直流系统智能高频开关电源系统原理及维护

直流系统智能高频开关电源系统原理及维护我厂350MW超临界供热机组的直流电源由高频开关电源模块、蓄电池等设备组成，智能高频开关电源系统具有体积小、重量轻、效率高、纹波系数小、动态响应快、控制精度高、模块可叠加输出、N+1冗余等特点，而在发电厂、变电站逐步取代了传统的硅整流型直流操作电源得到了广泛的使用。但调试期间，我厂#2机组的直流电源模块两次发生了充电电流波动的缺陷，原因为#2机组高频开关电源模块近邻热风口，温度高引起调节特性变化。直流系统设备维护的好坏，不仅关系到智能高频开关电源系统的可靠性和寿命，而且直接涉及到机组的控制和保护系统能否正常运行。可见，维护和使用好智能高频开关电源系统是非常重要的。2高频开关电源的结构和工作原理：高频开关电源的结构主电路输入滤波器：其作用是将电网存在的杂波过滤，同时也阻碍本机产生的杂波反馈到公共电网。整流与滤波：将电网交流电源直接整流为较平滑的直流电，以供下一级变换。逆变：将整流后的直流电变为高频交流电，这是高频开关电源的核心部分，频率越高，体积、重量与输出功率之比越小。输出整流与滤波：根据负载需要，提供稳定可靠的直流电源。始入池液 整流德波 逑在h 输出整流处波T 叼——♦控―或 M西飞怵电辩k——runj-H';;控制电路控制电路一方面从输出端取样，经与设定标准进行比较，然后去控制逆变器，改变其频率或脉宽，达到输出稳定，另一方面，根据测试电路提供的资料，经保护电路鉴别，提供控制电路对整机进行各种保护措施。检测电路除了提供保护电路中正在运行中各种参数外，还提供各种显示仪表资料。辅助电源提供所有单一电路的不同要求电源。开关控制稳压原理开关控制电路如图2,开关K以一定的时间间隔重复地接通和断开，在开关K接通时，输入电源E通过开关K和滤波电路提供给负载RL，在整个开关接通期间，电源E向负载提供能量;当开关K断开时，输入电源E便中断了能量的提供。可见，输入电源向负载提供能量是断续的，为使负载能得到连续的能量提供，开关稳压电源必须要有一套储能装置，在开关接通时将一部份能量储存起来，在开关断开时，向负载释放。图中，由电感L、电容C2和二极管D组成的电路，就具有这种功能。电感L用以储存能量，在开关断开时，储存在电感L中的能量通过二极管D释放给负载，使负载得到连续而稳定的能量，因二极管D使负载电流连续不断，所以称为续流二极管。在AB间的电压平均值EAB可用下式表示：EAB=TON/T*E式中TON为开关每次接通的时间，T为开关通断的工作周期（即开关接通时间TON和关断时间TOFF之和）。由式可知，改变开关接通时间和工作周期的比例，AB间电压的平均值也随之改变，因此，随着负载及输入电源电压的变化自动调整TON和T的比例便能使输出电压V0维持不变。改变接通时间TON和工作周期比例亦即改变脉冲的占空比，这种方法称为时间比率控制（TieRatioCont缩|写为TRC）。我厂采用脉冲宽度调制（PulseWidthModulation,缩写为PWM）的方式即开关周期恒定，通过改变脉冲宽度来改变占空比的方式。我厂350MW机组高频电源共有11个模块，设有9个工作模块，2个备用模块。并联运行的高频电源模块具有均流功能及均流接口，在并机应用时使用，并联工作的整流模块采用硬件低差自主均流技术，使整流模块的输出实现负荷均担，具有很高的均流精度。完全支持热插拔的结构设计，使整流模块在不需要切断电源的情况下，可以自由插拔更换，维护更换特别方便。而且采用统一的高频开关整流模块，具有良好的可互换性。