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一种多路输出隔离驱动电路及其在短路限流器中的应用

作者:时间:2013-10-09来源:网络收藏

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/258497.htm

1引言

电力电子技术的迅猛发展,使得电力电子装置的应用越来越广泛。目前,在电力电子装置中,在需要隔离电源的地方,均设置独立的包括原、副边电路的整套工作电源,电路复杂,效率低,体积大,成本高,可靠性低;有些电力电子装置使用带有电压泵的专用单电源驱动电路,可以省掉复杂的多路隔离辅助电源,但由于这种专用电路的局限性,不能适用于高电压、大功率和其它有特殊需要的场合。文献[1]提出的用于电力电子装置的多路输出隔离电源驱动电路,采用了分布式供电方式,使用一套主电路就可以产生多组彼此隔离的副边电压,和其他形式的电源相比,在输出功率和输出路数相等的情况下,具有体积小,重量轻,效率高,可靠性高等显著优点。而且由于采用具有独立磁路的副边绕组的变压器,副边绕组个数也就是输出隔离电源的路数的增减非常方便,特别是当输出隔离电源的路数较多时,该电源的优势就更为明显。

文献[2]提出的三相桥式固态短路故障限流器,适用于电压等级较高的电网,电路如图1所示,为了增加耐压等级,电路中各晶闸管均采用多个串联的形式,增加了隔离输出路数,本文将隔离电源应用于该限流器中,实验结果验证了电路工作的可靠性。



图1三相桥式固态短路故障限流器

2系统结构

多路输出隔离电源驱动电路如图2所示,它利用一组公用的交流母线,在主电路需要辅助电源的地方进行隔离变换并经整流,滤波,稳压后变成所需要的直流电压。分布式供电方法解决了多路隔离输出的困难,并且在实际电路中它与供电对象之间可以靠得很近,减小了被干扰的机会。隔离变压器的绝缘电压也可以做得比较高,原副边的分布电容比较小。



图2多路输出驱动电路供电方式

3工作原理

驱动电路的结构框图如图3所示。虚线框1内为整流及线性稳压电路,虚线框2内为具有强触发的驱动电路。



图3驱动电路的结构框图

3.1等效电路

等效电路如图4所示。其中Lm为变压器原边激磁电感,变压器变比为1:N,is为高频方波电流源,Vo为变压器输出电压,io为变压器输出电流。由于变压器原边绕组只有一匝,所以有

Lm=(1)

当占空比D=0.5时,变压器的工作波形如图5所示。



图4变压器等效电路



图5变压器工作波形

[t0-t1]阶段,Vo为高电平,iL线性上升,其增量为

ΔiL1=dt=(t1-t0)=DT=(2)

[t1-t2]阶段,Vo为低电平,iL线性下降,其增量为

ΔiL2=-ΔiL1=-(3)

输出电流为

io=(4)

3.2线性稳压及电路

由于供电电源是电流源信号,稳压电路采用了并联型线性稳压方式,电路如图6所示。R1起限流作用,R2,R3,R4和Z1组成稳压电路,Z1采用TL431精密稳压管,R5,V1和S1组成电路,当输入电流过大时,V1导通,S1栅极为高电平而导通,从而限制了流过Z1的电流,保护了后级电路。



图6线性稳压及电路

3.3

如图7所示。当输入下降沿到来时,由于电容两端电压不能突变,点2电位变为低电平,输出强触发脉冲,下降沿结束后,电容开始充电,点2电位上升,当V2>Vref时,强触发结束。强触发宽度τ按式(5)计算。

τ=-(R1+R2)C1ln(5)

式中:V1O为电容开始充电时点1电压;V1C为比较器翻转时点1临界电压。



图7


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