(2006. N o. 2) 《电气开关》
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文章编号:1004—289X (2006) 02-0017-03
交流开关补偿式稳压电流
王 文
(黑龙江省双矿集团监察部, 双鸭山 155100)
摘 要:提出目前国内电力稳压器技术现状及存在的问题, 介绍了采用先进电子技术的新型交流开关电力稳压器。这种电力稳压器具有开关稳压电源的高品质因数, 又有串联补偿稳压器的大功率输出, 是传统电力稳压器升
级换代的理想产品。
关键词:PAM;PW M 综合调制; 补偿式; 交流稳压电源中图分类号:TM44 文献标识码:B
C ompensating Voltage -stabilizing Current of AC S WANG Wen
(Safety Supervis ory Dep. ,Shuangyashan C oal ,China )
Abstract :The present situation and problems of domestic are proposed. The electric v oltage
regulator of a new -type AC switch of is introduced. This v oltage regulator is of high -quality factor of switch v oltage -s o -power output of series -com pensated v oltage regulator. It is on ideal product for v in upgrade and update.
K ey w ords :PAM ;PW M m odulation ;AC v oltage -stabilized s ource
(3) 在频繁的动作中, 碳刷极易磨损或断裂, 使产
1 前言
国产补偿式交流稳压器是80年代末引进、消化、吸收国外先进电力电子技术发展的新产品, 其结构主要由电动调压器、补偿变压器及检测控制电路组成。它能自动检测输出电压, 并根据实测电压的高低, 驱动可逆伺服电机, 调整碳刷接触的有载调压器, 改变调压器输出电压的方向及大小。接于调压器输出端的补偿变压器输出电压相应变化, 补偿变压器与补偿电压的矢量和, 使补偿后的输出电压保持稳定。这种电路的主要特点是效率高, 稳压效果好, 适于作大功率电力稳压器, 容量可达1000kVA 左右。但补偿式交流稳压器仍存在以下问题:
(1) 补偿式交流稳压器所用的有载调压器体积大, 造价昂贵, 消耗大量硅钢片、电磁线。
(2) 应变速度慢, 由电压变化到开始动作需0. 5s 以上, 碳刷移动调整电压速度十分缓慢, 因此在电源电压和负荷发生突变时, 不能及时补偿。在电源电压和负荷频繁变化的场合, 稳压效果也欠佳。
品的可靠性及寿命受到严重影响。
(4) 由伺服电机、蜗轮蜗杆组成的传动机构, 复杂且维护检修困难。
目前AA 正弦波输出开关逆变稳压电源, 广泛采用正弦波脉宽调制(SPW M ) 技术, 这种电路存在如下问题:
(1) 逆变电源采用一般桥式整流电路供电、大容量电容滤波, 只有当输入电压幅值大于滤波电容两端电压时, 整流二极管才能导通, 故导通时间短, 冲击电流大, 功率因数低。为提高这种开关电源功率因数, 在品质较高的产品中均采用动态功率因数调整技术, 但结构复杂、成本高。
(2) 控制信号必须为正弦波, 需要专门电路产生正弦交流信号, 因此控制电路复杂。
(3) 受功率器件限制, 难以得到较大功率输出。
在此推荐一种“交流开关电力稳压器”, 它较好地解决了目前交流稳压器存在的问题, 是大功率半导体器件用于交流稳压的新方案。
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2 AA 式串联补偿开关电力稳压器
交流开关电力稳压器包括两极整流电路和两级开
关逆变电路及相应的控制保护电路, 与一般开关电源无明显区别, 但是在具体的电路方案上有其与众不同的特点, 电路输出波形与一般SPW M 开关电源也不相同。其主要特点如下:
(1) 开关电源在电路中采用了PAM 和PW M 综合调制技术, 具有脉冲幅度调制及脉冲宽度调制两种功能。通过脉冲幅度调制来实现正弦交流输出的功能, 通过脉冲宽度调制控制输出电压的高低。
