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【摘要】简要地介绍了矸石热电厂在设计中直流系统中采用的高频开关设备并将可控硅整流装置与高频开关整流装置作比较，探讨高频开关电源在直流系统的应用。
【关键词】 直流系统 可控硅整流 高频开关电流
直流系统在正常情况下为机组继电保护、自动装置、UPS备用、事故照明电源；汽轮机的直流油泵，热工保护及自动控制等提供重要负荷的电源。当发生交流电源消失事故下为事故照明、交流不停电电源提供直流电源。直流系统可靠与否对发电厂和变电所的安全起着至关重要的作用，是安全运行的保证。
一.矸石热电厂直流系统的运行方
1.直流母线额定电压230V±5V，.新老直流系统为单母线运行方式。
2.一期直流系统和二期直流系统独立运行，各有一组蓄电池组。一期直流系统有2台可控硅充电装置，二期直流系统有1台高频开关充电装置。
3.直流系统正常运行时，#1蓄电池组及#1、#2硅整流装置分别固定放在直流Ⅰ母线（#1硅整流装置运行，#2硅整流装置备用）；#2蓄电池组及一套高频开关直流操作电源成套装置放在新直流系统。新老直流系统暂为独立运行状态。
4.当运行中高频开关装置发生故障需要停用时，则由其所带的蓄电池组为其所在的直流母线提供直流电源。
5.正常情况下，投入运行的蓄电池组以浮充电的方式运行，高频开关除供给正常的负荷电流外，同时还以（10-20mA/AHX - 蓄电池安时数，该值是决定高频开关是否由浮充转为均充的条件之一）很小的电流向一期蓄电池组充电，以补偿蓄电池组的自放电损耗。
6.高频开关装置并入系统后，除供给正常直流负荷电流外，还可以对运行中的蓄电池组进行浮充电和补充电，具体操作如下：
（1）、高频开关装置刀闸合于“至#2蓄电池组”侧（包括浮充和均充位置），可对并入系统的蓄电池组进行浮充电和均充电。
二.高频开关的组成
矸石热电厂现在使用的高频开关电源整流系统比较老式直流系统的最大区别是模块化配置，高频开关直流电源系统根据功能可划分为：充电屏、馈电屏以及蓄电池组等基本部分组成，其中充电屏由监控模块单元和整流模块组成。.整流单元采用模块化设计，容易安装，采用自动均流技术，可根据用户容量需求灵活配置整流模块数量。监控模块采用液晶触摸屏技术，界面直观，信息数据全面，操作简便。
三.简单分析各个部分的工作原理和功能
1.高频开关工作原理：三相三线交流电380VAC经三相整流桥整流后变成脉动的直流，在滤波电容和电感组成的LC滤波电路的作用下，输出约520VDC（2.34X220）左右的直流电压，再逆变为高频电压并整流为40KHZ的高频脉宽调制脉冲电压波，最后经过高频整流，滤波后变为220VDC的直流电压，经隔离二极管隔离后输出，一方面给蓄电池充电，另一方面给直流负载提供正常工作电流。充电模块内部有监控板能监视、控制模块运行情况。由于充电模块本身具有CPU，充电模块也可以脱离监控模块独立运行。
2.监控模块：进行系统管理，主要为电池管理和后台远程监控，对下级智能设备实施数据采集并加以显示。
3.蓄电池组：作为全厂直流系统的后备电源，在充电模块停止工作时，蓄电池无间断的向直流母线送电。
四.高频开关系统性能特点
1.安装维护操作简单 ，模块化设计，易于系统的安装和日常維护。
2.宽交流输入电压范围，输入电压范围可达342V～437V
3.大容量高效率 ，可根据用户的需求灵活配置整流模块数量，各模块自动均流；模块采用高频开关技术，系统效率高于91%。
4.完善的保护报警功能，系统提供交流过欠压、直流输出过压过流及短路保护，交流输入过欠压和短路保护故障解除后可以自动恢复；提供输出欠压告警功能，并有远程告警功能。
