开关电源变压器范文第1篇

【关键词】变压器耦合并联型；开关电源；检修

彩色电视机的电源系统包括开关稳压电源和行输出变压器脉冲整流电源两大部分。开关稳压电源具有效率高、重量轻、稳压范围宽、稳定性和可靠性高、易于实现多路电压输出和遥控开关等优点。按稳压控制方式分调宽式和调频式，按开关变压器与负载的连接方式分为串联型和并联型，按振荡启动方式分为自激式和他激式。不同类型的开关电源电路，工作方式不同，在电路结构上会有较大的差异。而且开关电源电路的损坏在彩电维修中占有很大的比例。现具体讨论变压器耦合、并联输出、自激式、调宽稳压型开关电源的检修注意事项和检修方法。

一、检修注意事项

由于开关电源工作在高电压、大电流的情况下，所以为了实现安全、快速的检修，必须注意以下几点：

1、为了避免事故发生，检修时必须才取必要的措施。在被检测电源输入端外接1:1隔离变压器，将检修整机与电网火线隔离开来。另外最好把工作台铺上绝缘胶垫。

2、检修时应注意人身、仪器的安全。由于“热底板”存在着与电网火线相通的可能，因此应注意电源部分“热底板”和“冷底板”的区域范围。

3、市电输入回路的延时熔丝管或供电回路的保险电阻烧坏，不能采用导线短接的方法进行检修，以免扩大故障范围。

4、开关电源未起振时，大部分彩电的300V供电的滤波电容会在关机后存储一定的电压，必须先将存储的电压泄放掉后再检修，以免损坏测量仪表或扩大故障范围。

5、检测开关电源不同部位的电压时，要选择好接地线。即测开关电源初级部分的关键点电压时，应选择300V供电的滤波电容负极为“地”，而测开关电源输出端电压时，应该以高频调谐器外壳或与其相通的部位为“地”，否则会导致所测电压不准。

6、开关管击穿后，必须检查故障确定原因后再通电试机，以免更换后的开关管再次击穿。

7、检修过压保护电路动作的故障时，不能轻易脱开保护电路进行检修，以免扩大故障范围。

8、需要暂时断开负载，以判断故障是在负载的行输出级还是在开关电源部分时，必须在开关电源的输出端接上一个假负载才能开机。假负载需接在B＋电压的滤波电容两端或B＋供电的整流管负极与地之间，而不能接在B＋整流管正极与地之间。当采用断开稳压电路检修时，应在交流电压输入端串接一个100W灯泡降压，防止输出电压过高而烧坏元件。

二、检修时的检测要点

不同类型的开关电源电路，由于工作方式的不同会在电路结构上有较大差异，但基本工作原理和方框结构比较相近，检测要点也基本相同。

1、输入端“交～直变换”的检测要点

输入端的“交～直变换”是指220V输入回路、整流、滤波这部分电路，它的任务是把220V的交流电压变换成直流电压，输送到开关管的集电极。因此，通过检测开关管集电极上有无250～340V左右的直流电压，来判断这部分电路工作是否正常。若此电压为零，表明电路出现断路故障，应先对其进行检修，使其达到正常后，才能检修其他电路。

2、开关振荡电路的检测要点

开关振荡电路是开关电源的关键部位，它包括开关变压器（主要是初级绕组和正反馈绕组）、开关管、启动电路和正反馈电路。

（1）开关振荡电路是否起振的判断方法如下：

1）直流电压检测法：检测开关管基极有无0.1～0.2V的负电压，有负电压即表示已经起振。

2）“dB”电压检测法：用万用表的dB挡检测开关管基极或集电极有无dB电压，有dB电压表示已经起振。如万用表没有dB挡，可在表笔上串联一个0.1μF/400V的无极性电容后，用交流电压挡去测量。

3）示波器观察法：用示波器观察开关管基极或集电极有无开关脉冲信号。注意：用示波器检测时，必须在220V输入端加接1:1隔离变压器。

（2）若通过以上检测确定开关振荡电路没有起振，则应重点检查以下电路：

1）启动电路是否开路。检查方法十分简单，用万能表的直流挡位测量开关管的B极，在开机瞬间如开关管B极电压有跳变则说明启动电路正常，如果按动开关时表笔没有摆动则说明启动电路开路了。

2）正反馈电路中有无元件开路或短路。检修时，只要对正反馈回路中的阻容元件测量或采用代换法就可以查找出故障根源。

3）由取样绕组、取样比较、误差放大和脉冲宽度调节电路组成的稳压电路是否有故障。必要时可暂时断开稳压控制电路，使振荡器单独起振。

4）保护电路是否有故障，必要时可断开保护电路。

3、输出端“交～直变换”的检测要点

输出端的“交～直变换”是指开关变压器次级绕组输出的脉冲电压经整流、滤波后形成的直流输出电压。一般开关电源有多路直流输出电压，检测各路输出的直流电压值，可以判断开关电源的工作是否正常。

4、稳压控制电路的检测要点

稳压控制电路一般包括取样绕组、取样电路、基准电压、比较放大、误差放大和脉冲控制电路几个部分。它的任务是通过自动调整开关管的导通时间，从而调整高频脉冲的占空比，使输出电压稳定在负载所要求的电压值上。检测稳压控制电路的方法是用万用表检测输出端的直流电压，然后微调稳压电路中的可调电阻，看输出端的电压能否变化，能否重新稳住，从而判断整个稳压电路中是否正常。

三、常见故障的检修方法

1、保险丝熔断

开机就烧保险丝，且烧断的保险丝内部呈现出黑色烟雾状，表明电路中有严重的短路性，且一般都发生在开关电源本身，这时应检查消磁电路、整流、滤波电路或是开关管等重要元件是否被击穿了；如果烧断的保险丝还呈透明状，通常是电流过载而造成的，多数为行输出有短路性故障。

维修方法：先采用串联灯泡法简捷地判断出是开关电源本身故障还是行输出电路的问题：在交流输入端串入一个100w／220v的灯泡，开机观察现象。如果在正常情况下，接通电源后，灯泡会瞬间很亮，随后变成暗光；如果灯泡没有发光，则说明是保险丝或是电源开关损坏；如果灯泡在瞬间很亮后就再没有发光了，则表明消磁之前的电路正常，应把重点放到整流以后的电路；如果灯泡长时间保持很亮，则说明电源部分有短路性故障，应着重检查整流电路和稳压电路；如果灯泡亮了一下，随后又变得较亮，则很大可能是行负载有短路，这时可对行输出电路进一步检查。

如果判断出是开关电源本身故障。先用观察法检查电路上有没有烧焦或是炸裂的元件，闻一闻有没有异味。经看，闻之后，再用万用表进行检查。首先测量一下电源输入端的电阻值，若太小，则说明后端有局部短路现象，然后分别测量四只整流二极管正、反向电阻和限流电阻的阻值，看其有无短路或烧坏；然后再测量一下电源滤波电容是否能进行正常充放电，再就测量一下开关管是否击穿损坏。需要说明的一点是：因是在路测量，有可能会使测量结果有误，造成误判。因此必要时可把元器件焊下来再进行测量。

2、无直流电压输出

如果保险丝是完好的，在有负载的情况下，各级直流电压无输出。这种情况主要是以下原因造成的：电源中出现开路，短路现象，过压，过流保护电路出现故障，振荡电路没有工作，电源负载过重，高频整流滤波电路中整流二极管被击穿，滤波电容漏电等。