整流电路为桥式不可控整流, 输出电压作为第一级逆变的电源。第一级逆变可用全桥型、半桥型、单端或推挽型逆变电路, 电路工作于几十kH z 。与常规电路的根本区别在于整流电路输出端不采用大容量电容滤波, 只采用适当小容量电容滤除输入电流的高次谐波, 并以脉动直接为逆变器供电, 这种特殊的供电电源使逆变器输出具有正弦半波载波调幅高频电压。调幅高频电压经由隔离变压器输出至二次整流、电路。隔离变压器有两个功能) 电压转换;2) , 波形转换功能, 输出电压经LC 回路滤波后为正弦交流电。控制电路检测输出电压并采用脉宽调制(PW M ) 专用集成电路或单片机, 调节触发脉冲宽度, 改变逆变电路功率开关的导通比, 以达到稳压的目的。这种电路由于取消了一般开关电源的大容量滤波电容, 一次整流二极管工作处于正常状态, 开关电路输入电流为正弦波, 功率因数接近于1; 输出电压波形好, 失真小且与输入电压完全同步。与目前广泛应用的正弦脉宽调制(SPW M ) 逆变电路相比, 无需采用动态功率因数调整技术, 即可制作高品质的稳压电源。结构简单又有较高性能价格比。
(2) 采用断续控制与串联控制补偿稳压两种方式结合的新型组合控制方案, 既有断续控制开关稳压电源的高效率低损耗, 又有串联控制补偿稳压电源的大功率输出。
稳压电源按其控制方式可分为串联控制和断续控制两大类, 脉宽可调开关稳压电源属断续控制, 目前的开关稳压电源也一般为断续控制。就其特性而言, 串联控制易于实现较大功率输出, 但损耗大、效率低; 断续控制有高效低耗的特点, 但其最大输出功率一般不大于功率半导体器件所允许的功率, 因此使用上受一
定限制。开关电源采用两种方式的组合控制方案:由开关逆变电路的PW M 调制功能断续控制, 实现逆变输出电压的连续调整; 逆变输出电压与交流电源串联, 实现串联控制的补偿式稳压。因此, 组合方案具有前两者的优点。
由于隔离变压器将开关电源输出端与电源输入端隔离, 而二级逆变输出的正弦交流电压与电源电压同步过零(电压方向相同或相反) , 因此逆变电路输出端可直接与交流电源串联, 此时控制电路检测输出电压并采用宽调制PW M 断续控制自动调整开关逆变电路输出电压的大小, 实现稳压输出, 其输出电压为电源电压与开关逆变电路输出正弦交流电压的矢量和。调控二级逆变开关的导通时序可改变补偿电压的方向, 以保证在电源电压低于额定值或高于额定值的不同条件下均有稳压输出。。, 电源输出功率比, 其相差多少与稳。目前多数交流电力稳压器±20%, 以此计算串联补偿稳4倍。若稳压范围小于20%, 则可得到更大的输出功率, 这一特点使其在大功率电力系统中应用稳定交流电压成为现实。若以输出相同功率比较, 其成本比一般开关电源大幅度下降。
综上所述, 与目前流行的交流正弦波输出开关稳压器相比, 这种交流稳压器电路结构简单、输出电压波形好、失直小且与输入电压完全同步, 功率因数接近于1。无需采用动态功率因数调整技术, 即可制作高品质的稳压电源, 其输出功率可达一般开关稳压电源输出功率几倍以上, 有较高的性能价格比。与目前广泛应用的电动调压补偿式电力稳压器相比, 其特点如下:
(1) 集成化、模块化、高频化的电子电源装置取代了传统电力稳压器的机电装置, 获得了高速度、小型化的效益。开关式交流稳压电源工作于几十kH z 。控制的响应时间可大为缩短, 特别适用于频繁变化的负荷。
(2) 以技术先进的脉宽调压代替传统的电动调压器调压。去掉了体积大、造价昂贵、消耗大量硅钢片、电磁线的有载调压器, 省去了由伺服电机、蜗轮蜗杆组成的传动机构, 整个装置的重量和尺寸大幅度减小, 总成本也低于同等容量的传统补偿式交流电力稳压器。
(3) 以先进的电力半导体器件代替传统的机电装置, 减小了电磁转换引起的能量损耗, 提高了电能转换
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35kV 直配电系统存在的问题及解决措施
尚德彬1 潘宁2 王兴勇2 张伟民2 易延安2
(1. 中原油田勘察设计院, 濮阳 457001;2. 中原油田供电管理处, 濮阳 457001)
摘 要:分析了35kV 直配电系统运行中存在的主要问题, 并提出了具体解决措施, 通过实施效果较好, 达到了减
少事故影响范围及完善35kV 直配电系统的目的。关键词:35kV直配电系统; 存在问题; 解决措施; 效果中图分类号:TM71 文献标识码:B
The Problems of 35kV DC Distribution System and S olvent
