高频开关整流装置在直流系统中的应用

　　1 前言

　　城市和农村电网建设改造是国务院统一部署拉动经济、实现国民经济增长目标的重要举措，也是电力企业开拓市场、满足各方面对电力需求的一项紧迫任务。电网建设改造自1998年开始部署以来，有许多省市已开始从规划、设计、设备订购、施工等各方面逐步实施，取得好的效果，城市农村电网的设备采用要按照安全可靠、技术先进、经济适用、节约能源的国产化设备的原则。设备的选择要注意小型化、无油化、自动化、免维护或少维护。

　　直流系统是电网建设改造的变电所重要组成部分，它直接影响电力系统和设备的安全可靠运行。由于直流系统的故障使系统停电、设备损坏的事故时有发生，故设计、运行各方面都非常重视。近年来，由于阀控式密封铅酸电池和高频开关整流器具有技术指标先进、少维护、效率高、体积小等特点、提高了直流系统的可靠性和自动化水平，故受到设计和运行人员的好评。

　　高频开关整流器在邮电系统已广泛采用，电力系统近年来也逐步使用，国内广西桂林电厂、云南漫湾电厂及广东黄浦发电厂及220kV以上区域变电所和许多无人值班的变电所使用，有较好的效果，科研生产单位有深圳奥特讯、华为及珠海金电、泰坦，烟台的东风等电源公司，本文将介绍高频开关整流装置的原理、特点及直流系统应用中的有关问题，供大家参考。

　　2 技术性能及特点

　　高频开关频率结合脉宽调制(PWM)技术的研究和应用，使开关电源迅速发展。目前，开关频率提高到100—500kHZ左右，功率开关管器件已有纵向金属氧化物半导体场效应管 (vmosfct)、绝缘双极晶体管(IGBT)和其他新型器件等用于高频开关电源回路，进一步提高了开关频率及技术性能，使电源设备更小型化、轻量化。高频开关整流装置种类较多，其性能指标比以往的可控硅整流器和硅整流器等优越，其主要指标见表1。

　　3 高频开关整流装置原理和接线

　　直流系统的蓄电池充电装置根据负荷要求可为几十安至几百安，因高频开关模块目前生产的110V为5～30A，220V为5～20A，故充电装置要由多个模块并联组成，高频开关整流装置的直流系统框图见图l所示。

　　各个厂生产的高频开关模块元器件和内部接线有少量差异，但其原理是相似的，现以一个比较典型的模块原理框图见图2为例介绍如下：

　　模块由交流输入单元、DC/AC逆变单元、直流输出单元和控制监测单元等组成。交流输入单元由所用电380/22OV输入经防御雷击或其他高压冲击的抑制尖峰电压和滤波的阻容保护器，经三相全波整流器输出电压经滤波器后变成直流，某些单位在直流侧装设电容器和非线性电阻，再次防止交流侧输入的过电压，保证DC/AC逆变单元的元器件免受损坏及干扰信号不进入直流侧，同时也可抑制高频电源对电网交流侧的干扰。DC/AC高频逆变单元将直流变为高频交流电。逆变器的高频开关由脉冲调制电路输出信号控制，输出高频方波或正弦波电位，接到高频变压器的输入侧，高频变压器铁芯为铁氧体或非晶体制成，有很好的高频传递特性、效率高、体积小，变压器输出经整流桥和滤波器等组成的直流输出单元后输出平稳直流。