專利名稱：高壓開關(guān)、母線溫度在線檢測系統(tǒng)及其供電方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于溫度測量裝置領(lǐng)域，尤其涉及一種應(yīng)用熱電元件對高壓、超高壓開關(guān)或高壓母線以及高壓電纜接頭等處的溫度值進(jìn)行在線檢測與監(jiān)視的檢測系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
高壓開關(guān)的觸頭、高壓電纜的接頭因接觸不良或過電流運(yùn)行時，都會引起開關(guān)觸頭或電纜接頭過熱；若不及時排除，最終可能導(dǎo)致高壓開關(guān)柜或高壓電纜的絕緣被破壞，引起短路，形成重大故障和造成重大經(jīng)濟(jì)損失。高壓母線在過電流、緊固螺絲松動或其它不正常狀態(tài)下也會出現(xiàn)過熱現(xiàn)象。所以，高壓開關(guān)、高壓母線或高壓電纜接頭的溫度在線檢測是提高電力系統(tǒng)運(yùn)行可靠性、預(yù)防故障的重要手段之一。
目前，常用的高壓電器溫度檢測主要有兩種方案其一是采用色片，其色片的顏色會隨著溫度的變化而變化；根據(jù)其顏色變化即可判斷高壓電器的溫度，缺點(diǎn)是在設(shè)備運(yùn)行時看不見，而且不夠可靠和精確，不能起到應(yīng)有的溫度監(jiān)視作用；其二是用熱紅外檢測技術(shù)，通過紅外溫度檢測探頭和測試儀來監(jiān)測高壓電器的運(yùn)行溫度，其缺點(diǎn)是價格昂貴，而且對封閉在機(jī)柜內(nèi)的觸點(diǎn)無法檢測。
2000年9月13日公告的，公告號為CN 2396386Y的中國專利中公開了一種“高壓及超高壓開關(guān)觸頭溫度檢測裝置”，由自供電裝置、數(shù)字測溫和紅外通訊單元組成。自供電裝置是從匯流條耦合出極小的能量供給測量端。其每一個觸點(diǎn)采用一套單片機(jī)檢測電路，每一路單片機(jī)溫度檢測電路的供電能量來自觸點(diǎn)電流。但其存在著單片機(jī)系統(tǒng)的工作情況易受到觸點(diǎn)電流大小的影響，當(dāng)觸點(diǎn)電流小時，會出現(xiàn)電源供電不足的問題。
2002年8月7日公告的，公告號為CN 2504620Y的中國專利中公開了一種“高壓開關(guān)觸點(diǎn)、母線或電纜接頭溫度在線檢測與監(jiān)視系統(tǒng)”，包括多個獨(dú)立的觸點(diǎn)溫度檢測電路和與其相連的一套單片機(jī)監(jiān)視系統(tǒng)，其每一個高壓帶電體溫度檢測電路分別采用一套隔離電源供電，其電源穩(wěn)定度高，不受觸點(diǎn)電流影響；但其每一個高壓開關(guān)觸點(diǎn)、高壓電纜接頭或每一段高壓母線的溫度檢測電路均需要一組隔離電源，所以供電電源相對復(fù)雜，體積大，成本高，可靠性也因系統(tǒng)較為復(fù)雜而有所降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種能解決高等級電位差環(huán)境下對溫度檢測單元供電的、高耐壓的電源供電方法。
本發(fā)明還提供了一種供電電源線路簡單、體積小、工作可靠性高、可同時為多套檢測裝置提供電源的高壓開關(guān)、母線溫度在線檢測系統(tǒng)。
本發(fā)明的技術(shù)方案是提供一種高壓開關(guān)、母線溫度在線檢測系統(tǒng)的供電方法，其特征在于按下列方法為檢測系統(tǒng)的溫度檢測及溫度信號傳送單元提供電源(1)將工頻電源經(jīng)電源變壓器降壓至較低電壓的交流電源；
(2)將較低電壓的交流電源整流、濾波，得到直流電源；(3)對直流電源進(jìn)行電流或電壓閉環(huán)調(diào)節(jié)，得到幅值恒定的直流電流源或直流電壓源；(4)將幅值恒定的直流電流源或直流電壓源用電流型或電壓型逆變器，轉(zhuǎn)換成為高頻交流電流或電壓；(5)通過高壓電纜將高頻交流電流或電壓送至多個隔離變壓器，其高壓電纜構(gòu)成多個隔離變壓器的原邊繞組；(6)多個隔離變壓器副邊輸出的高頻交流電流或電壓經(jīng)過整流、穩(wěn)壓和濾波電路，得到多個相互隔離的二次直流電源；(7)采用該多個相互隔離的二次直流電源分別為檢測系統(tǒng)的每一路溫度檢測及信號傳送單元提供電源。
本發(fā)明的技術(shù)方案還提供了一種高壓開關(guān)、母線溫度在線檢測系統(tǒng)，包括多組設(shè)置于開關(guān)或母線處的溫度檢測及信號傳送單元、一套集中的溫度信息處理及顯示單元和將溫度信息處理及顯示單元的信號輸入端與各組溫度檢測及信號傳送單元分別對應(yīng)連接的發(fā)射、接收裝置，其特征在于設(shè)置高耐壓多輸出隔離電源單元、輔助電源單元和與溫度檢測及信號傳送單元數(shù)量相等的隔離變壓器和整流穩(wěn)壓濾波單元，其中，高耐壓多輸出隔離電源單元的交流電源輸入端與工頻電源連接，其高頻交流電源輸出端經(jīng)多個隔離變壓器、整流穩(wěn)壓濾波單元為各溫度檢測及信號傳送單元提供電源；輔助電源的交流電源輸入端與工頻電源連接，其直流電源輸出端為高耐壓多輸出隔離電源單元和溫度信息處理及顯示單元提供電源。