维修方法：首先，用万用表测量开关管集电极有无300V直流电压，若没有应往前查交流输入，保险丝、整滤波等电路是否正常；若集电极电压正常，则检查开关管b极电压。测开关管b极电压或者在关机瞬间，用指针万用表R×lΩ挡，黑笔接b极，红笔接整流滤波电容负极（热地），听电源有启动声音，说明电源振荡电路正常，仅缺乏启动电压，是启动电阻开路或铜皮断。若无启动声，在测be结后，迅速将表转到电压档，测c极电压是否快速泄放。若是，说明开关管及其放电回路均正常，正反馈电路存在故障，包括反馈电阻、电容、续流二极管、正反馈绕组及其开关管故障。若c极电压仍不泄放，说明开关管及其回路有开路故障或b极有短路接地故障。

3、有直流电压输出，但输出电压过高

这种故障往往来自于稳压取样和稳压控制电路出现故障所致。在开关电源中，直流输出、取样电阻、误差取样放大管、光耦合器、脉冲控制电路等电路共同构成了一个闭合的稳压控制环路，任何一处出问题都会导致输出电压升高。

维修方法：由于开关电源中有过压保护电路，可以通过断开过压保护电路，使过压保护电路不起作用。用分割法以稳压环路中的光耦为分水岭，对电路实行分割，确定故障范围。将光耦件热地端的两控制脚短路，观察B＋变化，B＋严重下降或停止输出，说明热底板部分正常。故障点在B＋取样电路及光耦；变化不明显或无变化，说明热底板部分有故障，要仔细检查此部分的脉冲控制电路。检查脉冲控制电路可采用调整交流电压法：用交流调压器调整交流输入电压，监测+B输出电压。然后测脉宽调整电路中各级三极管的b、e、c极电压、光耦端子间压降变化，看其是否与稳压原理相符或变化趋势一致。测到某一点与稳压原理应得值相反，说明被测点的这一级有故障，应逐一检查相关元件。注意振荡定时电容容量下降也会使输出电压过高。

对于具体的开关电源电路故障现象，可因故施修、因机施修，灵活掌握，采用不同的检修方法和步骤，以达到准确、快速、高质量地完成检修任务为目的。无论采取何种方法和步骤，原则是不能造成稳压电路开路、开关管失控，引起开关电源输出电压升高，造成大面积元件损坏，反而将故障扩大。如果掌握了开关电源各电路和元件发生故障的规律，就能够迅速地排除各种故障。

参考文献

[1]章夔.电视机维修技术[M].北京:高等教育出版社,2004.

[2]詹新生.彩色电视机检修与技能实训[M].北京:化学工业出版社,2008.

[3]梁建华.电视机维修技术[M].北京:中国劳动社会保障出版社,2008.

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开关电源变压器范文第2篇

关键词 CUK直直变换器 直直变换器 直流开关电源 应用

中图分类号：TM46 文献标识码：A

电源是现代生活必需品，衣食住行离不开电源，文化娱乐、办公学习、科学研究、国防建设、交通运输都离不了电源。计算机、电视机、X光机等虽然也是打开开关就能工作，但是这些机器里面都已经做了电能变换处理，将正弦的交流市电转换成各自需要的直流电、高压电、脉冲电。另外用蓄电池经过电能变换可获得电能。卫星、飞行器，把太阳能收集起来，再经过电能变换获是需要的各种电能来维持长期运行。近年来，通信技术发展迅速，通信产品日趋小型化、绿色化，这对其供电模块，即通信电源模块，提出了越来越高的要求。通信电源模块的发展趋势为高效率、高功率密度、高可靠性，与此同时，它还要有良好的动态性能和适应宽输入范围的能力，这些对通信电源模块的设计提出了很大的挑战，尤其是宽输入范围。由于通信电源模块大多数时间工作在额定电压下，因此保证额定输入电压时的高效率十分重要，它是高功率密度和高可靠性的保障。针对宽输入电压范围，选择合适的电路拓扑十分重要。Buck 型拓扑结构的变换效率最高点一般在输入电压较低时，而Boost 型则恰恰相反，因此很难在额定输入电压时取得最高的效率。

1直直变换器概述

1.1直直变换器源头

要想探究变换器的源头，我们就要先来了解一下开关电源的分类。现代开关电源分为直流开关电源和交流开关电源两类，前者输出质量较高的直流电，后者输出质量较高的交流电。开关电源的核心是电力电子变换器。电力电子变换器是应用电力电子器件将一种电能转变为另一种或多种形式电能的装置，按转换电能的种类，可分为四种类型：直流-直流变换器，它是一种直流电能转换成另一种或多种直流电能的变换器，是直流开关电源的主要部件；逆变器，是将直流电转换为交流电的电能变换器，是交流开关电源和不间断电源UPS的主要部件；整流器，是将交流电转换为直流电的电能变换器；交交变频器，是将一频率的交流电直接转换为另一种恒定频率或可变频的交流电，或是将变频交流电直接转换为恒频交流电的电能变换器。这四类变换器可以是单向变换的，也可以是双向变换的。单向电能变换器只能将电能从一个方向输入，经变换后从另一个方向输出；双向电能变换器可实现电能的双向流动。近些年还有人提出一种新颖的四开关Buck-Boost 变换器及其控制策略，该变换器由Buck变换器和Boost变换器级联等效而成，其可以将宽范围的输入电压高效率变换到额定电压附近，这样对后级变换器而言输入就是一个窄范围，从而保证了后级变换器的优化设计；与此同时，四开关Buck-Boost变换器的滤波工作模式还保证了额定输入电压附近效率的最高。之后，推导出输入与输出电压关系式和电感电流纹波理论值。设计并制作出样机，经实验证明理论分析的正确性，并给出详细的实验数据，包括MOSFE T驱动时序、漏源极波形、电压纹波、输入与输出电压关系验证表和开关占空比与主电路效率关系曲线图。它以TI的MSP430F6638芯片为控制核心，主电路以四开关单电感Buck-Boost结构为拓扑，采用同步整流控制，外扩驱动电路和电压、电流检测电路。MOSFET驱动信号是由430片内两个PWM 模块发出的四路PWM 波提供，通过430片内12位ADC采集输入电压、电流和输出电压、电流，通过数字PI 算法来调节PWM 占空比即可实现电源的恒压、恒流输出和恒定功率输出。系统外接了键盘和液晶屏可进行人机交互。另外其通信端口可以和其它设备进行通信，可根据系统要求进行电源参数设定。高效性、灵活性和宽范围的输入、输出电压是数字开关电源的重要性能指标。对于主电路拓扑的选择考虑在不需要隔离的电源系统中，尽量不采用有变压器的拓扑，以提高效率；在非隔离型的基本变换器中具有升降压功能的拓扑Buck-Boost、Cuk、Zeta 和Sepic，但Buck-Boost 和Cuk的输出电压与输入电压极性相反，使检测电路设计复杂化；而Cuk、Zeta 和Sepic所需储能元件多，不利于电源参数的灵活调节。本系统主电路采用同步整流方式控制的四开关单电感Buck-Boost 结构。它是由一个同步Buck 电路通过电感桥接到一个同步Boost 电路。此电路具有升降压功能，把原有的Buck电路和Boost电路的续流二极管用低导通电阻的MOSFET管代替，利用其反向导电特性降低了导通损耗，提高了转换效率。

1.2直流变换器的分类

直流变换按输入与输出间是否有电气隔离可分为两类：没有电气隔离的称为非隔离的直流变换器，有电气隔离的称为隔离的直流变换器。非隔离型的直流变换器按所用有源功率器的个数，可分为单管、双管、和四管三类。隔离型的变换器可以实现输入与输出间电气隔离，通常采用变压器实现隔离，变压器本身具有变压的功能，有利于扩大变换器的应用范围。非有隔离型的变换器和隔离型的变换器组合得到单个变换器不具备的特性。按能量传递来分，直流变换器有单向和双向两种。

