具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种直流断路器高电位供能的稳压稳流控制装置及方法，以实现减少系统成本与降低高压侧设备体积，提高负载功率汲取的均衡性。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，一种直流断路器高电位供能的稳压稳流控制装置，其特征在于，包括：隔离变压器1、恒流模块2、多输出隔离模块、整流模块4和稳压模块5。

所述隔离变压器1的输入端连接地面电压源的正极，所述隔离变压器1与所述恒流模块2串联；恒流模块2的输入端与所述隔离变压器1的输出端连接；所述恒流模块2的输出端与所述多输出隔离模块的输入端连接；所述多输出隔离模块的输出端与所述整流模块4的输入端连接；所述整流模块4的输出端与所述稳压模块5的输入端连接；所述稳压模块5的输出端与驱动单元6连接。

其中，所述隔离变压器1为级联结构的变压器；所述变压器的个数为五个。隔离变压器1由五个匝数比为N：N的不降压变压器组成，采用变压器的级联结构，即隔离变压器1的副边端子与后一级隔离变压器1的原边端子相连，后一级隔离变压器1的副边端子再与再下一级隔离变压器1原边端子相连。

其中，所述多输出隔离模块包括高压电缆和取能磁环3；所述高压电缆由隔离变压器副边引出；所述高压电缆与所述恒流模块2的输出端连接；所述取能磁环3套设在所述高压电缆上；所述取能磁环3的副边形成所述多输出隔离模块的输出端。所述取能磁环3的原边首尾串接；所述取能磁环3的原边匝数为单匝；所述取能磁环3的副边匝数为多匝。所述取能磁环3设有多个；多个所述取能磁环3串联设置。通过对取能磁环3数量的增减来改变输出路数。

如图2所示，所述恒流模块2包括移相控制电路、电流反馈控制电路、电流传感器和两个反向并联的晶闸管，晶闸管为VT1和VT2。两个所述反向并联的晶闸管与所述隔离变压器1的输出端连接；所述移相控制电路与所述电流反馈控制电路连接；所述移相控制电路还与两个所述反向并联的晶闸管连接；所述移相控制电路用于控制所述晶闸管的控制极以控制所述晶闸管的导通角，具体为所述电流传感器采集流经磁环的电流值，经过所述电流反馈控制电路来控制所述移相控制电路连接晶闸管控制极以控制晶闸管导通角。所述电流传感器与所述电流反馈控制电路连接；所述电流传感器用于采集流经所述取能磁环3的电流值。两个晶闸管构成反向并联结构，即所述晶闸管阴极与所述另一晶闸管阳极连接，所述晶闸管阳极与所述另一晶闸管阴极连接，其中，如图2所示，反并联晶闸管串联或者并联在回路中。图2(a)为反并联晶闸管串接在回路里，图2(b)为反并联晶闸管并联在回路里。

如图3所示，所述整流模块4为整流桥；所述整流桥分别与所述多输出隔离模块的输出端和所述稳压模块5的输入端连接，具体为整流桥的输入端与多输出隔离模块的输出端连接，整流桥的输出端与稳压模块的输入端链连接。

稳压模块5为闭环反馈稳压装置。所述稳压模块5包括绝缘栅双极型晶体管(IGBT)、二极管、电容、电压反馈控制电路和电压传感器；所述绝缘栅双极型晶体管的集电极、所述二极管的阳极均与所述整流模块4的输出端的正极连接；所述二极管的阴极和所述电容的一端连接；所述电容的另一端和所述绝缘栅双极型晶体管的发射极均与所述整流模块4的输出端的负极连接；电压传感器和所述绝缘栅双极型晶体管的门极均与所述电压反馈控制电路连接；所述电压反馈控制电路用于控制所述绝缘栅双极型晶体管的导通和关断；所述电压传感器用于采集所述驱动单元6的负载电压。即所述绝缘栅双极型晶体管与整流模块并联，所述二极管串接在IGBT与电容之间，即IGBT集电极以及二极管的阳极接于前级模块输出的正极，IGBT发射极接于前级模块输出的负极，二极管阴极与并联电容器的一端相连，IGBT的发射极与并联电容器的另一端相连。所述电压传感器采集负载两端电压，再经过所述电压反馈控制电路连接IGBT门极，以控制IGBT的导通与关断。