5.N+1并机冗余，模块冗余并联，提高系统的运行可靠性。
6.小输入电流谐波，高于行业标准谐波电流含有率不大于30%的要求，电网污染小。
7.智能化电池管理， 系统具有温度补偿、电池欠压保护、限流充电、定时均充等功能，对蓄电池实现智能化自动管理，保证电池的使用寿命。
8.“四遥”功能，网络化设计， 系统具有远程通讯功能，可实现远程监控。
9.智能监控单元，系统配置智能监控单元，操作简便，界面友好，可实时查看各模拟量和开关状态量，根据现场设置各系统参数，并可翻阅故障报警历史记录。
五.高频开关整流装置与传统可控硅整流装置在系统可靠性等方面的比较
传统可控硅直流充电装置当其发生故障时，需将整台充电装置退出运行后再进行系统的维护和检修，降低了系统的可靠性。而高频开关整流装置其充电模块是完全的模块化结构，在实际运行中，N+1个模块同时投运，自动均流，互为热备份。当系统中某一电源模块故障时，故障模块自动退出，非故障模块重新均流继续运行。故障模块可带电更换，无需整台充电装置停电，且作为N+1备份，可自动将备用模块投入，从而提高了系统的稳定性。
随着电力系统逐步采用阀控式铅酸蓄电池，对充电设备的要求越来越高：为了延长蓄电池的使用寿命；稳定和准确的蓄电池浮充电流，保证蓄电池不能被长时间过充电；尽可能减少安全阀动作次数。高频开关电源由于动作响应速度较快，即使电网电压变化±20%，也能保证浮充电流稳定，不会造成蓄电池过充电。高频开关电源直流输出端能承受长时间短路或多次短路冲击，且短路电流来会过冲。不足之处是：高频开关电源价格与常规微机直流电源价格相比有一定差距，而且负荷重时发热较厉害，需采用强迫风冷（温控）或自然冷却的方式。
六. 结束语
高频开关电源直流系统虽然价格比传统同类产品略高，但由于它在占用空间、备份方式和自动化程度以及优良的技术指标等方面的特点，仍具有良好的价格性能比和广阔的发展前景。
参考文献1高频开关在直流系统中的应用 卓乐友
【关键词】 直流系统 可控硅整流 高频开关电流
直流系统在正常情况下为机组继电保护、自动装置、UPS备用、事故照明电源；汽轮机的直流油泵，热工保护及自动控制等提供重要负荷的电源。当发生交流电源消失事故下为事故照明、交流不停电电源提供直流电源。直流系统可靠与否对发电厂和变电所的安全起着至关重要的作用，是安全运行的保证。
一.矸石热电厂直流系统的运行方
1.直流母线额定电压230V±5V，.新老直流系统为单母线运行方式。
2.一期直流系统和二期直流系统独立运行，各有一组蓄电池组。一期直流系统有2台可控硅充电装置，二期直流系统有1台高频开关充电装置。
3.直流系统正常运行时，#1蓄电池组及#1、#2硅整流装置分别固定放在直流Ⅰ母线（#1硅整流装置运行，#2硅整流装置备用）；#2蓄电池组及一套高频开关直流操作电源成套装置放在新直流系统。新老直流系统暂为独立运行状态。
4.当运行中高频开关装置发生故障需要停用时，则由其所带的蓄电池组为其所在的直流母线提供直流电源。
5.正常情况下，投入运行的蓄电池组以浮充电的方式运行，高频开关除供给正常的负荷电流外，同时还以（10-20mA/AHX - 蓄电池安时数，该值是决定高频开关是否由浮充转为均充的条件之一）很小的电流向一期蓄电池组充电，以补偿蓄电池组的自放电损耗。
6.高频开关装置并入系统后，除供给正常直流负荷电流外，还可以对运行中的蓄电池组进行浮充电和补充电，具体操作如下：
（1）、高频开关装置刀闸合于“至#2蓄电池组”侧（包括浮充和均充位置），可对并入系统的蓄电池组进行浮充电和均充电。
二.高频开关的组成