SH ANG De -bin 1 P AN Ning 2 WANG Xing -yong 2 ZH ANG Wei -min 2 YI Yan -an 2
(1. Zhongyuan Designing Institute of Oil Field ,Puyang 457001,China ;2. Zhongyuan ower Supply Administra 2tion office of Oil Field ,Puyang 457001,China )
Abstract :The main problems in 35kV distribution system operation measures and achieve g ood
results. Cut down accident and im prove 35kV DC K ey w ords :35kV DC distribution system 显的节电效益。根据计算:35kV直配线路的损耗在同长度、同截面、同功率的条件下仅为6kV 配电线路损
1 引言
35kV 直配供电方式是以35kV 高压深入负荷中
心, 电压由35kV 变为0. 4kV , 供油井电机等负荷(额定
电压为0. 38kV ) 用电。解决了油田某些边远地区小区块开发供电问题。与传统的6kV 配电方式相比, 该供电方式除具有建设速度快、投资省等优点外, 还具有明效率, 可靠性高、寿命长。
本方案较好的解决了目前电力稳压器存在的问题, 为用户提供了性能价格比高、应变速度快的高品质交流稳压装置。既有逆变稳压电源的高品质因数, 又有补偿稳压器的大功率输出, 性能优越而成本比电动调压补偿式稳压器低, 用于三相电源补偿稳压可分相控制, 效果更佳。
交流开关电力稳压器是传统电力稳压器升级换代的理想选择。在单相0. 5～10kVA 及三相51000kVA 电力系统中均可应用。
耗的1/34, 且其又少了一级变压器损耗, 因此该供电方式自1991年在全国石油系统得到了推广应用。但是随着油田的进一步开发,35kV 线路负荷的不断增大、线路长度的不断增加, 窃电现象严重, 这种供电方式在运行中存在着一定的问题, 严重影响了油田的正常生产, 有待进一步完善。
品、智能化工业控制产品及节能型电子产品。当前开关电源的设计和控制技术日趋成熟, 功率电子开关器件性能不断改进, 价格逐步下降。该成果的推广是改善用电质量, 促进经济发展的有效措施。参考文献[1] 马传添. 交流稳压器技术的新进展[J].电子技术1994(9)
[2] 陆鸣. 电源专用集成功率因数校正器件UC1854[J].电子技术,1996(1)
收稿日期:2006-02-08
3 结束语
目前我国重点发展的电子领域, 包括电力电子产
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文章编号:1004—289X (2006) 02-0017-03
交流开关补偿式稳压电流
王 文
(黑龙江省双矿集团监察部, 双鸭山 155100)
摘 要:提出目前国内电力稳压器技术现状及存在的问题, 介绍了采用先进电子技术的新型交流开关电力稳压器。这种电力稳压器具有开关稳压电源的高品质因数, 又有串联补偿稳压器的大功率输出, 是传统电力稳压器升
级换代的理想产品。
关键词:PAM;PW M 综合调制; 补偿式; 交流稳压电源中图分类号:TM44 文献标识码:B
C ompensating Voltage -stabilizing Current of AC S WANG Wen
(Safety Supervis ory Dep. ,Shuangyashan C oal ,China )
Abstract :The present situation and problems of domestic are proposed. The electric v oltage
regulator of a new -type AC switch of is introduced. This v oltage regulator is of high -quality factor of switch v oltage -s o -power output of series -com pensated v oltage regulator. It is on ideal product for v in upgrade and update.
