多路輸出隔離驅動電路及其在短路限流器中的應用

摘要：給出了一種新穎的多路輸出隔離驅動電路，它利用分布式電流源供電方式，解決了多路隔離輸出的困難，減少了變壓器繞組匝數(shù)，提高了能量傳輸效率。驅動電路輸出波形的上升沿大約為1μs，保證了晶閘管的快速導通，強觸發(fā)寬度為100μs，保證觸發(fā)的可靠性。

關鍵詞：分布式供電；短路故障限流器；強觸發(fā)

1 引言

電力電子技術的迅猛發(fā)展，使得電力電子裝置的應用越來越廣泛。目前，在電力電子裝置中，在需要隔離電源的地方，均設置獨立的包括原、副邊電路的整套工作電源，電路復雜，效率低，體積大，成本高，可靠性低；有些電力電子裝置使用帶有電壓泵的專用單電源驅動電路，可以省掉復雜的多路隔離輔助電源，但由于這種專用電路的局限性，不能適用于高電壓、大功率和其它有特殊需要的場合。文獻[1]提出的用于電力電子裝置的多路輸出隔離電源驅動電路，采用了分布式供電方式，使用一套主電路就可以產(chǎn)生多組彼此隔離的副邊電壓，和其他形式的電源相比，在輸出功率和輸出路數(shù)相等的情況下，具有體積小，重量輕，效率高，可靠性高等顯著優(yōu)點。而且由于采用具有獨立磁路的副邊繞組的變壓器，副邊繞組個數(shù)也就是輸出隔離電源的路數(shù)的增減非常方便，特別是當輸出隔離電源的路數(shù)較多時，該電源的優(yōu)勢就更為明顯。

文獻[2]提出的三相橋式固態(tài)短路故障限流器，適用于電壓等級較高的電網(wǎng),電路如圖1所示，為了增加耐壓等級，電路中各晶閘管均采用多個串聯(lián)的形式，增加了隔離輸出路數(shù)，本文將隔離電源應用于該限流器中，實驗結果驗證了電路工作的可靠性。

圖1 三相橋式固態(tài)短路故障限流器

2 系統(tǒng)結構

多路輸出隔離電源驅動電路如圖2所示，它利用一組公用的交流母線，在主電路需要輔助電源的地方進行高頻變壓器隔離變換并經(jīng)整流，濾波，穩(wěn)壓后變成所需要的直流電壓。分布式供電方法解決了多路隔離輸出的困難，并且在實際電路中它與供電對象之間可以靠得很近，減小了被干擾的機會。隔離變壓器的絕緣電壓也可以做得比較高，原副邊的分布電容比較小。

圖2 多路輸出驅動電路供電方式

3 工作原理

驅動電路的結構框圖如圖3所示。虛線框1內(nèi)為整流及線性穩(wěn)壓電路，虛線框2內(nèi)為具有強觸發(fā)的驅動電路。

圖3 驅動電路的結構框圖

3.1 高頻變壓器等效電路

高頻變壓器等效電路如圖4所示。其中L_m為變壓器原邊激磁電感，變壓器變比為1：N，i_s為高頻方波電流源，V_o為變壓器輸出電壓，i_o為變壓器輸出電流。由于變壓器原邊繞組只有一匝，所以有

L_m= （1）

當占空比D=0.5時，變壓器的工作波形如圖5所示。

圖4 變壓器等效電路

圖5 變壓器工作波形