高压直流断路器用供电电路及供电方法技术

本发明专利技术提供了一种高压直流断路器用供电电路及供电方法，其中高压直流断路器用供电电路包括：电阻，第一滤波电感，第二滤波电感，第三滤波电感，第四滤波电感，第一电容，第二电容，第三电容，第一开关管，第二开关管，第三开关管，第四开关管，第一整流二极管，第二整流二极管，第三整流二极管，第四整流二极管，第一变压器以及第二变压器；有效地解决了现有供电拓扑结构普遍存在的开关管零电压开关范围窄、原边环流损耗、整流电压振荡等问题。本发明专利技术具有电路结构简单、软开关范围宽，输出电流纹波低，转换效率高等优点。转换效率高等优点。转换效率高等优点。

【技术实现步骤摘要】
高压直流断路器用供电电路及供电方法


[0001]本专利技术涉及电力技术，具体的讲是一种高压直流断路器用供电电路及供电方法。

技术介绍

[0002]随着对太阳能、风能等分布式能源的需求加剧，以及电力电子技术的发展，高压直流输电系统得到了快速的发展。直流断路器是高压直流输电系统中重要的电气设备之一，当系统发生故障时，能够快速地隔离短路故障，防止故障的进一步扩大。
[0003]在直流断路器中功率回路通常包含机械开关、电力电子器件、避雷器等，为了保证直流断路器在系统发生故障时，及时可靠动作，其控制回路中包含驱动电路、检测电路等。而这些控制回路需要提供供电电源，才能够正常工作。
[0004]直流断路器的供电方法一直是其可靠设计的技术难点之一。传统的供电拓扑通常采用移相全桥结构，该拓扑结构具有结构简单；易于实现软开关、开关频率固定等优点。然而，当其应用于高压直流断路器是存在缺点：轻载时，不能实现软开关，会产生严重的电磁干扰，对检测电路、驱动电路等产生影响，降低直流断路器动作的可靠性；原边存在环流损耗，加剧了效率的衰减，增大了对输出滤波器的需求。

