一种电流快速转移直流电源制造技术

本实用新型专利技术公开了一种电流快速转移直流电源，其利用IGBT开关速度高、损耗小、耐压通流能力强的特点，以IGBT作为快速开关，控制电源通断，再由若干IGBT和若干电阻构成电流快速转移支路，与后级负载连接，所有的IGBT都由统一的控制系统单独控制其通断，通过控制IGBT的通断从而控制电流快速转移和调节电流转移深度、转移宽度。经过实践检验，具有电流转移响应速度快，转移精度高，电流纹波小等特点，适合在众多需要电流转移的场合推广使用。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于电力电子
中的电流快速转移技术，具体涉及一种电流快速转移直流电源。
技术介绍
在一些工业应用和科研试验中，经常需要输出电流波纹小，稳定度高，大电流输出变化迅速，快响应开启和关断的直流电源。为了使输出电流纹波小，一般是在线路中增加大电感滤波。由于使用了大电感滤波，大电流输出很难实现快响应(微秒级)变化，于是引入了电流快速转移技术。所谓电流快速转移技术，就是利用某些电力电子器件的快开关特性，使主输出支路电流转移到另外的支路，使主输出支路电流快速变化。目前，现有技术中有几种基于不同电流快速转移方法的电流快速转移直流电源， 下面摘取现有技术中的若干方法进行简单介绍。一种是基于真空触发开关的快速关合开关的方法，这种方法是在电路中采用利用真空触发开关(triggered vacuum switch,简称TVS)和快速合闸的真空断路器(vacuum circuit breaker,简称VCB)并联构成快速关合开关，利用TVS快速关合电流源，同时利用VCB对TVS上的电流进行分流，降低TVS上的电流值并减少TVS上电流导通时间，保证 TVS的使用寿命。其主要缺点是由于采用了真空断路器体积大，响应速度慢，转移电流不能调节。一种是基于两次电流转移的短路电流限制器的方法，该方法把快速开关、GTO开关和限流电阻结合起来，在保持机械开关运行损耗小的特性同时，实现短路电流的快速转移并限制短路电流。所设想的工作过程是电网正常运行时，快速开关闭合，GTO关断，额定负荷电流通过快速开关，不会产生显著损耗。当电网发生短路故障时，通过短路电流快速检测装置，首先控制快速开关分断，GTO导通，短路电流迅速向GTO支路转移，开关电弧熄灭。 随后控制GTO关断，电流又快速转移到并联的电阻支路，达到快速限制短路电流的目的。两次电流转移方案的关键是快速机械开关和电力电子开关的实现以及电流从电弧至电力电子开关的转移。它的缺点是快速机械开关的响应速度以及在断开时有可能飞弧，并且没有解决转移电流调节问题。一种是基于一次电流转移的限流器方法，它由快速开关和PTC电阻并联组成。限流过程电流由快速开关直接转移至PTC电阻。工作过程是电网正常运行时，快速开关闭合，额定负荷电流通过快速开关，不会产生显著损耗。当电网发生短路故障时，通过短路电流快速检测装置，首先控制快速开关分断，电流快速转移到并联的电阻回路，并且达到限制短路电流的目的。其缺点是电压越高，金属钨冷态电阻越小，电流转移越快；但是电压太高， 会造成灭弧室体积变大，金属钨若冷态电阻太小，则温度不能快速升高，造成PTC效应不明显，从而不能达到预定的限流效果。针对现有技术中存在的诸多不足，提出本技术。
技术实现思路
本技术的目的在于通过对快速转移电流技术和现有技术的全面分析，提供一种基于绝缘栅双极型晶体管(英文名IGBT，以下简称IGBT)并联编码电路的电流快速转移直流电源，达到电流波纹小，转移深度可调，稳定度高，大电流输出变化迅速，快响应开启和关断的要求。本技术采用的技术方案是一种电流快速转移直流电源，包括整流变压器，可控整流电路，滤波电路，快速开关IGBT，由IGBT和电阻构成的电流快速转移支路，整流变压器隔离输入电源，并提供适宜的电压，可控整流电路将变压器输出的交流信号变成直流信号，在经过滤波电路，得到电流波纹小、精度高的电流，快速开关控制IGBT电流通断，由二个以上IGBT和二个以上电阻构成的电流快速转移支路控制电流转移深度，与后级负载连接。所有的IGBT都由一个控制系统控制其通断；并通过控制幅度控制调节电流转移深度， 通过控制时间控制调节电流转移宽度。所述电流快速转移支路中的二个以上IGBT和二个以上电阻的连接关系可以是 每个IGBT都与一个电阻串联作为一个单元组，再将多组串联起来的IGBT和电阻单元并联， 形成多个IGBT的并联电路。