其中所述的高耐壓多輸出隔離電源單元包括隔離電源主電路和控制驅(qū)動電路，所述的隔離電源主電路包括依次連接的輸入變壓器、整流橋、調(diào)節(jié)電路和逆變器，所述的控制驅(qū)動電路包括恒流源或恒壓源控制電路、依次連接的逆變器控制電路和驅(qū)動電路；其輸入變壓器的輸入端與工頻電源連接，其輸出端經(jīng)整流電路、調(diào)節(jié)電路與逆變器連接；調(diào)節(jié)電路的驅(qū)動信號輸入端和電流或電壓反饋信號輸出端分別與控制驅(qū)動電路中恒流源或恒壓源控制電路的驅(qū)動信號輸出端和電流或電壓反饋信號輸入端對應(yīng)連接；驅(qū)動電路的驅(qū)動信號輸出端分別與相應(yīng)逆變器的驅(qū)動信號輸入端對應(yīng)連接；逆變器的高頻交流電源輸出端與隔離變壓器的原邊對應(yīng)連接。
其所述的調(diào)節(jié)電路為電流調(diào)節(jié)電路或電壓調(diào)節(jié)電路，所述的逆變器為電流型或電壓型逆變器。
其所述隔離變壓器的原邊依次串聯(lián)或?qū)?yīng)并聯(lián)后與隔離電源主電路中逆變器的高頻交流電源輸出端連接，其原邊為高壓電纜，原邊的匝數(shù)為1匝或1匝以上，其副邊經(jīng)整流穩(wěn)壓濾波單元為各組溫度檢測及信號傳送單元提供電源。
其所述的輔助電源單元為線性電源或開關(guān)電源。
其所述的整流穩(wěn)壓濾波單元包括整流電路、穩(wěn)壓電路和濾波電路，其中整流電路的交流輸入端與隔離變壓器的副邊對應(yīng)連接，其直流輸出端經(jīng)穩(wěn)壓電路和濾波電路與溫度檢測與信號傳送單元的電源輸入端對應(yīng)連接。
本發(fā)明所述隔離電源主電路的一種具體技術(shù)方案包括輸入變壓器TR0、由整流橋BR1和濾波電容C1構(gòu)成的整流部分、由開關(guān)管Q1、電感L1、二極管V1、電阻R1、R27和電容C16構(gòu)成的電流調(diào)節(jié)電路和由開關(guān)管Q2、Q3、Q4、Q5及分別并聯(lián)在它們兩端的電容C2、C3、C4、C5構(gòu)成的電流型逆變器，其中，開關(guān)管Q1的源極、二極管V1的陰極和電感L1的一端連在一起，開關(guān)管Q1的漏極接在整流橋的正輸出端，其門極和源極與控制驅(qū)動電路中恒流源控制電路的驅(qū)動信號輸出端連接，二極管V1的陽極接整流橋的負(fù)輸出端，L1的另一端構(gòu)成電流調(diào)節(jié)電路的正輸出端，整流橋的負(fù)輸出端構(gòu)成電流調(diào)節(jié)電路的負(fù)輸出端，開關(guān)管Q2、Q4的漏極接在一起，接電流調(diào)節(jié)電路的正輸出端，開關(guān)管Q3、Q5的源極接在一起，經(jīng)過電阻R1接電流調(diào)節(jié)電路的負(fù)輸出端，Q2的源極和Q3的漏極接在一起，為電流型逆變器的一個輸出端，Q4的源極和Q5的漏極接在一起，為電流型逆變器的另一個輸出端，開關(guān)管Q2、Q3、Q4、Q5的門極和源極分別與控制驅(qū)動電路的驅(qū)動信號輸出端對應(yīng)連接，電阻R1串接在電流調(diào)節(jié)電路的負(fù)輸出端和開關(guān)管Q3、Q5的源極之間，電容C16的一端接電流調(diào)節(jié)電路的負(fù)輸出端，其另一端與電阻R27的一端連接，電阻R27的另一端與開關(guān)管Q3、Q5的源極連接，電容C16的兩端構(gòu)成電流反饋信號輸出端；所述的多個隔離變壓器的原邊依次首、尾串聯(lián)后與電流型逆變器的兩個輸出端對應(yīng)連接。
本發(fā)明所述隔離電源主電路的另一種具體技術(shù)方案包括輸入變壓器TRB0、由整流橋BRB1和濾波電容CB1構(gòu)成的整流部分、由開關(guān)管QB1、電感LB1、二極管VB1、電容CB2、CB16、電阻RB3、RB4和RB27構(gòu)成的電壓調(diào)節(jié)電路、霍爾電流傳感器HL1和由開關(guān)管QB2、QB3、QB4、QB5及分別并聯(lián)在它們兩端的二極管VB2、VB3、VB4、VB5構(gòu)成的電壓型逆變器，其中，開關(guān)管QB1的源極、二極管VB1的陰極和電感LB1的一端連在一起，開關(guān)管QB1的漏極接整流橋的正輸出端，其門極和源極與控制驅(qū)動電路中恒壓源控制電路的驅(qū)動信號輸出端連接，二極管VB1的陽極接整流橋的負(fù)輸出端，電感LB1的另一端與濾波電容CB2的正極連接，構(gòu)成電壓調(diào)節(jié)電路的正輸出端，濾波電容CB2的負(fù)極接在整流橋的負(fù)輸出端，構(gòu)成電壓調(diào)節(jié)電路的負(fù)輸出端，開關(guān)管QB2、QB4的漏極接在一起，通過霍爾電流傳感器HL1接電壓調(diào)節(jié)電路的正輸出端，開關(guān)管QB3、QB5的源極接電壓調(diào)節(jié)電路的負(fù)輸出端，QB2的源極和QB3的漏極接在一起，為逆變器的一個輸出端，QB4的源極和QB5的漏極接在一起，為逆變器的另一個輸出端，開關(guān)管QB2、QB3、QB4、QB5的門極和源極分別與控制驅(qū)動電路的驅(qū)動信號輸出端對應(yīng)連接，電阻RB3的一端與電壓調(diào)節(jié)電路的正輸出端連接，其另一端與電阻RB4和RB27的一端連接，電阻RB4的另一端與電壓調(diào)節(jié)電路的負(fù)輸出端連接并構(gòu)成電壓反饋信號的一個輸出端，電阻RB27的另一端構(gòu)成電壓反饋信號的另一個輸出端，同時經(jīng)電容CB16與電壓調(diào)節(jié)電路的負(fù)輸出端連接；所述的多個隔離變壓器原邊并聯(lián)后與電壓型逆變器的兩個輸出端連接。
與現(xiàn)有技術(shù)比較，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是1.采用一個高耐壓多輸出隔離電源為各高壓溫度檢測電路及溫度信號發(fā)射電路供電，整個系統(tǒng)體積小，制造成本低，工作可靠性高。
2.采用高壓電纜作為輸出變壓器的原邊繞組，大大提高了電源輸出變壓器的耐壓等級，有利于整個裝置的安全運(yùn)行。
3.采用高頻交流電流或電壓驅(qū)動具有很高隔離電壓的各個輸出變壓器，功率傳輸效率高，輸出變壓器體積小，輸出電壓質(zhì)量高。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
圖1是本發(fā)明供電方式的方框圖；圖2是本發(fā)明系統(tǒng)的電原理方框圖；圖3是本發(fā)明隔離電源主電路的電原理方框圖；圖4是本發(fā)明隔離電源主電路實(shí)施例的線路圖；圖5是對應(yīng)于圖3的隔離電源控制電路實(shí)施例的線路圖；圖6是整流穩(wěn)壓濾波單元和溫度檢測及信號傳送單元實(shí)施例的線路圖；圖7是輔助電源單元實(shí)施例的線路圖；圖8是本發(fā)明隔離電源主電路另一實(shí)施例的線路圖；圖9是對應(yīng)于圖7的隔離電源控制電路另一實(shí)施例的線路圖；圖10是對應(yīng)于圖8和圖9的整流穩(wěn)壓濾波單元另一實(shí)施例的線路圖。
具體實(shí)施例方式
圖1中，給出了為檢測系統(tǒng)的溫度檢測及信號傳送單元提供電源的方法(1)將工頻電源經(jīng)電源變壓器降壓至較低電壓的交流電源；(2)將較低電壓的交流電源整流、濾波，得到直流電源；(3)對直流電源進(jìn)行電流或電壓閉環(huán)調(diào)節(jié)，得到幅值恒定的直流電流源或直流電壓源；(4)將幅值恒定的直流電流源或直流電壓源用電流型或電壓型逆變器，轉(zhuǎn)換成為高頻交流電流或電壓；(5)通過高壓電纜將高頻交流電流或電壓送至多個隔離變壓器，其高壓電纜構(gòu)成多個隔離變壓器的原邊繞組；(6)多個隔離變壓器副邊輸出的高頻交流電流或電壓經(jīng)過整流、穩(wěn)壓和濾波電路，得到多個相互隔離的二次直流電源；(7)采用該多個相互隔離的二次直流電源分別為檢測系統(tǒng)的每一路溫度檢測及信號傳送單元提供電源。
由于本發(fā)明采用高壓電纜作為輸出變壓器的原邊繞組，大大提高了電源輸出變壓器的耐壓等級，有利于整個裝置的安全運(yùn)行。同時，采用高頻交流電流源或電壓電源驅(qū)動隔離變壓器，功率傳輸效率高，隔離變壓器體積小，輸出電源質(zhì)量好。
圖2中，高耐壓多輸出隔離電源單元的交流電源輸入端與工頻電源連接，其高頻交流電源輸出端經(jīng)多個隔離變壓器、整流穩(wěn)壓濾波單元為各溫度檢測及信號傳送單元提供電源；輔助電源的交流電源輸入端與工頻電源連接，其直流電源輸出端為高耐壓多輸出隔離電源單元和溫度信息處理及顯示單元提供電源。
隔離電源主電路在其控制電路的作用下，在各隔離變壓器的原邊產(chǎn)生高頻交流電流或電壓，從而在各隔離變壓器的副邊產(chǎn)生隔離了的高頻交流電流或電壓，經(jīng)整流、穩(wěn)壓、濾波后，為各溫度檢測及信號傳送單元供電，溫度檢測及信號傳送單元的輸出信號經(jīng)過光纖式、紅外式或無線式等發(fā)射、接收裝置傳輸?shù)綔囟刃畔⑻幚砑帮@示單元，進(jìn)行溫度的計(jì)算與顯示、過熱判斷、過熱信號的顯示等功能。
各隔離變壓器的原邊繞組只有很少的幾匝或1匝，因而可以采用高壓電纜繞制。因此，各隔離變壓器的原、副邊之間具有很高的耐壓，再加上采用光纖式、紅外式或無線式等傳輸方式進(jìn)行溫度測量信號的傳送，很好地解決了高壓系統(tǒng)的溫度在線檢測問題。
