端电连接，所述三端型肖特基二极管D11的共阴极端与所述输出滤波电容C13的正端电连接，所述输出滤波电容C13的负端与所述第一线圈和所述第二线圈连接的中线端电连接。通过采用上述技术方案，可以利用高频变换器，使得输入输出的电气隔离。在本专利技术提供的一实施例中，所述两级式模组变换器的数量为三个，所述三个两级式模组变换器的结构相同。通过采用上述技术方案，可以保证电源正常运行，也不会造成成本、资源浪费。在本专利技术提供的一实施例中，三个所述两级式模组变换器的输出滤波电容之间并联连接至同一负载。通过采用上述技术方案，可以使电路结构形成完整的电气回路。本专利技术的有益效果是：通过将不控整流电路、缓启动电路及多个两级式模组变换器结合起来，有效拓宽了电源的输入范围，可以同时满足矿井下127V/220V/380V/660V/1140V的电压等级需求；不控整流电路可以将输入的交流电转换成直流电，但是会产生瞬间的冲击电流，多个两级式模组变换器可以提高耐压等级，如果直接将不控整流电路与多个两级式模组变换器直接相连，冲击电流会损坏电路；本专利技术通过将不控整流电路、缓启动电路及多个两级式模组变换器结合起来，不仅可以遏制不控整流电路的冲击电流，而且能够输出稳定的直流电。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术一实施例提供的适用于矿用多级交流电压输入的直流稳压电源的结构示意图；图2为本专利技术一实施例提供的两级式模组变换器的结构示意图；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.适用于矿用多级交流电压输入的直流稳压电源，其特征在于，包括：/n不控整流电路(1)，以及/n缓启动电路(2)，所述缓启动电路(2)的一端与所述不控整流电路(1)电连接；/n直流输出电路(3)，所述直流输出电路(3)与所述缓启动电路(2)的另一端电连接；/n其中，所述直流输出电路(3)包括多个两级式模组变换器(31)，所述多个两级式模组变换器(31)的输入端之间依次串联连接，所述多个两级式模组变换器(31)的输出端之间并联连接。/n

【技术特征摘要】
1.适用于矿用多级交流电压输入的直流稳压电源，其特征在于，包括：
不控整流电路(1)，以及
缓启动电路(2)，所述缓启动电路(2)的一端与所述不控整流电路(1)电连接；
直流输出电路(3)，所述直流输出电路(3)与所述缓启动电路(2)的另一端电连接；
其中，所述直流输出电路(3)包括多个两级式模组变换器(31)，所述多个两级式模组变换器(31)的输入端之间依次串联连接，所述多个两级式模组变换器(31)的输出端之间并联连接。


2.根据权利要求1所述的适用于矿用多级交流电压输入的直流稳压电源，其特征在于，所述缓启动电路(2)包括继电器J1及电阻R1，所述继电器J1与所述电阻R1之间并联连接，所述继电器J1的一端与所述不控整流电路(1)连接，所述继电器J1的另一端与所述直流输出电路(3)连接，所述电阻R1的一端与所述不控整流电路(1)连接，所述电阻R1的另一端与所述直流输出电路(3)连接。


3.根据权利要求1所述的适用于矿用多级交流电压输入的直流稳压电源，其特征在于，所述两级式模组变换器(31)包括一级变换器(311)和二级变换器(312)，所述一级变换器(311)与所述二级变换器(312)之间电连接，所述一级变换器(311)与所述缓启动电路(2)电连接。


4.根据权利要求3所述的适用于矿用多级交流电压输入的直流稳压电源，其特征在于，所述一级变换器(311)包括母线电容分压电路(313)及高压斩波电路(314)，所述二级变换器(312)包括高频谐振隔离电路(315)，所述母线电容分压电路(313)与所述高压斩波电路(314)电连接，所述高压斩波电路(314)与所述高频谐振隔离电路(315)电连接，所述母线电容分压电路(313)与所述缓启动电路(2)电连接。


5.根据权利要求4所述的适用于矿用多级交流电压输入的直流稳压电源，其特征在于，所述母线电容分压电路(313)包括三个电容，所述三个电容之间依次串联连接。


6.根据权利要求4所述的适用于矿用多级交流电压输入的直流稳压电源，其特征在于，所述高压斩波电路(314)包括高压功率管Q1、续流二级管D1、高频...

【专利技术属性】
技术研发人员：周远，谢国军，赵立厂，张兴华，陈辉，张一波，刘丰祯，卓敏敏，杨华，
申请(专利权)人：天地常州自动化股份有限公司，中煤科工集团常州研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32