按开关管的开关条件，直流变换器可分为硬开关和软开关两种。软开关直流变压器的开关管在开通或关断过程中，或是加于其上的电压为零，即零电压开关，这种开关方式显著地减少了开关损耗和开关过程中引起的震荡，可以大幅度地提高开关频率，为变换器的小型化的模块化创造了条件。

直直变换器分类示意图如图一所示：

图1：直直变换器分类

1.3直直变换器基本概念

直直变换器，即直流/直流变换器，它是将一种直流电源变换成另一种具有不同输出特性的直流电源的电力电子装置。直直变换器可将某种直流电能变换成负载所需的电压或电流可控的直流电源，它通过对电力电子器件的快速通、断控制，而反恒定直流电压斩成一系列的脉冲电压，通过控制占空比的变化来改变这一脉冲序列的脉冲宽度，以实现输出电压平均值的调节，再经输出滤波器滤波，在负载上得到电压可控的直流电能。

1.4控制输出电压方法

控制输出电压的基本方法有以下三种：

（1）定频调宽控制，称为脉冲宽度调制型，即：PWM型。

（2）定宽调频控制，称为脉冲频率调制型。

（3）调频调宽混合控制。

在固定开关频率的脉宽调制（PWM）方法中，开关通、断控制信号由此产生。

2 Cuk直直变换器

2.1 Cuk直直变换器基本形式及工作状态

Cuk直直变换器是非隔离型变换器的一种，Cuk型电路可以看成是由升压型电路和降压型前后级联而成的。Cuk电路及Cuk等效电路如图二所示。

图2：Cuk电路（左）及Cuk等效电路（右）

（1）S通时，Ui―L-S回路和R-L1-C1-S回路有电流。

（2）S断时，Ui―L-C1-D回路和R-L1-D回路有电流。

（3）电路相当于开关S在A、B两点之间交替切换。

2.2 利用伏秒平衡推导

对电感L：UiTon =（Uc1-Ui）Toff

对电感L1：（Uc1+U0）Ton=- U0 Toff

U0/Ui=-D/（1-D）

等式右边的负号表示输出电压与输入电压极性相反，其输出电压即可以高于其输入电压，也可以低于输入电压。

2.3优点

与升降压斩波电路相比，期优点在于输入电源电流和输出负载电流都是连续的，且脉动很小，有利于对输入、输出进行滤波。

3 直流开关电源及其应用

直流开关电源是具有直流变换器且输出电压恒定或按要求变化的直流电源，其输入为直流电，也可以是交流电。直流开关电源部分或全部符合以下特征：电源电压和负载在规定的范围内变化时，输出电压应保持在允许的范围内变化；输入与输出间有好的电气隔离；可以输出单路或多路电压，各路之间有电气隔离。

直流开关电源与直流线性电源相比，其电力电子器件在开关状态工作，电源内部损耗小，效率高；开关频率高，电源体积和重量小。

直流开关电源在大型计算机、通信系统、航空航天器中的电源是分布式电源系统，包括三个部分：第一部分为发电系统，第二部分是一次电源，第三个部分是二次电源。发电系统是将其他能量转化为电能的设备一次电源用于将变化范围较大的输入电压转变为所需的输出电压。二次电源则直接面向用电设备，分布式电源系统的发电系统、一次电源和部分二次电源为多冗余度电源，电源间互相并联，电源模块内有运行状态监控电路，可准确判断电源故障，并切除故障电源，因而有较高的可靠性。同时，一次电源和输出都并有蓄电池，从而防止发电系统或个别一次电源故障引起的汇流条电压中断，实现了不间断供电。因此，分布式电源系统是高可靠和不间断供电系统，目前只有直流供电系统才能实现完善的不间断供电。

4对直流开关电源的要求

电源是电子设备正常工作的基础部件，有很高的要求，包括使用要求和电气性能要求。使用要求是：高的可靠性、好的可维修性、小的体积重量、低的价格及使用费用和好的电气性能。平均故障间隔时间MTBF是衡量开关电源和其他设备可靠性的重要标志。减小损耗、提高效率和改善散热条件，从而减小电源的温度升高，是提高可靠性的基本方法。加强生产过程质量控制，保证好的电气绝缘和机械强度等也十分和重要。对于中大型开关电源，改善可维修性十分重要。及时诊断故障部位，不用专用工夹具即能排除故障是可维修性好坏的衡量标志。可维修性包括现场维修和车间维修两个方面。现场维修要求在电源系统运行情况下快速卸下故障电源模块，更换新模块，并有新模块方便地投入系统运行。车间维修是对故障电源本身的修理。对于小功率电源模块则一般不再修理。随着芯片集成的不断提高，电子设备内功能部件的体积不断减小，因而要求设备内部电源的体积和重量不断减小。直接装在印制板上的模块电源，还要求薄型化。提高开关频率要求发展高速电力电子器件和高频损耗的磁芯及电容器，发展高强度、高绝缘性能和高导热性的绝缘材料，发展新型的零开关损耗电路拓扑和相应的电源结构与工艺方法。降低开关电源生产成本和使用费是提高市场竞争力的主要条件。直流开关电源的输入电源有两种：直流电源和交流电源。交流输入时，交流电压往往要先经整滤波变换成直流电压后，再通过直流变换器转变为所需的直流电压。使用直流电源时，电源电压额定值及其变化范围，输入电流额定值及其变化范围。输入冲击电流，输入电压的突然下降或瞬时断电，输入漏电流等是必须考虑的因素。输入为交流时还必须考虑输入电压相数，电源额定频率用项变动范围，输入电流波形和输入功率因数等要求。开关电源还应有输出过压、欠压、过流和过热等保护功能，以免损坏用电设备。直流开关电源的发展高频化、小型化、模块化和智能化是直流开关发展方向。智能化是便于使用和维修的基础，无人值守的电源机房、航空和航天器电源系统等等都要求高度智能化，以实现正常、故障应急和危急情况下对电源的自动管理。

5 CUK变换器电路拓扑和控制方式

由于BUCK/BOOST变换器的Lf在BUCK/BOOST变换器的这个缺点，美国加州理工学院SLOBODAN （下转第188页）（上接第163页）CUK教授提出了单管CUK变换器，该变换器在输入端和输出端均有电感，从而显著地减小了输入和输出电流的脉动。和BUCK或BOOST相比，CUK电路有两个电感，输入是电感L1和输出电感L2，另外还增加了一个电容C1。它的输出电压Vo极性和输入电压Vin相反，与BUCK/BOOST是相同。另一个与BOOCK/BOOST的相同点是输出电压Vo也可低于、等于或高于输入电压Vin。开关管Q也是采用PWM控制方式。变换器也有电流连续和断续两种工作方式。但与前三种变换器不同，这里不是指电感电流的断续，而是指流过二极管的电流连续或断续。在一开关周期中开关管Q的截止时1-Dy）TS内，若二极管电流总是大于零，则为电流连续；若二极管电流在一段时间内为零，则为电流断续工作；若二极管电流在t=Ts时刚降为零，则为临界连续工作方式。

6结语

本文力图按照直流开关电源软开关技术的发展过程来论述各类软开关技术的基本思路、概念和工作原理，使大家能从中得到一些有益的思路，并且举一反三，从而进一步丰富和发展直关电源软开关技术。特别是在高新技术领域的应用，推动了高新技术产品的小型化、轻便化。另外开关电源的发展与应用在节约能源、节约资源及保护环境方面都具有重要的意义。开关电源还应用在有输出过压、欠电压、过流和过热等保护功能，以免损坏用电设备。在构成电源系统时，开关电源还应有遥控、遥测和遥信功能。以及开关电源应有高的电能转换效率、低的噪音、好的电磁兼容性和绝缘性能等。