K ey w ords :PAM ;PW M m odulation ;AC v oltage -stabilized s ource
(3) 在频繁的动作中, 碳刷极易磨损或断裂, 使产
1 前言
国产补偿式交流稳压器是80年代末引进、消化、吸收国外先进电力电子技术发展的新产品, 其结构主要由电动调压器、补偿变压器及检测控制电路组成。它能自动检测输出电压, 并根据实测电压的高低, 驱动可逆伺服电机, 调整碳刷接触的有载调压器, 改变调压器输出电压的方向及大小。接于调压器输出端的补偿变压器输出电压相应变化, 补偿变压器与补偿电压的矢量和, 使补偿后的输出电压保持稳定。这种电路的主要特点是效率高, 稳压效果好, 适于作大功率电力稳压器, 容量可达1000kVA 左右。但补偿式交流稳压器仍存在以下问题:
(1) 补偿式交流稳压器所用的有载调压器体积大, 造价昂贵, 消耗大量硅钢片、电磁线。
(2) 应变速度慢, 由电压变化到开始动作需0. 5s 以上, 碳刷移动调整电压速度十分缓慢, 因此在电源电压和负荷发生突变时, 不能及时补偿。在电源电压和负荷频繁变化的场合, 稳压效果也欠佳。
品的可靠性及寿命受到严重影响。
(4) 由伺服电机、蜗轮蜗杆组成的传动机构, 复杂且维护检修困难。
目前AA 正弦波输出开关逆变稳压电源, 广泛采用正弦波脉宽调制(SPW M ) 技术, 这种电路存在如下问题:
(1) 逆变电源采用一般桥式整流电路供电、大容量电容滤波, 只有当输入电压幅值大于滤波电容两端电压时, 整流二极管才能导通, 故导通时间短, 冲击电流大, 功率因数低。为提高这种开关电源功率因数, 在品质较高的产品中均采用动态功率因数调整技术, 但结构复杂、成本高。
(2) 控制信号必须为正弦波, 需要专门电路产生正弦交流信号, 因此控制电路复杂。
(3) 受功率器件限制, 难以得到较大功率输出。
在此推荐一种“交流开关电力稳压器”, 它较好地解决了目前交流稳压器存在的问题, 是大功率半导体器件用于交流稳压的新方案。
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(2006. N o. 2) 《电气开关》
2 AA 式串联补偿开关电力稳压器
交流开关电力稳压器包括两极整流电路和两级开
关逆变电路及相应的控制保护电路, 与一般开关电源无明显区别, 但是在具体的电路方案上有其与众不同的特点, 电路输出波形与一般SPW M 开关电源也不相同。其主要特点如下:
(1) 开关电源在电路中采用了PAM 和PW M 综合调制技术, 具有脉冲幅度调制及脉冲宽度调制两种功能。通过脉冲幅度调制来实现正弦交流输出的功能, 通过脉冲宽度调制控制输出电压的高低。
整流电路为桥式不可控整流, 输出电压作为第一级逆变的电源。第一级逆变可用全桥型、半桥型、单端或推挽型逆变电路, 电路工作于几十kH z 。与常规电路的根本区别在于整流电路输出端不采用大容量电容滤波, 只采用适当小容量电容滤除输入电流的高次谐波, 并以脉动直接为逆变器供电, 这种特殊的供电电源使逆变器输出具有正弦半波载波调幅高频电压。调幅高频电压经由隔离变压器输出至二次整流、电路。隔离变压器有两个功能) 电压转换;2) , 波形转换功能, 输出电压经LC 回路滤波后为正弦交流电。控制电路检测输出电压并采用脉宽调制(PW M ) 专用集成电路或单片机, 调节触发脉冲宽度, 改变逆变电路功率开关的导通比, 以达到稳压的目的。这种电路由于取消了一般开关电源的大容量滤波电容, 一次整流二极管工作处于正常状态, 开关电路输入电流为正弦波, 功率因数接近于1; 输出电压波形好, 失真小且与输入电压完全同步。与目前广泛应用的正弦脉宽调制(SPW M ) 逆变电路相比, 无需采用动态功率因数调整技术, 即可制作高品质的稳压电源。结构简单又有较高性能价格比。
(2) 采用断续控制与串联控制补偿稳压两种方式结合的新型组合控制方案, 既有断续控制开关稳压电源的高效率低损耗, 又有串联控制补偿稳压电源的大功率输出。
稳压电源按其控制方式可分为串联控制和断续控制两大类, 脉宽可调开关稳压电源属断续控制, 目前的开关稳压电源也一般为断续控制。就其特性而言, 串联控制易于实现较大功率输出, 但损耗大、效率低; 断续控制有高效低耗的特点, 但其最大输出功率一般不大于功率半导体器件所允许的功率, 因此使用上受一
定限制。开关电源采用两种方式的组合控制方案:由开关逆变电路的PW M 调制功能断续控制, 实现逆变输出电压的连续调整; 逆变输出电压与交流电源串联, 实现串联控制的补偿式稳压。因此, 组合方案具有前两者的优点。
由于隔离变压器将开关电源输出端与电源输入端隔离, 而二级逆变输出的正弦交流电压与电源电压同步过零(电压方向相同或相反) , 因此逆变电路输出端可直接与交流电源串联, 此时控制电路检测输出电压并采用宽调制PW M 断续控制自动调整开关逆变电路输出电压的大小, 实现稳压输出, 其输出电压为电源电压与开关逆变电路输出正弦交流电压的矢量和。调控二级逆变开关的导通时序可改变补偿电压的方向, 以保证在电源电压低于额定值或高于额定值的不同条件下均有稳压输出。。, 电源输出功率比, 其相差多少与稳。目前多数交流电力稳压器±20%, 以此计算串联补偿稳4倍。若稳压范围小于20%, 则可得到更大的输出功率, 这一特点使其在大功率电力系统中应用稳定交流电压成为现实。若以输出相同功率比较, 其成本比一般开关电源大幅度下降。
