一種取能送能裝置及高壓電子式直流斷路器的制造方法
【專利摘要】本發明涉及一種取能送能裝置及高壓電子式直流斷路器，本發明采用燈光源照射位于高電位的太陽能電池板，成功的把能量送到位于高電位的太陽能電池板，解決了高電位電源的高壓絕緣問題，又通過多級級聯耦合的低壓變壓器解決了為多級串聯的IGBT提供驅動回路電源的問題以及IGBT級間的絕緣耐壓問題。本發明為高壓電子式直流斷路器的工程化應用創造了條件。
【專利說明】一種取能送能裝置及高壓電子式直流斷路器
【技術領域】
[0001]本發明涉及高壓直流輸電【技術領域】，特別是為高壓直流設備供電的裝置，以及采用這種裝置的一種高壓電子式直流斷路器。
【背景技術】
[0002]高壓電子式直流斷路器有高壓直流隔離開關、輔助電子式開關及主電子式開關等幾部分組成(見圖1)。其中輔助電子式開關及主電子式開關是有多級IGBT串聯而成。對于200kV以上的直流系統，電子式開關的對地絕緣電壓要求很高，且高壓電子式直流斷路器在正常工作情況下，兩端是直通的，兩端電壓為零，而且主回路中流過的電流是直流電，無法通過感應式互感器取得能源，因此電子式開關的取能送能是高壓電子式直流斷路器能否工程化應用的關鍵。盡管在理論上采用高壓送能變壓器可以實現高電位電子開關的送能取能問題，事實上，對于高電壓的送能變壓器而言，其一，要求其對地絕緣電壓非常高，對于直流200kV的直流系統而言，其對地絕緣耐受電壓就達400kV以上；其二，由于高電位電子開關中IGBT需要的驅動能量并不大，這就決定了送能變壓器是小容量且耐高壓的特性，但是對于這種小容量耐高壓的送能變壓器而言，其制造難度非常大，而且成本極高，目前，沒有廠家愿意生產這種價值不高而制造難度非常大的高壓送能變壓器。
[0003]對于其它位于高電位的高壓電子式設備，也存在取能送能的問題。所以，現在亟需一種為高壓直流電子設備供電的取能送能裝置。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是提供一種為高壓電子設備供電的取能送能裝置，用以解決位于高電位的直流電子設備取能送能困難的問題。另外，本發明也提供了一種利用上述取能送能裝置的高壓電子式直流斷路器。
[0005]為實現上述目的，本發明的方案包括:
[0006]一種取能送能裝置，包括太陽能電池板和用于為高壓直流電子設備送電的變流裝置，以及獨立于太陽能電池板、用于照射太陽能電池板的燈光源，太陽能電池板輸出連接變
流裝置。
[0007]所述變流裝置為DC/DC裝置。
[0008]所述變流裝置為DC/AC-變壓器-AC/DC裝置，變壓器為多級串聯結構:第一級變壓器原邊連接DC/AC單元的輸出端，第一級變壓器副邊連接第二級變壓器原邊，依次類推，后一級變壓器原邊連接前一級變壓器副邊；各級變壓器的副邊均接設有輸出端子，各級輸出端子均連接對應的AC/DC單元。
[0009]DC/AC單元輸出端也接設有對應的輸出端子。
[0010]一種高壓電子式直流斷路器，其輔助電子式開關和主電子式開關均由至少兩個閥段串聯構成，每個閥段由至少兩個IGBT串聯而成，每個閥段對應設有一個取能送能裝置，取能送能裝置包括太陽能電池板和用于為IGBT送電的變流裝置，以及獨立于太陽能電池板、用于照射太陽能電池板的燈光源，太陽能電池板輸出連接變流裝置；所述變流裝置為DC/AC-變壓器-AC/DC裝置，變壓器為多級串聯結構:第一級變壓器原邊連接DC/AC單元的輸出端，第一級變壓器副邊連接第二級變壓器原邊，依次類推，后一級變壓器原邊連接前一級變壓器副邊；各級變壓器的副邊均接設有輸出端子，各級輸出端子均連接對應的AC/DC單元。
[0011]DC/AC單元輸出端也接設有對應的輸出端子和AC/DC單元。
[0012]本發明采用燈光源照射安裝于高電位的太陽能電池板(燈光源獨立于高電位的太陽能電池板，可以設置在地上)，將能量送到高電位的太陽能電池板，太陽能電池板輸出直流電，通過變流裝置為電子設備供電。本發明不是采用高壓送能變壓器從其他電位(如地電位)送能到高壓直流電子設備的高電位，而是采用光輸送能量替代了之前的電氣耦合關系，所以根本不存在送能變壓器系統與高壓系統之間的絕緣問題。
[0013]變流裝置可以采用DC/DC裝置，這種情況適合于單個電子設備，如單個IGBT。
[0014]進一步的，對于具有多個IGBT串聯結構的電子設備，變流設備采用了 DC/AC-變壓器-AC/DC結構，太陽能電池板輸出的直流電源通過DC/AC單元轉換為低壓交流電源，交流電源再通過多級串聯的低壓變壓器和對應的AC/DC單元，成功的把能量供給串聯的每一級IGBT (即IGBT的驅動回路)。多級變壓器結構保證了多個IGBT之間的級間絕緣(絕緣容易分配和實現)與隔離。
[0015]如圖2，各級變壓器的副邊均接設有輸出端子，各級輸出端子均連接對應的AC/DC單元，所述對應方式為:各級變壓器從前級到后級排列方向與各IGBT的串聯排列方向一致，保證IGBT級間絕緣等級均勻。