技术实现思路

[0005]为克服现有技术中高压直流断路器供电的至少一缺陷，本专利技术提供了一种高压直流断路器用供电电路，包括：电阻，第一滤波电感，第二滤波电感，第三滤波电感，第四滤波电感，第一电容，第二电容，第三电容，第一开关管，第二开关管，第三开关管，第四开关管，第一整流二极管，第二整流二极管，第三整流二极管，第四整流二极管，第一变压器以及第二变压器；<br/>[0006]所述第一开关管，第二开关管，第三开关管及第四开关管构成集成半桥逆变电路，并且正向并联在直流电源正负输出端；
[0007]所述第一变压器包括：一个原边绕组和一个副边绕组；所述第一变压器的原边绕组的一端与所述第一开关管、第三开关管的连接点相连，第一变压器的原边绕组的另一端与所述第一电容的一端相连，所述第一变压器的副边绕组的一端连接到所述第一整流二极管的阴极与第三整流二极管的阳极的连接点，所述第一变压器的副边绕组的另一端连接到第二整流二极管的阴极与第四整流二极管阳极的连接点；第一电容的另一端连接到第四开关管与第二开关管间的连接点，第二电容的另一端与所述直流电源的负端相连；
[0008]所述第一整流二极管的阳极连接到第三整流二极管的阴极并与第一电感串联成第一支路，所述第二整流二极管的阳极连接到第四整流二极管的阴极并与第二电感串联成第二支路，所述第一支路、第二支路、电阻及第三电容并联；
[0009]第二变压器包括：一个原边绕组、第一副边绕组及第二副边绕组；所述第二变压器的原边绕组的一端与所述第二开关管、第四开关管间的连接点相连，所述第二变压器的原边绕组的另一端与所述第二电容的一端相连；所述第二变压器的第一副边绕组的一端连接
到第三整流二极管与第一电感间的连接点，所述第二变压器的第一副边绕组的另一端与第二副边绕组的一端相连接，所述第二副边绕组的另一端第四整流二极管与第二电感间的连接点；
[0010]第一滤波电感、第二滤波电感及第三滤波电感的一端与所述第三电容的一端相连，作为输出电压的正端，第三电容的另一端与第一整流二极管、第二整流二极管的阳极相连，作为输出电压的负端。
[0011]同时，本专利技术还提供一种高压直流断路器用供电方法，利用前述的高压直流断路器用供电电路对高压直流断路器进行供电。
[0012]本专利技术提供的高压直流断路器用供电电路，其第二开关管和第四开关管构成滞后臂开关管，可以在宽负载范围内实现零电压开关，而不会导致传导损耗加剧；三滤波电感的副边设计使得输出滤波电感要求降低；双变压器设计，保证了原副边功率传递的连续性，消除了原边环流损耗，同时有助于降低变换器的热设计、拓宽开关管的软开关范围和减小二次侧电压振荡，进而能够提高变换器的转换效率和功率密度。
[0013]为让本专利技术的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
附图说明
[0014]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中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
[0015]图1为本专利技术提供的一种高压直流断路器用高效率供电拓扑结构的电路连接示意图；
[0016]图2为本专利技术提供的一种高压直流断路器用高效率供电拓扑结构的简化等效电路图；
[0017]图3为本专利技术提供给的图2的主要工作波形示意图；
[0018]图4是本专利技术实施例中提供给的在一开关模态下的等效电路图；
[0019]图5是本专利技术实施例中提供给的在一开关模态下的等效电路图；
[0020]图6是本专利技术实施例中提供给的在一开关模态下的等效电路图；
[0021]图7是本专利技术实施例中提供给的在一开关模态下的等效电路图；
[0022]图8是本专利技术实施例中提供给的在一开关模态下的等效电路图；
[0023]图9是本专利技术实施例中提供给的在一开关模态下的等效电路图；
[0024]图10是本专利技术实施例中提供给的在一开关模态下的等效电路图。
[0025]符号说明：
[0026]V
in
：直流电源；
[0027]Q1、Q2、Q3、Q4：第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管；
[0028]C
b
、C1、C
o
：第一电容、第二电容、第三电容；
[0029]T
FB
：第一变压器；
[0030]T
HB
：第二变压器；
[0031]N
FB
：第一变压器的原边绕组；
[0032]N
FB
：第二变压器的原边绕组；
[0033]n
FB
：第一变压器的副边绕组；
[0034]n
FB
：第二变压器的副边绕组；
[0035]D1、D2、D3、D4：第一整流二极管、第二整流二极管、第三整流二极管、第四整流二极管；
[0036]L1、L2、L3：第一滤波电感、第二滤波电感、第三滤波电感；
[0037]R：电阻；
[0038]D：占空比；
[0039]T
s
：开关周期；L
k1
：T
FB
的漏感；
[0040]L
k2
：T
HB
的漏感；
[0041]L
m
：T
HB
的励磁电感；
[0042]C1：等效为恒定电压源0.5V
in
；
[0043]负载电流：I
o
。
具体实施方式
[0044]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高压直流断路器用供电电路，其特征在于，所述的供电电路包括：电阻，第一滤波电感，第二滤波电感，第三滤波电感，第四滤波电感，第一电容，第二电容，第三电容，第一开关管，第二开关管，第三开关管，第四开关管，第一整流二极管，第二整流二极管，第三整流二极管，第四整流二极管，第一变压器以及第二变压器；所述第一开关管，第二开关管，第三开关管及第四开关管构成集成半桥逆变电路，并且正向并联在直流电源正负输出端；所述第一变压器包括：一个原边绕组和一个副边绕组；所述第一变压器的原边绕组的一端与所述第一开关管、第三开关管的连接点相连，第一变压器的原边绕组的另一端与所述第一电容的一端相连，所述第一变压器的副边绕组的一端连接到所述第一整流二极管的阴极与第三整流二极管的阳极的连接点，所述第一变压器的副边绕组的另一端连接到第二整流二极管的阴极与第四整流二极管阳极的连接点；第一电容的另一端连接到第四开关管与第二开关管间的连接点，第二电容的另一端与所述直流电源的负端相连；所述第一整流二极管的阳极...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡应宏，
申请(专利权)人：华北电力科学研究院有限责任公司国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：