矸石热电厂现在使用的高频开关电源整流系统比较老式直流系统的最大区别是模块化配置，高频开关直流电源系统根据功能可划分为：充电屏、馈电屏以及蓄电池组等基本部分组成，其中充电屏由监控模块单元和整流模块组成。.整流单元采用模块化设计，容易安装，采用自动均流技术，可根据用户容量需求灵活配置整流模块数量。监控模块采用液晶触摸屏技术，界面直观，信息数据全面，操作简便。
三.简单分析各个部分的工作原理和功能
1.高频开关工作原理：三相三线交流电380VAC经三相整流桥整流后变成脉动的直流，在滤波电容和电感组成的LC滤波电路的作用下，输出约520VDC（2.34X220）左右的直流电压，再逆变为高频电压并整流为40KHZ的高频脉宽调制脉冲电压波，最后经过高频整流，滤波后变为220VDC的直流电压，经隔离二极管隔离后输出，一方面给蓄电池充电，另一方面给直流负载提供正常工作电流。充电模块内部有监控板能监视、控制模块运行情况。由于充电模块本身具有CPU，充电模块也可以脱离监控模块独立运行。
2.监控模块：进行系统管理，主要为电池管理和后台远程监控，对下级智能设备实施数据采集并加以显示。
3.蓄电池组：作为全厂直流系统的后备电源，在充电模块停止工作时，蓄电池无间断的向直流母线送电。
四.高频开关系统性能特点
1.安装维护操作简单 ，模块化设计，易于系统的安装和日常維护。
2.宽交流输入电压范围，输入电压范围可达342V～437V
3.大容量高效率 ，可根据用户的需求灵活配置整流模块数量，各模块自动均流；模块采用高频开关技术，系统效率高于91%。
4.完善的保护报警功能，系统提供交流过欠压、直流输出过压过流及短路保护，交流输入过欠压和短路保护故障解除后可以自动恢复；提供输出欠压告警功能，并有远程告警功能。
5.N+1并机冗余，模块冗余并联，提高系统的运行可靠性。
6.小输入电流谐波，高于行业标准谐波电流含有率不大于30%的要求，电网污染小。
7.智能化电池管理， 系统具有温度补偿、电池欠压保护、限流充电、定时均充等功能，对蓄电池实现智能化自动管理，保证电池的使用寿命。
8.“四遥”功能，网络化设计， 系统具有远程通讯功能，可实现远程监控。
9.智能监控单元，系统配置智能监控单元，操作简便，界面友好，可实时查看各模拟量和开关状态量，根据现场设置各系统参数，并可翻阅故障报警历史记录。
五.高频开关整流装置与传统可控硅整流装置在系统可靠性等方面的比较
传统可控硅直流充电装置当其发生故障时，需将整台充电装置退出运行后再进行系统的维护和检修，降低了系统的可靠性。而高频开关整流装置其充电模块是完全的模块化结构，在实际运行中，N+1个模块同时投运，自动均流，互为热备份。当系统中某一电源模块故障时，故障模块自动退出，非故障模块重新均流继续运行。故障模块可带电更换，无需整台充电装置停电，且作为N+1备份，可自动将备用模块投入，从而提高了系统的稳定性。
随着电力系统逐步采用阀控式铅酸蓄电池，对充电设备的要求越来越高：为了延长蓄电池的使用寿命；稳定和准确的蓄电池浮充电流，保证蓄电池不能被长时间过充电；尽可能减少安全阀动作次数。高频开关电源由于动作响应速度较快，即使电网电压变化±20%，也能保证浮充电流稳定，不会造成蓄电池过充电。高频开关电源直流输出端能承受长时间短路或多次短路冲击，且短路电流来会过冲。不足之处是：高频开关电源价格与常规微机直流电源价格相比有一定差距，而且负荷重时发热较厉害，需采用强迫风冷（温控）或自然冷却的方式。
六. 结束语
高频开关电源直流系统虽然价格比传统同类产品略高，但由于它在占用空间、备份方式和自动化程度以及优良的技术指标等方面的特点，仍具有良好的价格性能比和广阔的发展前景。
参考文献1高频开关在直流系统中的应用 卓乐友