高頻開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)原理及維護(hù)

　　我廠350MW超臨界供熱機(jī)組的直流電源由高頻開(kāi)關(guān)電源模塊、蓄電池等設(shè)備組成，智能高頻開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)具有體積小、重量輕、效率高、紋波系數(shù)小、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、控制精度高、模塊可疊加輸出、N+1冗余等特點(diǎn)，而在發(fā)電廠、變電站逐步取代了傳統(tǒng)的硅整流型直流操作電源得到了廣泛的使用。但調(diào)試期間，我廠#2機(jī)組的直流電源模塊兩次發(fā)生了充電電流波動(dòng)的缺陷，原因?yàn)?2機(jī)組高頻開(kāi)關(guān)電源模塊近鄰熱風(fēng)口，溫度高引起調(diào)節(jié)特性變化。直流系統(tǒng)設(shè)備維護(hù)的好壞，不僅關(guān)系到智能高頻開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)的可靠性和壽命，而且直接涉及到機(jī)組的控制和保護(hù)系統(tǒng)能否正常運(yùn)行?？梢?jiàn)，維護(hù)和使用好智能高頻開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)是非常重要的。

　　2 高頻開(kāi)關(guān)電源的結(jié)構(gòu)和工作原理：

　　2.1高頻開(kāi)關(guān)電源的結(jié)構(gòu)

　　2.1.1主電路

　　2.1.1.1輸入濾波器：其作用是將電網(wǎng)存在的雜波過(guò)濾，同時(shí)也阻礙本機(jī)產(chǎn)生的雜波反饋到公共電網(wǎng)。

　　2.1.1.2整流與濾波：將電網(wǎng)交流電源直接整流為較平滑的直流電，以供下一級(jí)變換。

　　2.1.1.3逆變：將整流后的直流電變?yōu)楦哳l交流電，這是高頻開(kāi)關(guān)電源的核心部分，頻率越高，體積、重量與輸出功率之比越小。

　　2.1.1.4輸出整流與濾波：根據(jù)負(fù)載需要，提供穩(wěn)定可靠的直流電源。

　　2.1.2控制電路

　　控制電路一方面從輸出端取樣，經(jīng)與設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，然后去控制逆變器，改變其頻率或脈寬，達(dá)到輸出穩(wěn)定，另一方面，根據(jù)測(cè)試電路提供的資料，經(jīng)保護(hù)電路鑒別，提供控制電路對(duì)整機(jī)進(jìn)行各種保護(hù)措施。

　　2.1.3檢測(cè)電路

　　除了提供保護(hù)電路中正在運(yùn)行中各種參數(shù)外，還提供各種顯示儀表資料。

　　2.1.4輔助電源

　　提供所有單一電路的不同要求電源。

　　2.2開(kāi)關(guān)控制穩(wěn)壓原理

　　開(kāi)關(guān)控制電路如圖2，開(kāi)關(guān)K以一定的時(shí)間間隔重復(fù)地接通和斷開(kāi)，在開(kāi)關(guān)K接通時(shí)，輸入電源E通過(guò)開(kāi)關(guān)K和濾波電路提供給負(fù)載RL，在整個(gè)開(kāi)關(guān)接通期間，電源E向負(fù)載提供能量;當(dāng)開(kāi)關(guān)K斷開(kāi)時(shí)，輸入電源E便中斷了能量的提供?？梢?jiàn)，輸入電源向負(fù)載提供能量是斷續(xù)的，為使負(fù)載能得到連續(xù)的能量提供，開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源必須要有一套儲(chǔ)能裝置，在開(kāi)

　　關(guān)接通時(shí)將一部份能量?jī)?chǔ)存起來(lái)，在開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，向負(fù)載釋放。圖中，由電感L、電容C2和二極管D組成的電路，就具有這種功能。電感L用以儲(chǔ)存能量，在開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，儲(chǔ)存在電感L中的能量通過(guò)二極管D釋放給負(fù)載，使負(fù)載得到連續(xù)而穩(wěn)定的能量，因二極管D使負(fù)載電流連續(xù)不斷，所以稱為續(xù)流二極管。在AB間的電壓平均值EAB可用下式表示：

　　EAB=TON/T*E

　　式中TON為開(kāi)關(guān)每次接通的時(shí)間，T為開(kāi)關(guān)通斷的工作周期（即開(kāi)關(guān)接通時(shí)間TON和關(guān)斷時(shí)間TOFF之和）。

　　由式可知，改變開(kāi)關(guān)接通時(shí)間和工作周期的比例，AB間電壓的平均值也隨之改變，因此，隨著負(fù)載及輸入電源電壓的變化自動(dòng)調(diào)整TON和T的比例便能使輸出電壓V0維持不變。改變接通時(shí)間TON和工作周期比例亦即改變脈沖的占空比，這種方法稱為“時(shí)間比率控制”（Time Ratio Control，縮寫為TRC）。

　　我廠采用脈沖寬度調(diào)制（Pulse Width Modulation，縮寫為PWM）的方式即開(kāi)關(guān)周期恒定，通過(guò)改變脈沖寬度來(lái)改變占空比的方式。

　　我廠350MW機(jī)組高頻電源共有11個(gè)模塊，設(shè)有9個(gè)工作模塊，2個(gè)備用模塊。并聯(lián)運(yùn)行的高頻電源模塊具有均流功能及均流接口，在并機(jī)應(yīng)用時(shí)使用，并聯(lián)工作的整流模塊采用硬件低差自主均流技術(shù)，使整流模塊的輸出實(shí)現(xiàn)負(fù)荷均擔(dān)，具有很高的均流精度。完全支持熱插拔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使整流模塊在不需要切斷電源的情況下，可以自由插拔更換，維護(hù)更換特別方便。而且采用統(tǒng)一的高頻開(kāi)關(guān)整流模塊，具有良好的可互換性。