一种多路输出隔离驱动电路及其在短路限流器中的应用

电力电子技术的迅猛发展，使得电力电子装置的应用越来越广泛。目前，在电力电子装置中，在需要隔离电源的地方，均设置独立的包括原、副边电路的整套工作电源，电路复杂，效率低，体积大，成本高，可靠性低;有些电力电子装置使用带有电压泵的专用单电源驱动电路，可以省掉复杂的多路隔离辅助电源，但由于这种专用电路的局限性，不能适用于高电压、大功率和其它有特殊需要的场合。文献[1]提出的用于电力电子装置的多路输出隔离电源驱动电路，采用了分布式供电方式，使用一套主电路就可以产生多组彼此隔离的副边电压，和其他形式的电源相比，在输出功率和输出路数相等的情况下，具有体积小，重量轻，效率高，可靠性高等显著优点。而且由于采用具有独立磁路的副边绕组的变压器，副边绕组个数也就是输出隔离电源的路数的增减非常方便，特别是当输出隔离电源的路数较多时，该电源的优势就更为明显。

文献[2]提出的三相桥式固态短路故障限流器，适用于电压等级较高的电网，电路如图1所示，为了增加耐压等级，电路中各晶闸管均采用多个串联的形式，增加了隔离输出路数，本文将隔离电源应用于该限流器中，实验结果验证了电路工作的可靠性。

图1三相桥式固态短路故障限流器

2系统结构

多路输出隔离电源驱动电路如图2所示，它利用一组公用的交流母线，在主电路需要辅助电源的地方进行高频变压器隔离变换并经整流，滤波，稳压后变成所需要的直流电压。分布式供电方法解决了多路隔离输出的困难，并且在实际电路中它与供电对象之间可以靠得很近，减小了被干扰的机会。隔离变压器的绝缘电压也可以做得比较高，原副边的分布电容比较小。

图2多路输出驱动电路供电方式

3工作原理

驱动电路的结构框图如图3所示。虚线框1内为整流及线性稳压电路，虚线框2内为具有强触发的驱动电路。

图3驱动电路的结构框图

3.1高频变压器等效电路

高频变压器等效电路如图4所示。其中Lm为变压器原边激磁电感，变压器变比为1：N，is为高频方波电流源，Vo为变压器输出电压，io为变压器输出电流。由于变压器原边绕组只有一匝，所以有

Lm=(1)

当占空比D=0.5时，变压器的工作波形如图5所示。

图4变压器等效电路

图5变压器工作波形

[t0-t1]阶段，Vo为高电平，iL线性上升，其增量为

ΔiL1=dt=(t1-t0)=DT=(2)

[t1-t2]阶段，Vo为低电平，iL线性下降，其增量为

ΔiL2=-ΔiL1=-(3)

输出电流为

io=(4)

3.2线性稳压及过流保护电路

由于供电电源是电流源信号，稳压电路采用了并联型线性稳压方式，电路如图6所示。R1起限流作用，R2，R3，R4和Z1组成稳压电路，Z1采用TL431精密稳压管，R5，V1和S1组成过流保护电路，当输入电流过大时，V1导通，S1栅极为高电平而导通，从而限制了流过Z1的电流，保护了后级电路。