[0016]本發明的取能送能裝置用于高壓電子式直流斷路器，取代高壓送能變壓器，大大降低了高壓電子式直流斷路器的成本。而且，各級變壓器與各IGBT相對應，便于實現整個設備的模塊化。采用本發明所述的太陽能供電模式，成本低，實現容易，為高壓電子式直流斷路器的應用鋪平了道路。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1是高壓電子式直流斷路器一次系統的拓撲結構圖；
[0018]圖2是高壓電子式直流斷路器的送能取能裝置原理圖；
[0019]圖3是送能取能裝置的一種實施方式。
【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖對本發明做進一步詳細的說明。
[0021]取能送能裝置實施例
[0022]如圖3，一種取能送能裝置，包括安裝于高壓直流電子設備所在高電位的太陽能電池板和用于為高壓直流電子設備送電的變流裝置，以及獨立于太陽能電池板、用于照射太陽能電池板的燈光源，太陽能電池板輸出連接變流裝置。變流裝置可以采用DC/DC裝置等電力電子電源。高壓直流電子設備為IGBT、晶閘管等設備，為它們供電即是指為IGBT、晶閘管等設備的驅動回路供電。本實施例的情況適合于單個電子設備，如單個IGBT。
[0023]燈光源可以設置在地面上，燈光源與太陽能電池板保持一定的安全距離，以實現地電位與高電位電子開關之間的高電壓隔離。并采取措施保證地電位的光源直接照射到太陽能電池板上，以提高光源的轉換效率。
[0024]如圖2提供了 一種為高壓電子式直流斷路器供電的取能送能裝置，高壓電子式直流斷路器的輔助電子式開關和主電子式開關均由至少兩個閥段串聯構成，每個閥段由至少兩個IGBT串聯而成。以圖2為例，每個閥段由四個IGBT(前一個閥段:1V1、1V2、1V3、1V4 ;后一個閥段:2V1、2V2、2V3、2V4)串聯而成，每個閥段對應設有一個取能送能裝置，取能送能裝置包括太陽能電池板和用于為IGBT送電的變流裝置，以及獨立于太陽能電池板、用于照射太陽能電池板的燈光源，太陽能電池板輸出連接變流裝置；變流裝置為DC/AC-變壓器-AC/DC裝置，變壓器為多級串聯結構的多個變壓器:第一級變壓器原邊連接DC/AC單元的輸出端，第一級變壓器副邊連接第二級變壓器原邊，依次類推，后一級變壓器原邊連接前一級變壓器副邊；各級變壓器的副邊均接設有輸出端子，各級輸出端子均連接對應的AC/DC單元。
[0025]DC/AC單元輸出端也接設有對應的輸出端子和AC/DC單元，實現三個變壓器為4個IGBT供電。上述變壓器均為低壓變壓器。
[0026]圖2中主電子開關只有兩個閥段串聯組成，每個閥段有4個IGBT串聯組成。實際上電子開關可能有更多的閥段組成，每個閥段有數個IGBT串聯組成。
[0027]關于高壓電子式直流斷路器的實施例，由于在以上實施例中已經涉及，不再贅述。
【權利要求】
1.一種取能送能裝置，其特征在于，包括太陽能電池板和用于為高壓直流電子設備送電的變流裝置，以及獨立于太陽能電池板、用于照射太陽能電池板的燈光源，太陽能電池板輸出連接變流裝置。
2.根據權利要求1所述的一種取能送能裝置，其特征在于，所述變流裝置為DC/DC裝置。
3.根據權利要求1所述的一種取能送能裝置，其特征在于，所述變流裝置為DC/AC-變壓器-AC/DC裝置，變壓器為多級串聯結構:第一級變壓器原邊連接DC/AC單元的輸出端，第一級變壓器副邊連接第二級變壓器原邊，依次類推，后一級變壓器原邊連接前一級變壓器副邊；各級變壓器的副邊均接設有輸出端子，各級輸出端子均連接對應的AC/DC單元。
4.根據權利要求3所述的一種取能送能裝置，其特征在于，DC/AC單元輸出端也接設有對應的輸出端子。
5.一種高壓電子式直流斷路器，其輔助電子式開關和主電子式開關均由至少兩個閥段串聯構成，每個閥段由至少兩個IGBT串聯而成，其特征在于，每個閥段對應設有一個取能送能裝置，取能送能裝置包括太陽能電池板和用于為IGBT送電的變流裝置，以及獨立于太陽能電池板、用于照射太陽能電池板的燈光源，太陽能電池板輸出連接變流裝置；所述變流裝置為DC/AC-變壓器-AC/DC裝置，變壓器為多級串聯結構:第一級變壓器原邊連接DC/AC單元的輸出端，第一級變壓器副邊連接第二級變壓器原邊，依次類推，后一級變壓器原邊連接前一級變壓器副邊；各級變壓器的副邊均接設有輸出端子，各級輸出端子均連接對應的AC/DC單元。
6.根據權利要求5所述的一種高壓電子式直流斷路器，其特征在于，DC/AC單元輸出端也接設有對應的輸出端子和AC/DC單元。
【文檔編號】H03K17/567GK103647537SQ201310409691
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年9月10日 優先權日:2013年9月10日
【發明者】姚為正, 張建, 何青連, 馬俊民, 李生林, 張學成, 常忠廷, 秦偉偉 申請人:許繼電氣股份有限公司