参考文献

开关电源变压器范文第3篇

组成及作用：

1. GENIV2003KHPA电源系统的组成如图1所示。

2. GENⅣ2003KHPA电源系统各部分作用如下：

（1） 瞬时干扰抑制器A8：用于抑制馈送到电源系统交流电路的瞬时高幅度电压；

（2） 电磁干扰滤波器EMI FL1：用于减小开关电源反馈到交流输入电源的传导噪音；

（3） 电路断路器CB1：KHPA主电源开关；

（4） 交流侧面板A1：

a） 分步启动电路：用于把来自交流电源的浪涌电流限制在高压开启期间稳定值的180%以下；

b） +24VDC电源PS1：为GENⅣ2003KHPA提供稳定的24V直流电压；

（5） 缺相检测器A7：用于检测交流输入电源的三相供电是否缺相；

（6） 输入整流滤波器：对输入交流电压进行整流滤波；

（7） 电源处理器A3：用于把直流电压转换成50KHz的交流电压；

（8） 高压变压器/整流器A4：把50KHz的交流电压升压，并经高压整流输出束电压、灯丝电压和收集极电压；

（9） 高压滤波器A5：将经高压整流的束电压、灯丝电压和收集极电压进行滤波，减小直流电压的纹波，以满足速调管的供电要求；

（10） 电源处理控制器A2：电源系统的微处理器，可通过CAN总线与前面板控制器和射频控制器进行通讯，主要功能是：

控制分步启动电流接触器K1、K2；

控制束电压按先后顺序接通和关断；

调整控制束电压和灯丝电压；

监测电源的模拟和数字输入的各种参数；

监测电源的故障条件，如果发生了一个与电源相关的故障，例如像高体电流，电源处理控制器会立刻关断高压。

电源系统工作原理分析

为了便于分析GENⅣ2003KHPA电源系统工作原理，本文对GENⅣ2003KHPA电源系统电路原理图进行了分类归纳和整理，详见图2 GENⅣ2003KHPA电源系统工作原理框图。

1. GENⅣ2003KHPA电源系统简单工作过程

GENⅣ2003KHPA为三相四线380VAC供电，要求交流电压应为380VAC±10%和50Hz±3Hz。

交流输入电源从J1连接到瞬时干扰抑制器A8，再经电磁干扰滤波器EMI FL1送到装在前面板上的主源开关CB1上。交流电源再通过分步启动电路（Step Start Section）A1，然后经整流和滤波后再送到电源处理器A3。

电源处理器A3把直流电压转换为50KHz交流电压加到A4板（高压变压器T1和整流器BR2）。高压整流器BR2输出的束电压、灯丝电压和收集极电压，送到高压滤波器/反馈板A5，经采样和滤波后送至射频模块内的速调管。束电压和灯丝电压的取样值从A5板反馈到电源处理控制器A2，束电压、束电流、管体电流、灯丝电压和灯丝电流可通过内嵌的控制系统进行监测。

束电压和灯丝电压在微处理器的控制下，束电压可以从1KV到速调管标示牌电压值之间调整，同样地，灯丝电压也可以从0V到速调管标示牌电压值之间调整。当所需输出功率小于额定功率时，节电模式能适时调整束电压低于标示牌值。同样，灯丝电压也能自动减小，以延长阴极的寿命。当不需要KHPA长时间工作，但又需要在几秒内能完全开启时，采用1KV热备份模式也可以延长速调管的寿命。

2. GENⅣ2003KHPA电源系统工作原理

（1）分步启动电路（Step Start Section）A1

它包括了输入滤波器A6中的电容器C1和C2，最初交流电压通过电流接触器K1和电阻R2、R3加到A6，因此能限制充电电流。1秒之后滤波电容被充电80%，主电流接触器K2闭合，分步启动交流接触器K1打开。软启动在灯丝加热结束后可自动启动。

直流电源PS1为分步启动控制电路和电源风机B1提供24V直流电压。

（2）输入滤波器（Input Filter）A6（包括电感L1、L2）

三相交流输入电压整流滤波器包括二个电感L1、L2和安装在PCB上的四个电容器C1-C4组成。对于380-408VAC输入，需连接跳线JP3，采用串/并联连接，电阻R1-R4可确保C1-C4均分直流电压。在待机和电源关断（Standby Mode or Power OFF）时，电容器C1-C4能通过R1-R4连续放电。

（3）电源处理器A3

输入滤波器A6输出的经整流的直流电压送到电源处理器A3。当交流输入为380VAc时，A6（J3、J4）输出的500~530VDC直流电压连接到A3的J1、J2。A3再把500-530V直流变换为幅度360V、工作频率为50KHz的方波，经A3的J3、J4再送到高压变压器/高压整流器A4内的升压变压器T1。

电源处理器A3由BUCK开关电源和H-桥IGBTs两级组成。

电源处理器A3的功率管主要采用IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）绝缘栅双极型功率管，它是由BJT（双极型三极管）和MOS（绝缘栅型场效应管）组成的复合全控型电压驱动式电力电子器件, 兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。GTR饱和压降低，载流密度大，但驱动电流较大；MOSFET驱动功率很小，开关速度快，但导通压降大，载流密度小。IGBT综合了以上两种器件的优点，驱动功率小而饱和压降低。

BUCK开关电源有两个交叉部分组成，每个部分有两只交替工作IGBT（Q1/Q2和Q3/Q4），即每次只有一只IGBT（Q1或Q2和Q3/或Q4）工作。通过门激励变压器T1和T2提供的工作频率为25KHz的同相激励信号，可在束电压20%到90%范围内不断调整到所需的束电压。这样使得每个交叉部分的工作频率为50KHz（两只交替工作的IGBT，每只工作频率为25KHz），因此BUCK开关电源的实际工作频率为100KHz（两个交叉部分，每部分工作频率为50KHz）。

快速恢复整流二极管CR3-4和CR1-2、8-9和电感L1、L3，、电容C3-4，以及电阻R5-6，R9-10、R24-27共同为BUCK开关电源提供软转换条件。

电流传感变压器T5-T8、电阻R19-R20和二极管CR14-CR21能检测到BUCK开关电源L2L4上的直流电流，并把它送到电流控制环路和保护电路。

H-桥IGBTs由四对IGBT并联组成。通过门激励变压器T3-T4（工作频率50KHz，间歇时间2s）提供异相激励信号供给IGBTs，Q5、Q6和Q11、Q12或Q9、Q10和Q7、Q8交替工作。电流传感变压器T9、电阻R21和二极管CR10-CR11将检测到的输出BUS电流，送至H-桥IGBTs过流比较器。谐振电络中电容C5-C8和电感L5-L6可为H-桥IGBTs提供小电流关断条件。

二极管CR5-CR7可以把BUCK开关电源的输出电压钳制到输入电压，以便在BUCK开关电源短路时，保护H-桥IGBTs电路不过压。

（4）高压变压器/高压整流器（High Voltage Transformer/Rectifier）A4

高压变压器/高压整流器A4可以把电源处理器A3输出的360VAC/50KHz方波信号升压到10KVAC左右，然后再进行整流送到高压滤波器A5。此外A4的另一路输出信号被送到电源处理控制器A2，用作束电流监测。

（5）高压滤波器（High Voltage Filter）A5

高压滤波器A5能对高压变压器/高压整流器A4输出的直流电压进行滤波。A4输出直流电压的纹波大约为20Vp-p，经A5滤波后纹波大约减少到1Vp-p。经滤波后的直流高压可直接接到速调管。