圖3中，高耐壓多輸出隔離電源單元包括隔離電源主電路1和控制驅(qū)動電路2，所述的隔離電源主電路1包括依次連接的輸入變壓器、整流橋、調(diào)節(jié)電路和逆變器，所述的控制驅(qū)動電路2包括恒流源或恒壓源控制電路、依次連接的逆變器控制電路和驅(qū)動電路；其輸入變壓器的輸入端與工頻電源連接，其輸出端經(jīng)整流電路、調(diào)節(jié)電路與逆變器連接；調(diào)節(jié)電路的驅(qū)動信號輸入端和電流或電壓反饋信號輸出端分別與控制驅(qū)動電路中恒流源或恒壓源控制電路的驅(qū)動信號輸出端和電流或電壓反饋信號輸入端對應(yīng)連接；驅(qū)動電路的驅(qū)動信號輸出端分別與相應(yīng)逆變器的驅(qū)動信號輸入端對應(yīng)連接；逆變器的高頻交流電源輸出端與隔離變壓器的原邊對應(yīng)連接。其所述的調(diào)節(jié)電路為電流調(diào)節(jié)電路或電壓調(diào)節(jié)電路，所述的逆變器為電流型或電壓型逆變器。
輸入變壓器用來調(diào)整整流橋的輸入電壓，以提高整個隔離電源的效率、電壓適用范圍和整機(jī)可靠性，輸入變壓器和調(diào)節(jié)電路在某些要求不高的情況下可以只選其一，以簡化系統(tǒng)；整流橋用來將交流輸入轉(zhuǎn)化為直流電壓，整流橋的輸出經(jīng)過調(diào)節(jié)電路產(chǎn)生一個電流(或電壓)恒定的直流電流(或電壓)源，電流調(diào)節(jié)電路(或電壓調(diào)節(jié)電路)的輸出經(jīng)過電流型逆變器(或電壓型逆變器)轉(zhuǎn)換為高頻交流電流源(或高頻交流電壓源)，高頻交流電流源(或高頻交流電壓源)的輸出用來驅(qū)動各隔離變壓器，以產(chǎn)生一系列具有很高隔離電壓的輸出電源，為各溫度檢測及信號傳送單元供電。
圖4中，隔離電源主電路包括輸入變壓器TR0、由整流橋BR1和濾波電容C1構(gòu)成的整流部分、由開關(guān)管Q1、電感L1、二極管V1、電阻R1、R27和電容C16構(gòu)成的電流調(diào)節(jié)電路和由開關(guān)管Q2、Q3、Q4、Q5及分別并聯(lián)在它們兩端的電容C2、C3、C4、C5構(gòu)成的電流型逆變器，其中，開關(guān)管Q1的源極、二極管V1的陰極和電感L1的一端連在一起，開關(guān)管Q1的漏極接在整流橋的正輸出端，其門極和源極與控制驅(qū)動電路中恒流源控制電路的驅(qū)動信號輸出端連接，二極管V1的陽極接整流橋的負(fù)輸出端，L1的另一端構(gòu)成電流調(diào)節(jié)電路的正輸出端，整流橋的負(fù)輸出端構(gòu)成電流調(diào)節(jié)電路的負(fù)輸出端，開關(guān)管Q2、Q4的漏極接在一起，接電流調(diào)節(jié)電路的正輸出端，開關(guān)管Q3、Q5的源極接在一起，經(jīng)過電阻R1接電流調(diào)節(jié)電路的負(fù)輸出端，Q2的源極和Q3的漏極接在一起，為電流型逆變器的一個輸出端，Q4的源極和Q5的漏極接在一起，為電流型逆變器的另一個輸出端，開關(guān)管Q2、Q3、Q4、Q5的門極和源極分別與控制驅(qū)動電路的驅(qū)動信號輸出端對應(yīng)連接，電阻R1串接在電流調(diào)節(jié)電路的負(fù)輸出端和開關(guān)管Q3、Q5的源極之間，電容C16的一端接電流調(diào)節(jié)電路的負(fù)輸出端，其另一端與電阻R27的一端連接，電阻R27的另一端與開關(guān)管Q3、Q5的源極連接，電容C16的兩端構(gòu)成電流反饋信號輸出端；所述的多個隔離變壓器的原邊依次首、尾串聯(lián)后與電流型逆變器的兩個輸出端對應(yīng)連接。
交流輸入電壓經(jīng)過輸入變壓器TR0、整流橋BR1和濾波電容C1后，變?yōu)橐粋€直流電壓。二極管V2的陰極接整流橋的正輸出，V2的陽極接電流調(diào)節(jié)電路的正輸出端，用來實(shí)現(xiàn)逆變橋直流側(cè)的電壓嵌位。該電路中的電流調(diào)節(jié)電路在電流閉環(huán)的控制下產(chǎn)生一個恒定的直流電流，經(jīng)過電流型逆變器轉(zhuǎn)換為一個高頻電流源。該高頻電流源用來驅(qū)動連接在電流逆變器兩個輸出端的一串隔離變壓器TR1、TR2、TR3……TR等，由于逆變器的輸出為高頻電流源，隔離變壓器的原邊采用串聯(lián)的連接方式，實(shí)際上是用一根高壓電纜穿繞過每一個隔離變壓器的磁芯，原邊匝數(shù)很少，必要時原邊可以為單匝。在該主電路中，在對電源質(zhì)量要求不高、需要簡化設(shè)計(jì)時，輸入變壓器和電流調(diào)節(jié)電路兩者之間可以去掉一個以簡化電路結(jié)構(gòu)，降低成本和縮小體積。