3高频开关直流设备的基本要求及注意事项由高频开关电源的控制原理可知，智能高频开关电源系统设备，其智能化程度高，电池采用免维护蓄电池，虽然给我们带来了许多便利，但在使用过程中要注意以下几个方面，以确保使用安全。高频开关电源系统在环境温度-5〜+40℃能正常工作，温度超过规定值，电子元件的特性将发生变化，因此冬季不得开启空调运行。局部温度升高，将导致调节特性变化。表现为充电电流晃动。高频开关要求室内清洁、少尘，否则，灰尘加上潮湿会引起主机工作紊乱。因此应做好直流开关室的封堵工作，保持室内清洁。蓄电池对温度要求较高，标准使用温度为25℃,建议温度范围+15〜+30℃。若温度太低，会使蓄电池容量下降，温度每下降1℃,其容量下降1%；蓄电池放电容量会随温度升高而增加，使用寿命降低，如果在高温下长期使用，温度每增高10℃,电池寿命约降低一半。高频开关电源系统中设置的参数必须控制在规定指标内，在使用中不能随意改变。蓄电池不论是在浮充工作状态还是在放电测试状态，应保证电压、电流符合规定要求。电压或电流过高可能会造成电池的热失控或失水，电压或电流过小会造成电池亏电，这都会影响电池的使用寿命，尤其是前者的影响更大。在任何情况下都应防止电池短路或深度放电，因为电池的循环寿命和放电深度有关。放电深度越深循环寿命越短。在容量试验或放电检修中，通常放电达到容量的30%〜50%就可以了。蓄电池应避免大电流充放电，否则会造成电池极板膨胀变形，使得极板活性物质脱落，电池内阻增大并且温度升高，严重时将造成容量下降，寿命提前终止。4维护管理当智能高频开关电源系统出现故障时，应先查明原因，分清是负载部分还是电源系统，是主机还是电池组。虽说开关电源系统主机有故障自检功能，但它对面而不对点，更换配件很方便，但要维修故障点，仍须做大量的分析、检测工作。如果自检部分发生故障，显示的故障内容也可能有误。高频开关电源部分高频开关电源在正常使用情况下，主机的维护工作量很少，主要是防尘和定期除尘。我厂直流小室近邻磨煤机附近，空气中的灰粒较多，灰尘将在机内（主要在整流模块内）沉积，当遇空气潮湿时会引起主机控制紊乱造成主机工作失常，并发生不准确告警，另外大量灰尘也会造成器件散热不好。一般每季度都应彻底清洁一次，同时在除尘时检查各连接件和插接件有无松动和接触不良的情况。定期核实智能高频开关电源系统的参数有无变化，防止人为或无意中改变所设置的参数。每半年应对智能高频开关电源系统的运行方式进行实验检查，以防止均充状态与浮充状态不能及时转换而造成对蓄电池的损坏。检查主机设备是否正常，保证直流母线经常保持合格的电压和电池的放电容量；对主机出现击穿、熔断保险或烧毁器件的故障，一定要查明原因并排除故障后才能重新启动，否则会造成更严重的故障。免维护蓄电池部分因整流器对瞬时脉冲干扰不能消除，整流后的电压仍存在干扰脉冲。蓄电池除有存储直流电能的功能外，其等效容量的大小与蓄电池容量大小成正比。因此，维护检修蓄电池的工作是非常重要的，虽说蓄电池组目前都采用了免维护电池，但这只是免除了以往的测比重、配制电解液、添加蒸馏水的工作。蓄电池工作在浮充状态，至少每年进行一次放电。放电前应先对电池组进行均衡充电，以达到整组蓄电池性能的均衡。放电过程中如有一只达到放电终止电压时，应停止放电，继续放电须先排除落后电池后再放。核对性放电不是追求放出容量的多少，目的是发现和处理落后电池，通过对落后电池的处理再作核对性放电试验，这样可防止出现反极性蓄电池。蓄电池日常维护还需经常检查的项目有：清洁并检测端电压、温度;连接处有无松动腐蚀现象，检测连接条压降;外观是否完好，有无鼓肚变形和渗漏现象;极柱、安全阀周围是否有酸雾逸出;当发现电压反极性、压降大、压差大和酸雾泄漏的电池时，应及时处理，对不能恢复的蓄电池要及时更换;不能把不同容