所述作为快速开关的IGBT可采用大功率IGBT。本技术所述的一种电流快速转移电源包括以下优点(1)基于IGBT的大电流快速转移技术相对原来机械开关(如断路器)等的投切技术可以避免断路器在投切过程中的拉弧、噪声等问题，响应速度从几十毫秒降到了几十微秒。(2)基于IGBT的快速电流转移支路在实现电流快速转移的同时，实现了电流的高精度可调，传统的电流转移没有实现电流的多级调节。(3)电流转移的宽度可以由程序控制，从数微秒到数秒可以调节。(4)IGBT的排版采用模块化设计，所有IGBT装在一个模块中，过电压低，安装尺寸小，可以实现批量化生产。(5)基于IGBT器件良好的性能，可以在短时间内实现多次电流快速转移。附图说明图1为本技术所述一种快速电流转移电源的原理框图。图2为本技术所述一种快速电流转移电源的主电路原理图。图3为本技术所述一种快速电流转移电源的控制原理图。具体实施方式如图1所示，一种电流快速转移电源，由变压器、多脉波整流电路、T型LC滤波电路提供波纹小、精度高的电流，利用IGBT开关速度高、损耗小、耐压通流能力强的特点，以大功率IGBT (IGBTO)作为快速开关，控制电源通断，再由多个IGBT(IGBTf IGBT9)和多个电阻(RfR9)构成电流快速转移支路，与后级负载连接，所有的IGBT都由统一的控制系统控制其通断，通过控制IGBT的通断从而控制电流快速转移和调节电流转移深度；并通过控制IGBT的通断幅度控制调节电流转移深度，通过控制IGBT的通断时间控制调节电流转移宽度。所述电流快速转移支路中，每个IGBT都与一个电阻串联作为一组，再将多组串联起来的IGBT和电阻并联，形成多个IGBT的并联电路，在发生电流转换的时候，各电阻R 阻值的设置使各IGBT中通过的电流满足以下要求=IGBTl通过的电流为额定电流的1/2， IGBTl通过的电流为额定电流的1/4，以此类推，IGBT8通过的电流为额定电流的1/256。当 IGBT1 IGBT9都开通时，调节电流可达到总电流的1/2，调节精度可达到总电流的1/256(约 0. 4%) ο所述电流快速转移支路中，每个IGBT都与一个电阻串联作为一组，每一组都有一个单独的控制信号，通过控制IGBT的导通时间控制电流转移宽度，电流转移的宽度由控制系统控制，时间可以调节，调节宽度由数微秒到数秒可以调节。实施例一如图1、图2所示，根据上述方法设计的一种电流快速转移直流电源，包括整流变压器，可控整流电路，滤波电路，快速开关IGBT (采用大功率IGBT)，由2-8个 IGBT (IGBTf IGBT9)和2_8个电阻(R1 R9)电阻构成的电流快速转移支路，整流变压器隔离输入电源，并提供适宜的电压，可控整流电路将变压器输出的交流信号变成直流信号，在经过滤波电路，得到电流波纹小、精度高的电流，快速开关控制IGBT电流通断，由IGBT和电阻构成的电流快速转移支路控制电流转移深度，与后级负载连接。所有的IGBT都由统一的控制系统控制其通断，通过控制IGBT的通断从而控制电流快速转移和调节电流转移深度。所述整流变压器有两组绕组，一组星形连接，一组三角形连接，两组绕组相位对应相差30度；所述可控整流电路由12组(以一个晶闸管串联一个快速熔断器为一组)晶闸管和快速熔断器组成，构成12本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种电流快速转移直流电源，其特征为包括整流变压器，可控整流电路，滤波电路，快速开关ＩＧＢＴ，由二个以上ＩＧＢＴ和二个以上电阻构成的电流快速转移支路，整流变压器隔离输入电源，并提供电压，可控整流电路将变压器输出的交流信号变成直流信号，在经过滤波电路，得到电流波纹小、精度高的电流，快速开关控制ＩＧＢＴ电流通断，由二个以上ＩＧＢＴ和二个以上电阻构成的电流快速转移支路控制电流转移深度与后级负载连接；所有的ＩＧＢＴ都由统一的控制系统控制其通断，通过控制ＩＧＢＴ的通断从而控制电流快速转移和调节电流转移深度。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张敏，赵道德，陈洁莲，陶洪亮，
申请(专利权)人：株洲变流技术国家工程研究中心有限公司，
类型：实用新型
国别省市：43