A5（J1）接到电源处理控制器A2（J3），通过（A5）J1和（A2）J3之间连接，能传输来自和到A2的信号。

高压滤波器模块A5由高压滤波部分、反馈/监测部分和灯丝电源部分组成。

高压滤波器模块A5包含有粗滤波器C1-C4和跟随的由电感L1-L2和电容C5-C6组成的细滤波网络（用于阴极/灯丝）、L4和C15（用于COL3），以及L5和C16（用于COL2）。火花间隙SG1-SG4可保护电感L1、L2、L4和L5，免受高压电弧影响。电流传感器T1、二极管CR1-CR4、电阻R21-R22和齐纳二极管CR15构成高压电弧检波器（A5J1的29/30 HV-ARC的输出送到电源处理控制器A2）。电阻R24上的跨接电压可以自动检测平均的体电流（A5J1的27/28 BODY CURR的输出送到电源处理控制器A2）。

经高压分压器R17、R19得到的束电压监测，由A5J1的21/22（（BEAM VOLT）

输出到电源处理控制器A2。

经高压分压器R18、R20和高压电容C7（20pF）得到束反馈电压。由A5J1的25/26（BEAM FDBK）输出到电源处理控制器A2。

速调管灯丝直流电压是由来自电源处理控制器A2的直流和交流信号产生的。幅度为30VAC到40VAC之间的50KHz方波异相信号被送到A5J1的DRV A和DRV B，加到变压器T2初级线圈的1端和4端。电源处理控制器A2也提供一个约为20VDC的直流电压加到A5J1的CT端，并送到变压器T2的中心头2/3端。变压器T2次级线圈输出的交流信号，经整流和滤波后，送到速调管灯丝E7、E8端子。变压器T2（5端和6端）的输出除被反馈到灯丝电压可调节稳压电路外，也还被送测灯丝电压监测电路。

电容器C13-C14与电阻R31-R32和齐纳二极管CR22-CR23一起可箝制和滤除在高压打火期间高压电缆产生的噪音，以保护高压互锁的输入不过压。

（6）电源处理控制器（Power Processor Controller ）A2

电源处理控制器A2工作原理分析如下：

a） 束电压调节

调节回路工作在平均电流模式。它有两个反馈回路：主电压反馈回路和两个局部电流反馈回路。在工厂设定的电压反馈工作模式下（JP15的1和2相连），两个BUCK电流反馈回路可使BUCK开关电源能像受控电流源一样，为H-桥IGBTs提供幅度恒定的直流电流。

在A2J3（25/26头）上，来自高压滤波器A5的束电压反馈信号，与差分放大器U2的参考电压相比较。U2的输出可作为电流差分放大器U1A和U1B的参考值，并送到PWM控制器U3和U4，以使BUCK开关电源连续变换。MOSFET激励器U5-U6和U39-U40能提供激励信号，通过装在电源处理器A3上的门激励变压器，能为BUCK IGBTs提供激励信号。

H-桥控制器U7工作在固定的占空因数（通过调整R21可到80%），其标称工作频率为100KHz（可调整R78）。MOSFET推动级U10-U13可以通过装在电源处理板上的门激励变压器，以推动H-桥IGBTs。

来自U7-12脚的100KHz同步信号用于产生50KHz的时钟供给灯丝电源HTR P/S（对应于U14-5和U14-6），从用于产生50KHz的同步信号供给交替工作的BUCK开关电源（对应于U9-6和U9-8）。SYNC A和SYNC B用于Buck A和Buck B每间隔半个周期同相转换一次。

b） 灯丝电源（Heater Power Supply）

灯丝电源HTR P/S是一个推挽式开关变换器，变换频率为50KHz，固定能率接近100%。电流通过L1馈送到从稳压电源的直流总线通过L1馈送到A5灯丝变压器T2。MOSFET晶体管Q1、Q2驱动装在高压滤波板上（HV Filter Board）的灯丝变压器T2（HTR XFMR）。来自高压滤波板的HTR灯丝反馈电压与U16-B差分放大器的参考电压相比较，差分放大器的输出可驱动可调节的电压稳压器U41。通过改变馈送到灯丝变压器T2中心头的电压，稳压器U41可控制灯丝电源（HTR P/S）的输出。灯丝电流从跨接在灯丝变压器初级的电阻R88、R89上取样。灯丝电流取样馈送到放大器U19用于监测，馈送到放大器U16-A用于电流抑制。稳压器U41自身有内部电流抑制，残余的可用外部电流抑制电路抑制（见上述）。电流抑制可用于限制灯丝电流浪涌，以及可保护灯丝电源。

与电源处理控制器相关联的门闭锁故障如下：

Buck A过流：来自电源处理器A3 BUCK开关电源输出变压器T5、T7检测电路，送至电源处理控制器A2的门闭锁保护电路，经比较器U18-A推动D触发器U20-A，除供指示器DS1外，并送至U30（CPU）；

Buck B过流：来自电源处理器A3 BUCK开关电源输出变压器T6、T8检测电路，送至电源处理控制器A2的门闭锁保护电路，经比较器U18-B推动D触发器U20-B，除供指示器DS2外，并送至U30（CPU）；

BUS过流（即桥过流Bridge Over Current）：来自电源处理器A3 H-桥输出变压器T9检测电路，送至电源处理控制器A2的门闭锁保护电路，经比较器U18-C推动D触发器U20-C，除供指示器DS3外，并送至U30（CPU）；

+15V电压低：来自A1 PS1电源的+24VDC电压送至电源处理器A2，经+15VDC稳压器输出后送至比较器U18-D推动D触发器U21-D，除供指示器DS4外，并送至U30（CPU）；

加到四重比较器U18的公共参考电压为2.5Vdc。比较器输出达到一个故障条件以下的逻辑低电平，可调整双D触发器U20、U21电路的门闭锁。比较器输出达到一个故障条件以上的逻辑低电平，门闭锁激励指示器（LED发红光DS1-4），这有利于处理故障。任何门闭锁故障都可以立刻关断电源处理器A3。需要复位信号（PP RESET）用来清除任何门闭锁故障。

跳线JP1允许在检测高压电弧时，选择快速电源处理器禁止。这有两种工作模式，电压或电流模式。电压模式是工厂确省模式。电流模式将来会用，但目前从未被选择。

对于电弧检测，电源处理器的切换时间不能大于20ms，允许加到速调管的高压衰减到零伏，从而熄灭电弧。20ms之后，电源重新启动返回到原先的水平，并在25ms内完全修复。

c） 模拟信号监测

被监测的模拟信号如下：

灯丝电流：来自高压滤波器A5灯丝变压器T2初级取样电阻R88、R89的灯丝检测电流，经运放U19，送至U30，做灯丝电流满刻度和偏置校正（满刻度4.096 VDC为10A）；

灯丝电压：来自高压滤波器A5灯丝变压器T2灯丝电压检测信号，送至电源处理控制器A2，经运放U45-A，做灯丝电压满刻度和偏置校正（满刻度4.096 VDC为10V）；

束电流：来自高压变压/整流器A4高压变压器的束电流检测信号，送至电源处理控制器A2，经运放U45-B，送至U30，做束电流满刻度和偏置校正（满刻度4.096 VDC为4A）；

束电压：来自高压滤波器A5束电压取样电路R17、R19束电压检测信号，送至电源处理控制器A2，经运放U45-D，送至U30，做束电压满刻度和偏置校正（满刻度4.096 VDC为12KV）；

体电流：来自高压滤波器A5体电流取样电路R23、R24体电流检测信号, 送至电源处理控制器A2，经运放U45-C，送至U30，整体电流满刻度和偏置校正运（满刻度（4.096 VDC为80mA）；