综上所述, 与目前流行的交流正弦波输出开关稳压器相比, 这种交流稳压器电路结构简单、输出电压波形好、失直小且与输入电压完全同步, 功率因数接近于1。无需采用动态功率因数调整技术, 即可制作高品质的稳压电源, 其输出功率可达一般开关稳压电源输出功率几倍以上, 有较高的性能价格比。与目前广泛应用的电动调压补偿式电力稳压器相比, 其特点如下:
(1) 集成化、模块化、高频化的电子电源装置取代了传统电力稳压器的机电装置, 获得了高速度、小型化的效益。开关式交流稳压电源工作于几十kH z 。控制的响应时间可大为缩短, 特别适用于频繁变化的负荷。
(2) 以技术先进的脉宽调压代替传统的电动调压器调压。去掉了体积大、造价昂贵、消耗大量硅钢片、电磁线的有载调压器, 省去了由伺服电机、蜗轮蜗杆组成的传动机构, 整个装置的重量和尺寸大幅度减小, 总成本也低于同等容量的传统补偿式交流电力稳压器。
(3) 以先进的电力半导体器件代替传统的机电装置, 减小了电磁转换引起的能量损耗, 提高了电能转换
(2006. N o. 2) 《电气开关》
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文章编号:1004—289X (2006) 02-0019-02
35kV 直配电系统存在的问题及解决措施
尚德彬1 潘宁2 王兴勇2 张伟民2 易延安2
(1. 中原油田勘察设计院, 濮阳 457001;2. 中原油田供电管理处, 濮阳 457001)
摘 要:分析了35kV 直配电系统运行中存在的主要问题, 并提出了具体解决措施, 通过实施效果较好, 达到了减
少事故影响范围及完善35kV 直配电系统的目的。关键词:35kV直配电系统; 存在问题; 解决措施; 效果中图分类号:TM71 文献标识码:B
The Problems of 35kV DC Distribution System and S olvent
SH ANG De -bin 1 P AN Ning 2 WANG Xing -yong 2 ZH ANG Wei -min 2 YI Yan -an 2
(1. Zhongyuan Designing Institute of Oil Field ,Puyang 457001,China ;2. Zhongyuan ower Supply Administra 2tion office of Oil Field ,Puyang 457001,China )
Abstract :The main problems in 35kV distribution system operation measures and achieve g ood
results. Cut down accident and im prove 35kV DC K ey w ords :35kV DC distribution system 显的节电效益。根据计算:35kV直配线路的损耗在同长度、同截面、同功率的条件下仅为6kV 配电线路损
1 引言
35kV 直配供电方式是以35kV 高压深入负荷中
心, 电压由35kV 变为0. 4kV , 供油井电机等负荷(额定
电压为0. 38kV ) 用电。解决了油田某些边远地区小区块开发供电问题。与传统的6kV 配电方式相比, 该供电方式除具有建设速度快、投资省等优点外, 还具有明效率, 可靠性高、寿命长。
本方案较好的解决了目前电力稳压器存在的问题, 为用户提供了性能价格比高、应变速度快的高品质交流稳压装置。既有逆变稳压电源的高品质因数, 又有补偿稳压器的大功率输出, 性能优越而成本比电动调压补偿式稳压器低, 用于三相电源补偿稳压可分相控制, 效果更佳。
交流开关电力稳压器是传统电力稳压器升级换代的理想选择。在单相0. 5～10kVA 及三相51000kVA 电力系统中均可应用。
耗的1/34, 且其又少了一级变压器损耗, 因此该供电方式自1991年在全国石油系统得到了推广应用。但是随着油田的进一步开发,35kV 线路负荷的不断增大、线路长度的不断增加, 窃电现象严重, 这种供电方式在运行中存在着一定的问题, 严重影响了油田的正常生产, 有待进一步完善。
品、智能化工业控制产品及节能型电子产品。当前开关电源的设计和控制技术日趋成熟, 功率电子开关器件性能不断改进, 价格逐步下降。该成果的推广是改善用电质量, 促进经济发展的有效措施。参考文献[1] 马传添. 交流稳压器技术的新进展[J].电子技术1994(9)
[2] 陆鸣. 电源专用集成功率因数校正器件UC1854[J].电子技术,1996(1)
收稿日期:2006-02-08
3 结束语
目前我国重点发展的电子领域, 包括电力电子产