用于高压电力电子装置的辅助电源的设计

引 言
随 着社 会 的发 展 。 高 质量 能 源 的需 求持 续 增 对 加 。 术 人员 不断 尝试 采用 高 压大 功 率 电力 电子 变 技 换 装置 对能 源进行 改造 和控制 。新 能源技 术近几 年
发 展 迅猛 。 国家不 断 加大 在新 能 源技 术领 域 的研 发
控 制 和驱 动 电路供 电 ， 这种 辅 助 电源 的输 出 电压一
本低 ， 可 以直 接从直 流母线 侧取 电ｌ 。 且 ｌ １ ２ １ 在 高压 的工 作条 件 下 ， 换器 的寄 生参 数 影响 变 变大 ， 直接 影 响变 换器 的正 常工 作并 对 开关 管 构成
直 流输 电 、 阳 能发 电站 、 能 发 电站 中大 量采 用 太 风
了高压大 功率 的 电力 电子变 换装 置 。采用 高电压 的
第 １ 期
２１ ０ ２年 １月
电
源
学
报
Ｎ０１ ．
Ｊ ｕｒ ａ ｆＰｏ ｒＳｕ ｐｌ ｏ ｎ ｌｏ ｗｅ ｐ ｙ
Ｊｎ２ ２ ａ ．０１
用于高压 电力电子装置的辅助 电源的设计
刘 计龙 ， 旭 ， 春 朋 ， 昱 杨 赵 安
（． １西安 交通 大学 电气工程 学 院， 西安 ７ ０ ４ ；． １０ ９ ２西安许 继 电力 电子 有 限公 司 ， 西安 ７ ０ ７ ） １０ ５
下 的绝缘 及 可靠 隔离 的 问题 ， 但无 论 是交 流 电压母
线还 是 直流 电压母线 ， 需 直接 从 主功率 电路 取 电 仅
【 ３ １
。
本 文所采 用 的就 是电压 母线 型方案 。
第 １期
刘 计龙 ． ： 于 高 压 电力 电子 装 置 的 辅 助 电源 的设 计 等 用
电力 电子 装置 有利 于减 少线 路 中的 电流 ． 降低 线 路 损耗 。尤 其是 在 当前 所变 换和输 送 的功率不 断增 大
威 胁 ， 是设计 高压输 入变 换器 的重要 挑 战 。选择 这
合适 的吸收 电路是必 要 的。［ １ ｌ
的情 况 下 ，使用 高压 的 电力 电 子装 置成 效 尤 为 显
电流 母线 ，但为 得 到该母 线需 进行 一 系列 变 换 ， 使 电路 变 得复 杂 ； 电压 型辅 助 电源虽 然 存在 系统 高压
作者 简 介 ： 计 龙 （９ ８ ）男 ， 安 交 通 大 学工 企 教研 室 在读 硕 士 ， 刘 １８ 一 ， 西 主要 从 事 高 功 率密 度 开 关 电 源 技 术 的研 究 。 杨 旭 （９ ２ ）男 ， 安 交 通 大学 教 授 ， 士 生 导 师 ， １７ 一 ， 西 博 主要 从 事 电力 电子 集 成 技 术 、 关 电 源 技 术 、 开 自动 控 制 技 术 和 光伏 发 电技 术 的研 究 。
规模使 用新 能源 的一种 重要 方式 。 因此 ， 为 电能 变换 领域 内主要 技 术 的 电力 电 作
子变换 技术 在高 压大功 率方 面的应 用不 断拓展 。在
压 器 的体 积较 大 ， 成本很 高 。另 一种 方 案就 是 使用
开关 电源 （ ＭＰ ） 实现 ， 点是体 积 小 、 耗小 、 Ｓ Ｓ来 优 功 成
辅 助 电源 可 以使 用工 频 变 压 器 从 交 流 电压 变 换 到低 压 交 流 电 压 ， 通过 二 极 管 整 流 ， 工频 变 再 但
投 入 ．已有许 多 采用 新 能源 的大 型 电站 投入 使 用 。
在 建造 的大 型光 伏 电站 、 风能 电站 中大量 采 用高 压 大功 率 的 电力 电子 变换装 置 ， 电站 中 发 出的新 能 使 源能 够 和 电网并 网 运行 ， 为社 会 提供 能 源 。这是 大
著。
高 压 大 功 率 辅 助 电源 方 案 大致 分 为 电 Fra Baidu bibliotek母 线
和 电流母 线供 电两种 ， 电流母 线模 式虽 然 仅需 一 根
在 高压 电力 电子装 置 中 ， 个 主要 的 问题 是 辅 一
助 电源 供 电问题 。辅 助电源 为高压 电力 电子装 置的
收 稿 日期 ：０ １ １－ ４ ２ １ － １２
般 不 会很 高 ，多 以 ２ ４Ｖ输 出或 ４ ８Ｖ输 出为 宜 ， 输
出功 率也 不会 太大 ．一 般会 在 １０ Ｗ 到 ２ ０Ｗ 之 ０ ０
间 。但 是 这种 辅 助 电源 的输 入 电压 往往 很 高 ， 且不
稳 定 ， 一个 较 大 的波 动 范 围。这 就一 方 面要 求该 有 辅助 电源要 有一 定 的耐压 等级 ，其绝 缘性 能 要好 ； 另一 方 面要 求 该 辅 助 电源 在 较 大 的输 入 电压 波 动 范 围下 都 能够 正 常工 作 ； 外 ， 另 由于该 装 置 是 辅 助 电源 ， 占体 积不应 太大 。 所
了 ＲＣ 吸 收 电路 ． 大地 减 小 了主 开 关 管上 关 断 时 的 电压 尖 峰 。 Ｄ 极
关键词 ： 高压 输入 ； 助 电 源 ； 管反 激 电路 ； Ｄ 吸收 电路 辅 单 ＲＣ
中 图 分类 号 ： Ｍ４ Ｔ ６ 文献 标 志 码 ： Ａ 文章 编 号 ：０ ５ ２ ０ （ ０ ２ ０ — ０ ２ ０ ２ ９ — ８ ５ ２ １ ） １０ １— ６
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本 文第 一 章 节介 绍 高 压辅 助 电源 的方 案 ， 二 第 章 节 进行 参数 设 计 和 器件 选 型 ， 三章 节介 绍 变 压 第 器 和 Ｒ Ｄ 吸收 电路 的设 计 ，第 四章 节 给 出仿 真 和 Ｃ
摘 要 ： 电压 宽 范 围输 入 的 辅 助 电 源在 中 大功 率 电力 电子 装 置 中被 广 泛应 用 。 出 了采 用 工作 在 ＤＣ 状 态 下 高 提 Ｍ
单 管反 激 电路 的 方 案 设 计 高 压输 入 辅 助 电 源 ， 算 了变换 器 的 电路 参 数 ； 据 输 入 电 压 高 的 特 点 ， 化 设 计 了变 压 计 根 优 器 的 变 比和 二 次 侧 的 反 射 电 压 ， 虑 到 变压 器 的 绝缘 和爬 电效 应 ， 出 了一 种 高 电压 输入 变压 器 的 绕 制 方 法 ； 计 考 提 设