在满足以上电压或电流满刻度条件之后，模拟信号被馈送到微处理器U30。但必需要用软件做定标和偏置，定标和偏置可在前面板显示器中的工程功能屏“Engineering Functions”上进行。

d） 互锁联动装置

GENIV 2003KHPA有如下几个互锁联动装置：

高压互锁：来自高压滤波器A5E13、E14的高压互锁检测信号，送至电源处理控制器A2的光电耦合器IS02送至U30，然后再送至或非门U24-C,经与门U25B.C.D,送至（PWM）U3、U4、U7，经逻辑判断后，决定是否关断电源处理器A3BUCK开关电源和BUS H-桥的门激励；

盖互锁：盖互锁故障可以不用，直接短接J5-23和J5-24，盖互锁检测信号，送至电源处理控制器A2的光电耦合器IS01送至U30，然后再送至或非门U24-C,经与门U25B.C.D,送至U3、U4、U7，经逻辑判断后，决定是否关断电源处理器A3BUCK开关电源和BUS H-桥的门激励；

CAN互锁1和CAN互锁2：CAN互锁1和CAN互锁2检测信号送至或非门U24-D，经与门U25-B送至U25-C.D，再送至U3、U4、U7，经逻辑判断后，决定是否关断电源处理器A3 BUCK开关电源和BUS H-桥的门激励；

互锁装置失锁会导致产生一个故障条件，并通过逻辑门电路立刻关断电源处理器A3。

e） 系统状态信号

如下系统状态信号来源于电源处理控制器A2：

K1状态（分步启动继电器K1）：交流接触器K1的逻辑低电平送至反相器U22-A和开关管Q12进行电平转换后送至CPU，以显示分步启动继电器K1的工作状态；

K2状态（分步启动继电器K2）：交流接触器K2的逻辑低电平送至反相器U22-B和开关管Q13进行电平转换后送至CPU，以显示分步启动继电器K2的工作状态；

风机故障：来自电源风机B1电路的风机故障信号，送至反相器U22-C进行电平转换后送至CPU，以显示风机B1的工作状态；

缺相故障：来自缺相检测电路A7的缺相故障信号，送至反相器U23-A.B进行电平转换后送至CPU，以显示三相交流输入电源的工作状态；

交流故障：来自A1 PS1的24VDC检测信号，送至反相器U23-C.D进行电平转换后送至CPU，以显示+24VDC电源的工作状态；

系统状态故障被馈送到微处理器U30，通过软件会影响电源系统的工作。状态改变到控制器响应之间的延时时间为几毫秒。

f） 系统激励信号

如下系统激励信号产生于电源处理控制器A2,通过系统连接线，系统激励信号被送到它们各自的目的地。

K1激励（分步启动继电器K1）：来自A2（CPU）U30的K1 DRV逻辑高电平经反相器U47-A.B送至指示器DS5，然后由开关管Q4、继电器K1组成的分步启动电路为交流接触器K1提供0-24VDC的驱动电压；

K2激励（分步启动继电器K2）：来自A2（CPU）U30的K1 DRV逻辑高电平经反相器U47-C.D送至指示器DS6，然后由开关管Q5、继电器K2组成的分步启动电路为交流接触器K2提供0-24VDC的驱动电压；

风机复位（BLOWER RESET）：来自A2（CPU）U30的风机复位逻辑高电平经反相器U22-E送至指示器DS8，然后由开关管Q5为电源风机B1提供风机复位驱动信号；

PFC ON（功率因数校正/开启功能）：国际电工委员会IEC61000-3-2标准，对用电设备输入电流的谐波含量作了严格的限制，因此必须在用电设备的输入端加入一级功率因数校正（Power Factor Correction，PFC）装置，以提高输入端的功率因数。GENⅣ2003KHPA电源系统目前没使用PFC，未来使用；

PFC RESET（功率因数校正/复位功能，未来使用）；

开关电源变压器范文第4篇

1 　引　言

      近年来, 我国上海、广州和北京等城市引进的地铁车辆上, 辅助电源均采用了静止式辅助逆变电源。广州地铁和上海地铁2# 线为igbt 辅助逆变电源; 北京“复八线” 为gto 热管散热器自冷式辅助逆变电源。因此开发和研制地铁车辆静止式辅助逆变电源实现国产化是发展我国城市轨道交通的必然趋势。静止式辅助逆变电源与传统的电动发电机组供电方式的比较如下:

(1) 静止式辅助逆变电源直接从地铁动车第三轨受电, 经过dc/ dc 斩波变换后向三相逆变器提供稳定的输入电压, 通过vvvf 变频调压控制, 逆变器输出三相交流电压向负载供电, 对于多路输出电源, 电路采用变压器隔离形式。这种辅助逆变电源的优点是输出电压品质因数好、电源使用效率高、工作性能安全可靠。

(2) 传统地铁辅助电源通常采用旋转式电动发电机组的供电方案。电动机从dc750v 第三轨受电, 发电机输出三相交流电压向负载供电, 对于直流dc110v 和dc24v 部分用电设备, 仍需通过三相变压器和整流装置提供电源。这种供电方式机组体积大、输出容量小、效率低, 电源易受直流发电机组工况变化的影响, 输出电压波动大, 可靠性差。

2 　地铁车辆辅助电源系统方案比较

      下面针对dc750v 地铁车辆上几种常用的辅助逆变电源电路结构方案, 进行分析和比较。211 　直接逆变方式图1 是地铁车辆辅助逆变电源最简单的基本电路结构形式。开关元器件通常可采用大功率gto , igbt 或ipm 。辅助逆变电源采用直接从第三供电轨受流方式, 逆变器按v/ f 等于常数的控制方式, 输出三相脉宽调制电压向负载供电。这种电路的特点是电路结构简单、元器件使用数量少、控制方便, 但缺点是逆变器电源输出电压容易受电网输入电压的波动影响, 输入与输出不隔离, 输出的电压品质因数差、谐波含量大、负载使用效率低。

图1 　直接逆变辅助电源电路结构原理图

212 　斩波降压逆变方式

      斩波降压加逆变方式的辅助电源电路结构如图2 所示。此电路主要由单管dc/ dc 斩波器、二点式逆变器、三相滤波器、隔离变压器和整流电路组成。逆变器输出经过三相滤波后, 输出稳定的正弦三相交流电压, 作为驱动空调机、风机等三相交流负载电源, 同时三相交流电压经变压器和整流后, 可实现电源的多路直流输出。其特点如下。

(1) 三相逆变器输出电压不受输入电网电压波动的影响, dc/ dc 斩波的闭环控制可以保持逆变器输入电压的恒定。

(2) 每台辅助逆变电源斩波器只需一只大功率高压igbt 元件, 逆变器可以采用较低电压的igbt 元件。

(3) 由于逆变器输入电压恒定, 对于只要求cvcf 控制的逆变器来说, 只需要一定数量的梯波输出, 即可保证逆变器输出稳定的脉宽调制电压, 谐波含量小于5 % 。

(4) 斩波器分散布置在每台车的电源上, 机组结构统一。对于供电网, 虽然每台电源斩波的开关频率相同, 但它们之间的斩波相位差是随机的, 同样可实现斩波器多相多重斩波作用。

(5) 隔离变压器的使用实现了电网输入与输出负载之间的电气隔离。

图2 　斩波降压逆变方式电路结构原理图

213 　两重斩波降压逆变方式

      与单管直接dc/ dc 斩波降压逆变方式的辅助电源电路基本相同, 两重斩波器替代了dc/ dc 单管斩波器, 开关元器件可采用gto 、igbt 或ipm 。电路结构原理图如图3 所示。其特点如下。

