| 摘要：针对淮北发电厂一、二期直流电源系统长期运行存在的问题，分析直流系统改造的必要性，详细说明高频开关电源性能特点、高频开关电源模块工作原理及PWM工频变换技术，并介绍了淮北发电厂利用高频开关电源对原直流电源的改造典型方案。 |
四、智能高频开关整流模块工作原理
高频开关整流模块在国内外各控制电源领域里已得到应用，在内部执行电路各有差异，但其工作原理及控制逻辑大经相同。其原理框图如下(见图1)
图1高频开关电源模块原理框图
交流输入单元由两路交流380V输入，经高压冲击的抑制尖峰电压设备和滤波阻容保护器等组成，三相全桥整流器输出电压经工频滤波后变成直流;经过DC/AC高频逆变单元，在PWM脉宽调制电路作用下将直流变成交流高频脉冲电压;高频变压器将输人的高频交流脉冲电压降压处理，经过LC滤波、EMI滤波后输出平稳直流。
PWM脉宽调制电路及部分软开关谐振回路，根据电网和负载的变化，自动调节调频开关的脉冲宽度和移相角，使输出电流、电压在各种运行情况下保持稳定输出。高频开关模块中的高频变压器铁芯采用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、无嗓音，变压器输出再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。
微机监控模块:是系统控制灵魂环节，微处理器CPU为核心构件，由液晶显示器或CRT显示。采集交流输人电源、直流母线、充电装置和蓄电池寄信息，实现以下功能:
（1）按蓄电池充放电程序自动控制充放电过程，实现预定充电程序控制运行;长期浮充电运行后，自动启动充电程序控制;交流失电恢复后，自动启动充电程序方式控制。
（2）显示直流系统的运行状态及故障和异常信号报警。
（3）设运行状态和报警信号的标准通讯接口R5485等，实现遥信、遥测、遥控、遥调和自俭功能。
（4)实现直流系统的电压、电流监测、绝缘故障监测及蓄电池温度补偿和内电势测量等。
微机监控模块满足蓄电池充放电程序功能及保证模块均流的功能是必要的，而直流母线绝缘监察和电压监视功能是否设置，目前有三种做法:
（1）充电装置具备全部功能，直流系统仍保留原专用装置。
（2）充电装置具备全部功能，直流系统不另设专用装置。
（3）充电装置不设直流母线的绝缘、电压和电流测量及蓄电池温度补偿和内电势测量功能，由原专用装置完成。
五、直流系统改造方案介绍
我厂根据其配置的蓄电池容量和直流系统负荷的要求(直流系统设计电流容量为180A)，采用双屏独立设计，互为备用，选用高频开关模块为220V、20A;采用N+l备份方式，故充电、浮充电装置采用9个模块并联组成，自动均流措施。当其中有一个模块故障时，装置发出报警信号，这时负载由另外N个模块均流负担，不影响正常供电;微机监控模块满足蓄电池充放电程序功能、保证模块均流的功能和电压监视功能，根据直流负荷分配情况，先进行二期直流系统改造，然后进行一期直流系统改造，使之互为备用，可实现系统不停电改造。
本次二期直流系统改造拆除二期直流蓄电池组、二期浮充电装置、二期短冲装置，安装新的蓄电池组和两块直流负荷屏，启用老厂公用短冲装置，作为新的二期蓄电池组浮充装置使用，把原接入二期直流母线的所有负荷转移到新安装的两块直流负荷屏，改造完成后，一、二期直流系统母线经过刀闸切换实现互联，保证了网控直流系统安全、可靠运行。
由图2所示交流电源分别由两路引人，一投一备，互为备用，互为电气闭锁。直流输出由9个整流模块并列输出。蓄电池组与动力母线通过一只断路器接至直流输出口，控制母线通过自动调压后，保证控制母线电压在220V±5%范围内。在正常运行情况下，由一路交流电源提供整流模拟输入电源，另一路交流作为备用电源，当投入的交流电源故障时，故障的交流电源自动退出，备用交流电源自动投人，保证了交流供电的连续性。高频整流模块将交流电源经过高频脉宽调制整流，提供稳定可靠的直流电源，另一方面保证电池组的浮充电。当两路交流电源同时失电时，蓄电池组则作为备用电源提供220V操作电源，保证各控制、保护系统在交流电源故障时的操作电源和信号电源的供电连续性和可靠性。信息传输接口与NCS监控系统通信，采用标准的通信规约R5485。同时保留4点硬接线报警点。
图2 高频开关整流装置直流系统框图
六、小结
采用智能高频开关整流装置后，结构布局合理，层次分明，监控系统更加完善，可实现在线参数设置和查看故障信息报告;运行时性能稳定，效率高、可靠性高，大大减少了维护量。同时简化了220kV直流母线接线方式，使运行人员操作更加简便、快捷。也为升压站的安全奠定基础，保证了我厂其它机组的安全、稳定、经济运行。
责任编辑：小柯
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