圖5是對應(yīng)于圖4所示主電路方案的一種控制驅(qū)動電路，主要由集成電路U1(TL494)、U2(NE555)及其外圍組容元件組成。集成電路U1及其外圍阻容元件R2、R3、RP1、RP2、C6、C7、C8等組成電流調(diào)節(jié)電路的恒流源控制電路，RP2、C6決定了電流調(diào)節(jié)電路的開關(guān)頻率，可調(diào)電阻RP1用來調(diào)節(jié)電流的給定值，R2、C7組成PI調(diào)節(jié)校正電路，電阻R3、R4和變壓器TR11組成開關(guān)管Q1的隔離驅(qū)動電路。集成電路U2和外圍阻容元件R9、R10、R11、C9、C10組成逆變器控制電路，用來交替切換電流方向，將恒定的直流電流轉(zhuǎn)換為高頻交流電流。電阻R12、R13、R14、R15和變壓器TR12等組成開關(guān)管Q3、Q4的門極驅(qū)動電路。電阻R5、R6、R7、R8和變壓器TR13等組成開關(guān)管Q2、Q5的門極驅(qū)動電路。圖中的J1、J2端分別接圖4的J1、J2端，用來實(shí)現(xiàn)電流的反饋控制。
圖6中，二極管V3、V4、V5、V6組成橋式整流電路，V3、V4的陰極接在一起，為整流橋的正輸出端，V5、V6的陽極接在一起，為整流橋的負(fù)輸出端。V3的陽極和V5的陰極接在一起，為整流橋的一個交流輸入端，V4的陽極和V6的陰極接在一起，為整流橋的另一個交流輸入端。整流橋的兩個交流輸入端分別接隔離變壓器副邊的兩個端子。電阻R16、R17和并聯(lián)穩(wěn)壓器Z1一起組成并聯(lián)穩(wěn)壓電路，電阻R18、電容C11和C12組成RC濾波電路。It為AD590型溫度傳感器，它將溫度轉(zhuǎn)換為電流，該電流經(jīng)過電阻R19和RP3后變?yōu)楹蜏囟瘸收鹊碾妷盒盘?，以集成電路U3(LM331)、電阻R20、R21、R22、R23、R24、RP4、電容C13、C14、C15等組成的V/F變換電路將與溫度呈正比的電壓信號，轉(zhuǎn)換為與溫度呈正比的頻率信號，該頻率信號經(jīng)過電阻R25、R26和三極管VT3組成的放大電路輸出，經(jīng)發(fā)射、接收裝置傳輸?shù)綔囟刃畔⑻幚砑帮@示單元，進(jìn)行溫度的計(jì)算與顯示、過熱判斷、過熱信號的顯示等功能。
圖7中，輔助電源單元采用變壓器TR19降壓、二極管V8～V11整流、電容C20和C21濾波后，經(jīng)三端穩(wěn)壓電路U12(LM7815)和U13(LM7805)進(jìn)行穩(wěn)壓，經(jīng)電容C22、C23、C24和C25濾波后，分別提供+15V、+5V電壓。
圖8中，隔離電源主電路包括輸入變壓器TRB0、由整流橋BRB1和濾波電容CB1構(gòu)成的整流部分、由開關(guān)管QB1、電感LB1、二極管VB1、電容CB2、CB16、電阻RB3、RB4和RB27構(gòu)成的電壓調(diào)節(jié)電路、霍爾電流傳感器HL1和由開關(guān)管QB2、QB3、QB4、QB5及分別并聯(lián)在它們兩端的二極管VB2、VB3、VB4、VB5構(gòu)成的電壓型逆變器，其中，開關(guān)管QB1的源極、二極管VB1的陰極和電感LB1的一端連在一起，開關(guān)管QB1的漏極接整流橋的正輸出端，其門極和源極與控制驅(qū)動電路中恒壓源控制電路的驅(qū)動信號輸出端連接，二極管VB1的陽極接整流橋的負(fù)輸出端，電感LB1的另一端與濾波電容CB2的正極連接，構(gòu)成電壓調(diào)節(jié)電路的正輸出端，濾波電容CB2的負(fù)極接在整流橋的負(fù)輸出端，構(gòu)成電壓調(diào)節(jié)電路的負(fù)輸出端，開關(guān)管QB2、QB4的漏極接在一起，通過霍爾電流傳感器HL1接電壓調(diào)節(jié)電路的正輸出端，開關(guān)管QB3、QB5的源極接電壓調(diào)節(jié)電路的負(fù)輸出端，QB2的源極和QB3的漏極接在一起，為逆變器的一個輸出端，QB4的源極和QB5的漏極接在一起，為逆變器的另一個輸出端，開關(guān)管QB2、QB3、QB4、QB5的門極和源極分別與控制驅(qū)動電路的驅(qū)動信號輸出端對應(yīng)連接，電阻RB3的一端與電壓調(diào)節(jié)電路的正輸出端連接，其另一端與電阻RB4和RB27的一端連接，電阻RB4的另一端與電壓調(diào)節(jié)電路的負(fù)輸出端連接并構(gòu)成電壓反饋信號的一個輸出端，電阻RB27的另一端構(gòu)成電壓反饋信號的另一個輸出端，同時經(jīng)電容CB16與電壓調(diào)節(jié)電路的負(fù)輸出端連接；所述的多個隔離變壓器原邊并聯(lián)后與電壓型逆變器的兩個輸出端連接。