(1) 采用两重斩波器, 当上、下两个斩波器控制相位互相错开180°时, 可以使斩波器的开关频率相应提高一倍, 因而可大大减小滤波装置的体积和重量, 降低逆变器中间直流环节电压的脉动量, 提高辅助逆变电源的抗干扰能力。

(2) 两重斩波器闭环控制起到了稳压和变压作用, 因此可提高逆变器的输出效率。

(3) 两重dc/ dc 斩波器与单管斩波器相比, 开关元器件和斩波器的附件多了一倍, 但管子的耐 压可降低一半, 提高了元件的使用裕度和设备的安全可靠性。

(4) 直流供电网与负载之间的变压器隔离以及相应设计的滤波器, 可以保证逆变器输出的三相交流电压谐波最小, 且可降低对负载过充电压的影响, 提高负载的使用寿命。

图3 　两重斩波降压逆变方式电路结构原理图

214 　升降压斩波逆变方式

      图4 为升降压斩波加逆变的地铁辅助电源电路结构原理图, 前级斩波由一个平波电抗器及两个开关管、二极管和储能电抗器构成, 升降压斩波器本质上相当于两相dc/ dc 直流变换器, 控制系统采用pwm 控制方式。两个开关管交替通断, 按输出电压适当地控制脉冲宽度, 可以获得与输入电压相反的恒定直流输出电压。后级逆变输出由两点式三相逆变器和三相滤波器组成。斩波器和逆变器开关元器件可采用gto 或igbt , ipm 等。此电路的特点是: 电网电压的波动不影响斩波器输出电压的恒定稳定, 当电网电压高于斩波器输出电压时, 斩波器按降压斩波控制方式工作; 当电网电压低于斩波器输出电压时, 斩波器按升压斩波控制方式工作。两个开关管的交替导通和关断, 提高了斩波开关频率, 降低了储能电抗器体积和容量以及开关器件的电压应力, 减小了输出电压的脉动量。

图4 　升降压斩波逆变方式电路结构原理图

3 　地铁辅助逆变电源的开发与研制

      铁道科学研究院机车车辆研究所早在20 世纪80 年代末, 已开始采用先进的变流控制技术和新型大功率gto 和igbt 元器件, 开发车载电源产品。先后研制出大功率gto 斩波器、两象桥式igbt 斩波器、驱动大功率直线电机和地铁车辆的车载igbt 逆变器。1999 年研制客车dc600v 供电系统的空调逆变电源, 并于当年6 月在铁道部四方车辆研究所通过了性能试验,9 月在武昌车辆段k79/ 80 上装车运行。

      2000 年开发研制出用于内燃机车和电力机车的空调逆变电源, 该产品已在南昌内燃机务段和邵武电力机务段装车运行考核。 2002 年针对北京“ 复八线” 地铁车辆进口辅助逆变电源的技术条件, 铁道科学研究院机车车辆研究所研制开发出了dc750v 国产化地铁车辆辅助电源工程化机组, 并通过铁道部产品质量监督检测中心机车车辆检验站的型式试验。开发研制的dc750v 地铁辅助电源总容量为40 kva , 主要负荷为照明、换气扇、司机室空调机组和车辆dc110v , dc24v 控制电源。考虑到电源的可靠性和车辆上多路电源的随机多重性, 电源主电路采用单管斩波降压逆变电路, 大功率igbt 开关元件和热管散热方式。控制采用斩波和逆变双闭环脉宽调制控制技术, 保证了电源三相交流输出电压稳定性好、谐波含量低。其主要技术参数见表1 。

表1 　地铁辅助电源装置主要技术参数

 

这种地铁辅助电源具有如下特点。

(1) 辅助电源斩波器采用斩波闭环控制方式, 保证输入电压变化时, 逆变电源中间直流环节的电压稳定。

(2) 输出逆变器的开关频率设定为214 khz , 采用了谐波抑制方法, 有效地抑制了输出电压、电流谐波含量和对输出高频隔离变压器冲击, 提高了逆变器的功率因数和负载的使用效率。

(3) 采用三相滤波装置和隔离变压器, 实现了输入与输出、交流负载和直流输出电源之间的电气隔离。

(4) 采用变频启动方式, 电器负载的启动电流冲击小, 有利于延长负载设备的使用寿命。

(5) 控制系统采用了mc80c196 十六位单片机作为主控制单元, 具有实施控制、保护、自诊断、自恢复、故障存储、l ed 指示灯和汉字显示、数据传输、指令接收等功能。

(6) 控制系统设有短路、过压、欠压、过流、过热、接地等故障保护功能, 保护信号消失后自动恢复运行, 提高了地铁辅助逆变电源的安全性和可靠性。

(7) 主控制单元使用箱式插板结构, 便于维修、检修及更换设备。为适应机车运行中的冲击大、振动大等特点, 机箱采用金属框架结构, 具有较高的机械强度和良好的电磁屏蔽效果。

dc750v 地铁辅助电源额定负载试验波形如图5 ～ 图8 所示。

图5 　输入电压与输出电压的稳态波形

图6 　输出电压、电流波形

图7 　中间环节电压起动、稳态、停止过程

4 　结　论

(1) 采用静止辅助逆变电源代替传统的直流发电机组供电装置, 已是地铁与轻轨城市轨道交通发展的必然趋势。

(2) 静止辅助逆变电源方案的选择, 应结合国内电力电子技术的发展、元器件的使用水平以及国外地铁电动车组辅助逆变电源的发展方向, 研制和开发出适合我国城市轨道交通地铁和轻轨车辆的辅助逆变供电系统。

(3) 地铁静止辅助逆变电源的研制成功标志着我们已具备了开发和生产国产化地铁辅助电源的能力。

图8 　输出电压、电流起动、稳态、停机过程

参考文献

[ 1 ] 　菊池高弘. 日本铁道车辆用新型逆变器[j ] . 国外铁道车辆, 2000 , 37(5) : 23 —26.

[ 2 ] 　第三代igbt 和智能功率模块应用手册[m] . 三菱电机, 1996.

[ 3 ] 　siv 使用说明书[ z] . 东洋电机制造株式会社, 1998.

开关电源变压器范文第5篇

关键词：电厂；主变压器；零升试验

中图分类号：TM6 文献标识码：A

长期以来，新建电厂调试中一直采用调用系统外？电源的方法，实现对新建机组主变压器的零升试验。这种方法需要从系统隔离出一台专门用于试验的发电机组，且不说系统有没有这种可能及经济上是否可取，仅就将零升电源机组到被试变压器的通道从系统隔离出来，组织和协调工作的难度就已相当大。

1主变压器零升试验的任务和目的及其分析

1.1 零升试验的任务和目的

1.1.1 对主变进行零起升流试验

检查主变二次电流系统的正确性（甚至可包括检查发电机和高压厂变二次电流系统的正确性）；通过一次或多次零起升流试验检验主变差动保护的正确性（甚至可包括检查发电机和高压厂变差动保护的正确性）。

1.1.2 对主变进行零起升压试验

检查主变二次电压系统的正确性（甚至可包括检查发电机和高压厂变二次电压系统的正确性）；检验发电机（或发电机-变压器组）同期系统的正确性。

1.1.3 对主变压器进行全电压冲击试验

零升接线恢复系统运行后，用系统电源对主变压器进行全电压冲击试验，以考验主变压器耐冲击能力，检验主变压器绝缘情况；进行厂用电合环和备用电源自动切换试验。

1.2 任务和目的之分析

1.2.1 初衷

以上试验中对主变进行零起升压试验，考验主变压器耐冲击能力，检查主变压器绝缘情况是调用系统外电源实施对主变压器零升试验的初衷，目的是在新机组整套启动前，尽早发现主变压器的缺陷和隐患。

