[发明专利]一种用于公路远距离供电的高可靠恒流转恒压装置

说明书

技术领域

本发明涉及高速公路长距离电流形式的供配电系统领域，尤其涉及一种用于公路远距离供电的高可靠恒流转恒压装置。

背景技术

对于高速公路远距离配电系统，具有工作环境恶劣、传送功率大、传送距离长、负荷变化大和供电设备更分散等自身特征，因此其供配电系统不仅要解决上述难题，同时要具有极高的稳定性，以确保公路监控系统的正常工作。目前已有的配电系统主要采用电压配电网，其中又包括了中压配电网、低压交流配电网及直流配电网，而在高速公路中使用电压配电方式，会产生诸多不足：

（1）中压配电网一般采用10kV电压，以提高传送功率，减小线路损耗，增加传送距离，因此电缆和变电设备均承受10kV高压，施工上需要遵循中压配电规范，铺设于建造成本很高，且需要电力部分的批准，对高速公路供配电工程的施工进度也造成影响；

（2）低压配电网一般采用1kV以下的电压，通过变电站或配电房对外供电，建造成本较低，但同时也决定了该方式传送距离近，线路损耗大，负载电压受到负载工作变化影响，造成较大的电压波动，易损坏电器设备，不能满足高速公路的远距离供电系统；

（3）直流配电网一般采用400V直流电压，对小微负载进行供电，电能利用率高，设备造价也相对低廉，但其同样存在于低压交流配电网的缺陷，且电气隔离与升降压设备更加复杂，对交流用电设备需要额外的转换，增加潜在故障点，同样不能满足高速公路的远距离供电系统。

为此，一种应用于高速公路远供系统的电流环配电方式被提出，该系统通过恒流发生器产生小电流（一般不超过10A），对负载进行串联组网，保证任意设备的输入稳定，其优势包括：

（1）负载侧输入稳定，不受负载切换影响；

（2）电流环路可抑制线路操作过电压，具有更高的安全性；

（3）串联环路可在主回路故障时以极快的速度关闭和报警，保障人员安全

（4）线路损耗可控，系统传送距离更远，提高电能利用率。

（5）电缆施工过程简单，成本低廉；

（6）设备端装置互换性好，可等功率任意互换，便于维护。

在高速公路电流环配电系统中，包括了两类设备：恒流发生器和恒流变换器，恒流发生器实现恒压到恒流的转换，而恒流变换器实现恒流到恒压的转换。考虑到恒流变换器工作条件恶劣（一般在户外），维护成本高，用电设备重要，恒流变换器的可靠性应优先得到保证。而目前已有的恒压转换恒压装置，一般采用高频开关电路实现，可靠性较低，亦有采用磁饱和的方式实现，但转换装置发热严重，降低系统寿命。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷或不足，本发明所要解决的技术问题是：提供一种应用于公路远距离供电系统的高可靠恒流转恒压装置，该装置可以精确稳压，提升电能利用率，稳定性高，发热低，系统寿命长。

本发明采取的技术方案为提供一种用于公路远距离供电的高可靠恒流转恒压装置，包括

防雷器：用于应对户外条件下的雷击干扰；

隔离变压器：用于使恒流转恒压装置与外部环路电气隔离；

自耦变压器：用于对输入电流的不同变比进行调节；

可变电容阵：用于改变电容大小，调节无功功率；

EMI滤波器与防雷器：用于输出EMI滤波和防雷功能；

采样电路：用于对输出电压与电流进行采样，完成反馈控制；

控制器：根据采样电路的采样值对自耦变压器与可变电容阵进行控制；

防雷器、隔离变压器、自耦变压器、可变电容阵、固定电容、EMI滤

波器与防雷器之间依次串联，最后与负载连接；所述控制器通过控制信号CTR1控制可变电容阵列，通过控制信号CTR2控制自藕变压器，所述采样电路一端连接所述控制器，另一端连接在EMI滤波器与防雷器和负载之间。

作为本发明的进一步改进，所述控制器包括AD转换器、电压内环控制

器、功率外环控制器、SCR驱动电路，AD转换器：用于实现模拟量到数字量的转换功能；电压内环控制器：用于输出CTR1控制信号，调整可变电容阵的容值；功率外环控制器：用于输出CTR2控制信号，控制自藕变压器； SCR驱动电路：用于增强CTR1控制信号与CTR2控制信号的驱动能力，还用于驱动双向可控硅SCR或其他半导体器件。

作为本发明的进一步改进，所述控制器为MCU或DSP或其他控制芯片。

作为本发明的进一步改进，所述可变电容阵包含并联在一起的n个不同