交流輸入電壓經(jīng)過輸入變壓器TRB0、整流橋BRB1和濾波電容CB1后，變?yōu)橐粋€直流電壓。該電路中的電壓調(diào)節(jié)電路在電壓閉環(huán)的控制下產(chǎn)生一個恒定的直流電壓，經(jīng)過電壓型逆變器轉(zhuǎn)換為一個高頻的交流電壓。該高頻交流電壓用來驅(qū)動連接在逆變器兩個輸出端的若干個隔離變壓器TRB1、TRB2、TRB3……TRBn等，隔離變壓器的原邊并接在逆變器的輸出端，原邊匝數(shù)很小，因而可以采用高壓電纜繞制，以提高隔離變壓器原副邊的隔離電壓。同樣，在該主電路中，在對電源質(zhì)量要求不高、需要簡化設(shè)計(jì)時，輸入變壓器和電壓調(diào)節(jié)電路兩者之間可以去掉一個以簡化電路結(jié)構(gòu)，降低成本和縮小體積。
圖9是對應(yīng)于圖8所示隔離電源主電路的另一種控制驅(qū)動電路，主要由集成電路U12(TL494)、U13(NE555)、U14(非門電路CD4049)、U15(或門電路CD4071)、U16(或門電路CD4071)、U17(比較器LM339)及其外圍組容元件組成。集成電路U12及其外圍阻容元件R33、R34、RP3、RP4、C26、C27、C28等組成電壓調(diào)節(jié)電路的恒壓控制電路，RP3、C26決定了電壓調(diào)節(jié)電路的開關(guān)頻率，可調(diào)電阻RP4用來調(diào)節(jié)電壓的給定值，R33、C27組成PI調(diào)節(jié)校正電路，電阻R34、R35和變壓器TR14組成開關(guān)管QB1的隔離驅(qū)動電路。集成電路U13和外圍阻容元件R39、R40、R41、R42、C29、C30組成逆變器控制電路，用來交替切換電壓方向，將恒定的直流電壓轉(zhuǎn)換為高頻交流電壓。集成電路U16和電阻R43、R44、R45、R46、電容C31、C32、C33、C34組成橋式逆變器同一橋臂上下兩只管子的死區(qū)控制電路。電阻R47、R51、R55、二極管VT4、變壓器TR15等組成QB4的門極驅(qū)動電路，電阻R48、R52、R56、二極管VT5、變壓器TR16等組成QB5的門極驅(qū)動電路，電阻R49、R53、R57、二極管VT6、變壓器TR17等組成QB3的門極驅(qū)動電路，電阻R50、R54、R58、二極管VT7、變壓器TR18等組成QB2的門極驅(qū)動電路。集成電路U17及電阻R36、R37、RP5等用來構(gòu)成電壓比較器，其輸入信號來自圖8中的霍爾電流傳感器HL1的輸出JB3，參考值從可調(diào)電阻RP5得到，以此判斷是否出現(xiàn)過電流。當(dāng)出現(xiàn)過流信號時，比較器U17輸出高電平，通過或門電路U15將VT4、VT5、VT6、VT7全部置于飽和導(dǎo)通狀態(tài)，從而使隔離變壓器TR15、TR16、TR17、TR18的原邊電壓為約0.3V，隔離變壓器的變比接近于1，所以逆變器中各開關(guān)管的門極和源極之間均為約0.3V電壓，逆變器橋臂被關(guān)閉，從而實(shí)現(xiàn)電路的過電流保護(hù)。圖中的JB1、JB2端分別接圖8的JB1、JB2端，用來實(shí)現(xiàn)電壓的反饋控制，圖中的JB3接圖8中的JB3，用來實(shí)現(xiàn)主電路的過電流保護(hù)。
圖10中，當(dāng)隔離電源主電路結(jié)構(gòu)采用圖8所示的電壓型逆變器結(jié)構(gòu)時，各隔離變壓器的原邊采用并聯(lián)連接方式，隔離變壓器的原邊和副邊均為高頻交流電壓，因而副邊整流電路的輸出宜采用本圖所示的串聯(lián)穩(wěn)壓電路進(jìn)行穩(wěn)壓，在該電路中，整流橋由V12、V13、V14、V15等組成，串聯(lián)穩(wěn)壓電路采用常用的三端穩(wěn)壓塊LM7805，電容C35、C36、C37、C38為濾波電容。其溫度檢測及信號傳送單元部分與圖6所示相同，不再敘述。由于溫度檢測及信號傳送單元、溫度信息處理及顯示單元和將溫度信息處理及顯示單元的信號輸入端與各組溫度檢測及信號傳送單元分別對應(yīng)連接的發(fā)射、接收裝置在公告號為CN2396386Y和公告號為CN 2504620Y的中國專利中已有詳細(xì)的描述，故其構(gòu)成和工作原理在此不再敘述。
本發(fā)明所選用的集成電路芯片型號在實(shí)施例中均已給出，亦可選用其他與之功能相同或相近的集成電路芯片；開關(guān)管可選用大功率晶體管GTR、功率場效應(yīng)管MOSFET或絕緣柵雙極晶體管IGBT等全控型電力半導(dǎo)體器件；其余元件的參數(shù)和選擇無特殊要求。
本發(fā)明不只局限于上述所列舉的實(shí)施例，凡被本發(fā)明權(quán)利要求所表述的技術(shù)方案所覆蓋的產(chǎn)品均在本發(fā)明請求保護(hù)的范疇。