1.2.2 情况正在起变化

目前建设单位和业主都要求对大型变压器进行局部放电试验，变压器局部放电的设备、技术和经验已相当成熟，对检查主变压器绝缘情况也很有效，而且该试验对发电机-变压器系统安装应具备的条件也比主变零升试验对安装应具备的条件宽松，因而可以更早地开展这项试验工作并发现主变压器的缺陷和隐患。

另外，对于不设发电机开关的发电机-变压器组接线方式，正常运行是不会出现主变压器高压侧或低压侧受全电压冲击的情况的，变压器生产厂家一般也不同意进行主变压器全电压冲击试验，尤其是国外厂家，况且也可以通过厂用备用电源，经高压厂变对主变进行低压侧冲击试验来考验主变压器耐冲击能力，只不过主变高压侧承受的是感应电压。

对于厂用电切换试验只要通过有效手段能判别出备变、高压厂变和主变的接线组别符合设计，就可以通过厂用电A、B段经高压厂变合环模拟发电机并网后的厂用电合环和备用电源自动切换。

检查主变、发电机和高压厂变二次电压系统的完整性可能通过对二次电压回路升压试验来完成。在通过厂用电A、B段经高压厂合环模拟发电机并网后的厂用电合环和备用电源自动切换（这时发电机出口母线已带电，且与系统电压同相位）的同时也可以检查主变、发电机和高压厂变二次电压系统的正确性以及发电机（或发电机-变压器组）同期系统的正确性。

检查主变、发电机和高压厂变二次电流系统的完整性可以通过对二次电流回路升流试验来完成。另外，大型发电机出口电流互感器一般直接安装在发电机出口瓷套上，而无法将发电机与其电流互感器隔离，这就使通过外电源对主变零起升流检查主变、发电机和高压厂变二次电流系统的正确性以及主变差动保护、发电机差动保护和发电机-变压器组差动保护无法实施，只有等待本机启动后才能进行。

1.3 意见

上面的分析表明，采取调用系统外电源的方法来实施对新建机组主变压器的零升试验，其价值值得怀疑，或者说已经失去大部分意义，且费用大，组织协调工作量也很大。

2 主变零升试验部分目标实现的方法

2.1 启动时进行相应的试验

本机启动时进行相应的试验这无疑是最直接的办法，但这也带来了一个问题：大机组的电气整套启动调试本来就需要数10小时，再安排上述试验必然使这个时间更长，再加上电力调试过程中不可预见因素，这必然加重调试人员的疲劳，进而影响调试的质量和机组的安全。

2.2 设想的试验方法

为此提出一个新的试验方法，即利用电厂现成的系统结构，用系统高压母线高压启/备变中压母线（A、B）高压厂变（A、B）发电机出线母线的试验接线方式，在系统电压下检查发-变组同期系统和中压系统同期的正确性，以及进行中压系统厂用电合环和备用电源自动切换试验，部分地实现主变零升时的电气试验项目，而主变的零升试验改在与发电机启动试验同时进行。

2.3 实例

2.3.1 以某电厂工程为例，启动试验的一次系统见图所示：

2.3.2 具体实施方法

2.3.2.1 在高压启动/备用变压器（A、B）、高压厂变（A、B）和主变压器吊罩时，分别检查变压器的接线组别应符合系统设计，这些变压器安装完成后，用直流电池-万用表法再次确认变压器的接线组别符合系统设计，并对这些变压器以及变压器高低压侧系统的连接进行认相。通过上述一系列的检查，可以保证发电机-变压器组和厂用电源一次系统的正确性。

2.3.2.2 检查发电机-变压器组一、二次设备按设计安装，并按有关标准和规程调整试验完备，有关的消防系统和临时消防实施已投用，具备启动投运条件。

2.3.2.3 检查发-变组一次核相正确，绝缘良好。检查发-变组二次回路绝缘合格，电压回路无短路现象，电流回路无开路现象。

2.3.2.4 检查发电机定子线圈出线与封闭母线可靠断开，定子线圈三相短路接地。检查主变压器低压侧与封闭母线可靠断开，主变压器低压侧三相短路接地；检查高压厂用变压器A高压侧与封闭母线可靠对接，高压厂用变用压器B高压侧与封闭母线可靠隔离；检查发-变组保护已全部投入。

2.3.2.5 确认中压工作段A、B由备用电源供电。

2.3.2.6 中压工作段A工作电源进线开关改运行，对高压厂变A进行冲击，记录冲击电流。检查发变组有关保护之电压回路相序、相位正确，电压指示正常；检查中压工作段A工作电源进线PT与工作段PT二次电压相序、相位正确，压差正常。检查中压同期装置工作正常、同步表指示正确；检查发电机PT和系统高压母线PT二次电压相序、相位正确，压差正常。检查发-变同期装置工作正常、同步表指示正确。

2.3.2.7 中压工作段A工作电源进线开关改隔离位置后，用同样的方法对高压厂变B进行冲击并检查中压同期系统的正确性。

2.3.2.8 将高压厂变B高压侧与封闭母线对接，中压工作段A工作电源进线开关改运行，使高压厂变（A、B）受电，检查中压同期系统正常后，中压工作段B工作电源进线开关改运行，实现中压工作段A、B合环，记录合环涌流。

2.3.2.9 撤除发变差动保护跳中压B工作电源进线开关出口回路；确认中压备用电源具备供电条件；中压工作段A备用电源进线开关改热备用并投中压工作段备用电源自投开关；模拟发-变差动保护动作，中压工作段A工作电源进线开关跳闸，中压工作段A备用电源进线开关应能自投。

2.3.2.10 同样的办法可以进行中压工作段A工作电源进线开关的合环及中压工作段B备用电源的自投试验。

3 试验中应注意的几个问题

3.1 试验前有关的二次电压回路应进行升压试验，二次电流回路应进行通流试验，以防止电压回路短路和电流回路开路。

3.2 中压工作段A、B合环试验前，应将中压工作段IA、IB备用电源过流保护时间改为0s，保证合环时设备的安全。

3.3 试验前，应在发电机电压互感器组和中压工作段A、B电压互感器二次开口三角处接3.5A/40Ω电阻，以防止谐振过电压的发生。如有可能，应在发电机母线上额外加装一组避雷器。

3.4 为使中压工作段A、B的残压满足备用电源自投的同期要求，在备用电源自投试验时，工作段IA、IB最好分别安排1～2台高压电机运行。

上述方法是在非正常的系统方式下进行的，所以一定要实测系统参数辅以计算为依据，同时要考虑不同工况下参数的变化，确定能否采用上述方法，防止因谐振过电压的发生而损坏设备。

如果制造厂家允许对主变压器进行全电压冲击试验，在主变压器局部放电试验确认无异常后，可以考虑对主变压器进行低压侧（高压侧承受感应电压）或高压侧（高压侧承受强迫电压）全电压冲击试验，以达到如下目的：考验主变压器耐冲击能力；通过主变压器高低压侧电压的同期性比较，进一步确认发电机-变压器组和厂用电源一次系统及发-变组同期系统的正确性。

结语

从上述分析和介绍不难看出，采用调用系统外电源的方法来实施对新建机组主变压器的零升试验已经失去其大部份意义，而且也不经济。

利用电厂现成的系统接线并采取一定的安全技术措施，是完全可以实现主变压器零升试验的部分目标的，从而大大缩短本机零升的时间，而且这样的试验可以根据整个机组的调试节奏和进展择机进行，不需要系统作特别的安排，可以免除调用系统上零升电源而产生的大量的组织、协调工作，不会出现隔离零升电源和通道的烦琐和困难，其经济实用价值也是相当明显的。