如图1所示，级联的隔离变压器1将电能从地电位送至高电位，经过电力电子主动调控的恒流模块2输出有效值恒定的交流电流，再通过高压电缆、取能磁环3将功率多路隔离输出，最后通过整流模块4和稳压模块5将输出交流电转换成电压稳定的直流电，同时实现负载均衡。恒流装置位于主隔离变压器1输出端。如图2所示，所述恒流装置的输入输出之间连接有一组反并联晶闸管。调整设定电流值，电流传感器采样流经取能磁环3的电流值，经过整形放大后与电流设定值进行比较，形成误差电流，处理该误差电流后，经过移相控制电路，控制主电路晶闸管导通角在0～π内取得某一值，达到稳定输出电流的目的。

恒定的电流由高压电缆引出穿过若干串联取能磁环3，如图3、图4所示，从磁环的副边经过整流桥、稳压模块5向驱动单元6供电。所述稳压模块5中，负载电压经过电压传感器采集，与预设电压值进行比较，若实际负载电压大于预设电压，反馈控制IGBT导通，造成取能磁环3输出侧短路，导致负载无法继续从电源侧取能，电容中储存的电能被消耗；当实际负载电压小于预设电压时，IGBT断开，多输出隔离电源侧向负载供电，电容继续充电。如此循环，从而实时控制负载上直流电压的幅值。

所述稳压模块5自带负载均衡的作用，当一个模块不需要电源时，控制开关可以切进切出调节阻抗，使整个系统阻抗不变，不会因为某一负载的开路或者短路导致对应磁环副边等效阻抗变化而影响其他串联磁环负载上的电压。

如图5所示，本发明可应用在500kV混合式直流断路器的供能系统中，由于混合式直流断路器在开通状态下的串联部件电位不同，因此层间隔离变压器为机械开关与电力电子开关提供不同的电源。在每级层间隔离变压器1与开关模块的连接处串接恒流模块2，使流过该模块内部取能磁环3上的电流保持恒定，磁环的输出侧依次设置整流模块4和稳压模块5。其中图中的电力电子开关驱动为依次连接的多输出隔离模块、整流模块4和稳压模块5。

如图6所示，本发明提供的一种直流断路器高电位供能的稳压稳流控制方法，直流断路器高电位供能的稳压稳流控制方法应用于上述所述的直流断路器高电位供能的稳压稳流控制装置，所述直流断路器高电位供能的稳压稳流控制方法包括：

步骤601：控制恒流模块对隔离变压器的输出电流进行恒流处理，得到有效值恒定电流。

步骤602：将所述有效值恒定电流输入至多输出隔离模块，控制所述多输出隔离模块对有效值恒定电流进行功率多路隔离输出，得到隔离电流。

步骤603：将所述隔离电流依次输入整流模块和稳压模块，得到直流电流。

在实际应用中，所述将所述隔离电流依次输入整流模块和稳压模块，得到直流电流之后，还包括：

获取电压传感器采集的负载电压。

判断所述负载电压是否大于预设电压，得到第一判断结果；若所述第一判断结果表示所述负载电压大于预设电压，则控制电压反馈控制电路导通绝缘栅双极型晶体管以实现电容向驱动单元供电；若所述第一判断结果表示所述负载电压小于或者等于预设电压，则控制电压反馈控制电路断开绝缘栅双极型晶体管以实现所述隔离变压器向驱动单元供电，电容充电。

本发明用于直流断路器高电位隔离的供能系统结构，包括隔离变压器、恒流装置、多输出隔离模块、整流模块和稳压模块。本结构通过级联的隔离变压器实现高电位对地隔离，再通过闭环恒流反馈控制模块，将有效值恒定的交流电流通过取能磁环多路隔离输出功率，在取能磁环副边输出侧增设电力电子稳压拓扑，该拓扑自带负载均衡的作用，从而向驱动单元实现高电位供能。本发明是在原有的工频供能系统基础上，采用电力电子主动调控的手段实现恒流调节，具有效率高、重量轻、成本低的优势，又具有负载均衡、输出稳定的特点。

所述恒流模块以电力电子组件取代现有工频供能系统中的大容量电抗器，减少系统成本，改善现有高电位隔离系统体积大，重量重的问题。所述稳压模块具有线性直流稳压电源反应快、纹波小、输出稳定的特点，此外，该稳压模块固有的负载均衡作用非常适合多输出隔离电源，在空载与过载时都能保持较好的输出电压稳定性，符合对电力电子器件供电中负载变化剧烈的情况。

通过结合电力电子主动调控手段，改善传统直流断路器供能系统高电位隔离的缺陷，提高效率，降低成本，稳定输出，提高负载功率汲取的均衡性。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。