本發(fā)明可廣泛用于高壓、超高壓變、配電系統(tǒng)或裝置的運(yùn)行、監(jiān)控和設(shè)備管理等領(lǐng)域。
權(quán)利要求
1.一種高壓開關(guān)、母線溫度在線檢測系統(tǒng)的供電方法，其特征在于按下列方法為檢測系統(tǒng)的溫度檢測及溫度信號傳送單元提供電源(1)將工頻電源經(jīng)電源變壓器降壓至較低電壓的交流電源；(2)將較低電壓的交流電源整流、濾波，得到直流電源；(3)對直流電源進(jìn)行電流或電壓閉環(huán)調(diào)節(jié)，得到幅值恒定的直流電流源或直流電壓源；(4)將幅值恒定的直流電流源或直流電壓源用電流型或電壓型逆變器，轉(zhuǎn)換成為高頻交流電流或電壓；(5)通過高壓電纜將高頻交流電流或電壓送至多個隔離變壓器，其高壓電纜構(gòu)成多個隔離變壓器的原邊繞組；(6)多個隔離變壓器副邊輸出的高頻交流電流或電壓經(jīng)過整流、穩(wěn)壓和濾波電路，得到多個相互隔離的二次直流電源；(7)采用該多個相互隔離的二次直流電源分別為檢測系統(tǒng)的每一路溫度檢測及信號傳送單元提供電源。
2.一種高壓開關(guān)、母線溫度在線檢測系統(tǒng)，包括多組設(shè)置于開關(guān)或母線處的溫度檢測及信號傳送單元、一套集中的溫度信息處理及顯示單元和將溫度信息處理及顯示單元的信號輸入端與各組溫度檢測及信號傳送單元分別對應(yīng)連接的發(fā)射、接收裝置，其特征在于設(shè)置高耐壓多輸出隔離電源單元、輔助電源單元和與溫度檢測及信號傳送單元數(shù)量相等的隔離變壓器和整流穩(wěn)壓濾波單元，其中，高耐壓多輸出隔離電源單元的交流電源輸入端與工頻電源連接，其高頻交流電源輸出端經(jīng)多個隔離變壓器、整流穩(wěn)壓濾波單元為各溫度檢測及信號傳送單元提供電源；輔助電源的交流電源輸入端與工頻電源連接，其直流電源輸出端為高耐壓多輸出隔離電源單元和溫度信息處理及顯示單元提供電源。
3.按照權(quán)利要求2所述的高壓開關(guān)、母線溫度在線檢測系統(tǒng)，其特征在于所述的高耐壓多輸出隔離電源單元包括隔離電源主電路和控制驅(qū)動電路，所述的隔離電源主電路包括依次連接的輸入變壓器、整流橋、調(diào)節(jié)電路和逆變器，所述的控制驅(qū)動電路包括恒流源或恒壓源控制電路、依次連接的逆變器控制電路和驅(qū)動電路；其中，輸入變壓器的輸入端與工頻電源連接，其輸出端經(jīng)整流電路、調(diào)節(jié)電路與逆變器連接；調(diào)節(jié)電路的驅(qū)動信號輸入端和電流或電壓反饋信號輸出端分別與控制驅(qū)動電路中恒流源或恒壓源控制電路的驅(qū)動信號輸出端和電流或電壓反饋信號輸入端對應(yīng)連接；驅(qū)動電路的驅(qū)動信號輸出端分別與相應(yīng)逆變器的驅(qū)動信號輸入端對應(yīng)連接；逆變器的高頻交流電源輸出端與隔離變壓器的原邊對應(yīng)連接。
4.按照權(quán)利要求3所述的高壓開關(guān)、母線溫度在線檢測系統(tǒng)，其特征在于所述的調(diào)節(jié)電路為電流調(diào)節(jié)電路或電壓調(diào)節(jié)電路，所述的逆變器為電流型或電壓型逆變器。
5.按照權(quán)利要求2所述的高壓開關(guān)、母線溫度在線檢測系統(tǒng)，其特征在于所述隔離變壓器的原邊依次串聯(lián)或?qū)?yīng)并聯(lián)后與隔離電源主電路中逆變器的高頻交流電源輸出端連接，其原邊為高壓電纜，原邊的匝數(shù)為1匝或1匝以上，其副邊經(jīng)整流穩(wěn)壓濾波單元為各組溫度檢測及信號傳送單元提供電源。
6.按照權(quán)利要求2所述的高壓開關(guān)、母線溫度在線檢測系統(tǒng)，其特征在于所述的輔助電源單元為線性電源或開關(guān)電源。
7.按照權(quán)利要求2所述的高壓開關(guān)、母線溫度在線檢測系統(tǒng)，其特征在于所述的整流穩(wěn)壓濾波單元包括整流電路、穩(wěn)壓電路和濾波電路，其中整流電路的交流輸入端與隔離變壓器的副邊對應(yīng)連接，其直流輸出端經(jīng)穩(wěn)壓電路和濾波電路與溫度檢測與信號傳送單元的電源輸入端對應(yīng)連接。
