[发明专利]一种应用于直流配电系统的双极性直流供电装置

权利要求书

1.一种应用于直流配电系统的双极性直流供电装置，其特征在于：适用于采用单极性高电压满足长距离输电半径要求、采用双极性低电压兼容直流用电电器的直流配电系统，作为单极性高电压和双极性低电压的转换装置和小型区域的终端直流供电装置。

2.根据权利要求1所述的双极性直流供电装置，其特征在于：双极性直流供电装置不只是一个实现电压变换的功率单元，还是一个集成电能变换、控制保护、电弧漏电检测保护和监控显示为一体的直流终端供电装置。

3.根据权利要求2所述的双极性直流供电装置，其特征在于：双极性直流供电装置中电能变换单元在设计时需要与双极性母线上用电电器的分布和功率特性等密切结合，尽量做到双极性直流母线的功率平衡，电能变换单元可以利用20%~30%功率的双极性直流母线功率满足用电电器全功率的需要。

4.根据权利要求3所述的双极性直流供电装置，其特征在于：双极性直流供电装置中电能变换单元采用两个半桥模块组成的类三电平拓扑结构，双极性直流供电母线的正母线和负母线直接连接单极性高压母线正负端，由类三电平拓扑结构DC/DC控制双极性直流母线零线，功率密度高，控制简单可靠，适合区域的直流供电使用。

5.根据权利要求4所述的双极性直流供电装置，其特征在于：双极性直流供电装置中电能变换单元运行分为三个工况：①、V1＞V2且V1-V2≥VH时，T1、T3导通，T2、T4关断；②、V2＞V1且V2-V1≥VH时，T2、T4导通，T1、T3关断；③、|V1-V2|＜VH时，T2、T3导通，T1、T4关断。

6.根据权利要求5所述的双极性直流供电装置，其特征在于：双极性直流供电装置中电能变换单元检测到V1＞V2且V1-V2≥VH时，控制系统控制图3主电路中开关器件T1、T3导通，T2、T4关断，输入750V电压通过T1、T3和电感L向电容C2充电，使得电压V2升高，同时电容C1通过T1、T3和电感L自行放电，使得电压V1降低，当检测到V1-V2＜VH时，控制系统控制T2、T3导通，T1、T4关断，电感电流通过T2、T3续流，电容C1和电容C2无充电回路，随着双极性直流母线上用电电器功率的不同发生变化；当检测到V2＞V1且V2-V1≥VH时，控制系统控制图3主电路中开关器件T2、T4导通，T1、T3关断，输入750V电压通过T2、T4和电感L向电容C1充电，使得电压V1升高，同时电容C2通过T2、T4和电感L自行放电，使得电压V2降低，当检测到V2-V1＜VH时，控制系统控制T2、T3导通，T1、T4关断，电感电流通过T3、T2续流，电容C1和电容C2无充电回路，随着双极性直流母线上用电电器功率的不同发生变化。

7.根据权利要求2所述的双极性直流供电装置，其特征在于：双极性直流供电装置内部控制系统根据CS1、CS2、CS3电流传感器采样的电流信号进行FFT分析，并根据具体结果进行过流和电弧等判断，并控制开关K1、K2、K3同时动作，实现控制保护和电弧保护等。