8.按照權(quán)利要求3、4或5所述的高壓開關(guān)、母線溫度在線檢測系統(tǒng)，其特征在于所述的隔離電源主電路包括輸入變壓器TR0、由整流橋BR1和濾波電容C1構(gòu)成的整流部分、由開關(guān)管Q1、電感L1、二極管V1、電阻R1、R27和電容C16構(gòu)成的電流調(diào)節(jié)電路和由開關(guān)管Q2、Q3、Q4、Q5及分別并聯(lián)在它們兩端的電容C2、C3、C4、C5構(gòu)成的電流型逆變器，其中，開關(guān)管Q1的源極、二極管V1的陰極和電感L1的一端連在一起，開關(guān)管Q1的漏極接在整流橋的正輸出端，其門極和源極與控制驅(qū)動電路中恒流源控制電路的驅(qū)動信號輸出端連接，二極管V1的陽極接整流橋的負(fù)輸出端，L1的另一端構(gòu)成電流調(diào)節(jié)電路的正輸出端，整流橋的負(fù)輸出端構(gòu)成電流調(diào)節(jié)電路的負(fù)輸出端，開關(guān)管Q2、Q4的漏極接在一起，接電流調(diào)節(jié)電路的正輸出端，開關(guān)管Q3、Q5的源極接在一起，經(jīng)過電阻R1接電流調(diào)節(jié)電路的負(fù)輸出端，Q2的源極和Q3的漏極接在一起，為電流型逆變器的一個輸出端，Q4的源極和Q5的漏極接在一起，為電流型逆變器的另一個輸出端，開關(guān)管Q2、Q3、Q4、Q5的門極和源極分別與控制驅(qū)動電路的驅(qū)動信號輸出端對應(yīng)連接，電阻R1串接在電流調(diào)節(jié)電路的負(fù)輸出端和開關(guān)管Q3、Q5的源極之間，電容C16的一端接電流調(diào)節(jié)電路的負(fù)輸出端，其另一端與電阻R27的一端連接，電阻R27的另一端與開關(guān)管Q3、Q5的源極連接，電容C16的兩端構(gòu)成電流反饋信號輸出端；所述的多個隔離變壓器的原邊依次首、尾串聯(lián)后與電流型逆變器的兩個輸出端對應(yīng)連接。
9.按照權(quán)利要求3、4或5所述的高壓開關(guān)、母線溫度在線檢測系統(tǒng)，其特征在于所述的隔離電源主電路包括輸入變壓器TRB0、由整流橋BRB1和濾波電容CB1構(gòu)成的整流部分、由開關(guān)管QB1、電感LB1、二極管VB1、電容CB2、CB16、電阻RB3、RB4和RB27構(gòu)成的電壓調(diào)節(jié)電路、霍爾電流傳感器HL1和由開關(guān)管QB2、QB3、QB4、QB5及分別并聯(lián)在它們兩端的二極管VB2、VB3、VB4、VB5構(gòu)成的電壓型逆變器，其中，開關(guān)管QB1的源極、二極管VB1的陰極和電感LB1的一端連在一起，開關(guān)管QB1的漏極接整流橋的正輸出端，其門極和源極與控制驅(qū)動電路中恒壓源控制電路的驅(qū)動信號輸出端連接，二極管VB1的陽極接整流橋的負(fù)輸出端，電感LB1的另一端與濾波電容CB2的正極連接，構(gòu)成電壓調(diào)節(jié)電路的正輸出端，濾波電容CB2的負(fù)極接在整流橋的負(fù)輸出端，構(gòu)成電壓調(diào)節(jié)電路的負(fù)輸出端，開關(guān)管QB2、QB4的漏極接在一起，通過霍爾電流傳感器HL1接電壓調(diào)節(jié)電路的正輸出端，開關(guān)管QB3、QB5的源極接電壓調(diào)節(jié)電路的負(fù)輸出端，QB2的源極和QB3的漏極接在一起，為逆變器的一個輸出端，QB4的源極和QB5的漏極接在一起，為逆變器的另一個輸出端，開關(guān)管QB2、QB3、QB4、QB5的門極和源極分別與控制驅(qū)動電路的驅(qū)動信號輸出端對應(yīng)連接，電阻RB3的一端與電壓調(diào)節(jié)電路的正輸出端連接，其另一端與電阻RB4和RB27的一端連接，電阻RB4的另一端與電壓調(diào)節(jié)電路的負(fù)輸出端連接并構(gòu)成電壓反饋信號的一個輸出端，電阻RB27的另一端構(gòu)成電壓反饋信號的另一個輸出端，同時經(jīng)電容CB16與電壓調(diào)節(jié)電路的負(fù)輸出端連接；所述的多個隔離變壓器原邊并聯(lián)后與電壓型逆變器的兩個輸出端連接。
全文摘要
高壓開關(guān)、母線溫度在線檢測系統(tǒng)及其供電方法，屬于溫度測量領(lǐng)域。其特征是將交流電源降壓、整流、濾波成直流電源，通過閉環(huán)調(diào)節(jié)得到幅值恒定的直流電源，用逆變器將其轉(zhuǎn)換成高頻交流電源；用高壓電纜構(gòu)成多個隔離變壓器的原邊繞組，通過高壓電纜將高頻交流電源送至各隔離變壓器；各隔離變壓器副邊輸出的高頻交流電源經(jīng)整流穩(wěn)壓濾波電路，得到多個相互隔離的二次直流電源；采用該二次直流電源分別為檢測系統(tǒng)的每一路溫度檢測及信號傳送單元提供電源；本發(fā)明還提供了一種高壓開關(guān)、母線溫度在線檢測系統(tǒng)。其隔離變壓器的耐壓等級高，用逆變器輸出高頻交流電源，轉(zhuǎn)換效率高，輸出電源質(zhì)量好?？蓮V泛用于高壓、超高壓變配電系統(tǒng)的運(yùn)行、監(jiān)控等領(lǐng)域。
文檔編號H02M5/00GK1441541SQ03111849
公開日2003年9月10日 申請日期2003年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月30日
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