瞬時電壓降補償器的製作方法

2023-05-05 12:16:51

專利名稱：瞬時電壓降補償器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及對電網電壓出現偏離正常工作情況作出響應的裝置，尤其涉及一種瞬時電壓降補償器。
雷擊或突發的短路故障會造成電網電壓瞬時下降，這種瞬時電壓降對計算機以及現代調速系統一類的高技術設備的安全運行危害很大，例如現代變頻調速系統供電出現瞬時電壓降會造成設備停車故障，產生大量廢品或殘次品，甚至可能嚴重損壞設備，採用不間斷電源裝置可以消除瞬時電壓降不良影響，但是，不間斷電源裝置主要是用作電網電壓掉電保護，其維持供電時間一般長於300秒以上，而用於消除持續時間在毫秒量級的瞬時電壓降，其儲存能量餘量相對太多，存在體積大、成本高的明顯不足。
本實用新型的目的是克服現有技術的不足提出一種瞬時電壓降補償器。
本實用新型的目的通過以下技術方案予以實現。
這種瞬時電壓降補償器，包括橋式整流電路、儲能電容和由逆變驅動電路與絕緣柵雙極型電晶體組成的逆變電路，其特徵之一是設有一電壓疊加部件，它是逆變電路輸出變壓器的一個串聯接入電網相線與負載組成的主迴路中的次級繞組，該繞組的兩端還跨接在一作為疊加工作開關的固態繼電器的輸出端；其特徵之二是還設有一輸入端接至電網的電網電壓異常檢測電路，該電路由兩組電路組成，一組由衰減器、雙極限電壓比較器和鑑幅器級聯組成，其輸出端接至前述固態繼電器的控制輸入端，還同時接至正弦脈寬調製電路的控制輸入端，另一組由同步電路、標準正弦波發生器和電壓比較器級聯組成，電壓比較器的比較電壓輸入端接至一反相器輸出端，該反相器的輸入端接至前述衰減器的輸出端，這一組電路的輸出端經一差動放大器接至作為逆變工作開關電路的正弦脈寬調製電路，正弦脈寬調製電路的輸出端接至逆變電路的控制輸入端，逆變電路的輸出部分反饋至差動放大器的一輸入端。
本實用新型思新穎，設計合理，採用有源能量串聯補償方式，根據瞬時電壓降持續時間為毫秒量級的特點，用儲能電容釋放的電能足以補償電網發生的瞬時電壓降，與不間斷電源裝置相比較，具有體積小、成本低、易維護等優點，一般而言，這種瞬時電壓降補償器的體積約佔不間斷電源裝置的1/3～1/5，成本僅為不間斷電源裝置的1/3左右，可廣泛應用於化纖、電子、鋼鐵、造紙等要求連續性生產的行業，尤其適用於現代調速系統、氣體放電照明系統以及計算機應用系統等技術領域。
本實用新型有以下附圖

圖1是本實用新型的總體電路組成圖；圖2是圖1中電網電壓異常檢測電路5、差動放大器6和正弦脈寬調製電路7的電路圖。
下面結合實施例並對照附圖對本實用新型作出進一步的說明。
實施例 7千伏容量的瞬時電壓降補償器該瞬時電壓降補償器包括採用4×2CZ58整流橋的整流電路1、容量為0.016法拉的儲能電容2和由採用2×HR065逆變驅動電路31與2×CM50DY-24H絕緣柵雙極型電晶體32組成的逆變電路3，電壓疊加部件4是逆變電路3輸出變壓器T的次級繞組L11，輸出變壓器T鐵芯舌面積為100平方釐米，磁通密度10000高斯，初級繞組L0採用2組Φ2.2毫米漆包線繞制140匝，兩端分別接至兩絕緣柵雙極型電晶體32的集電極，一次級繞組L11採用2.1×4.1毫米扁銅線繞制100匝作為電壓疊加部件4，另一次級繞組L12採用Φ0.7毫米漆包線繞制100匝為後述的差動放大器6提供反饋電壓。電壓疊加部件4串聯接入電網相線A與負載Z組成的主迴路中，其兩端還跨接在一作為疊加工作開關的固態繼電器8的輸出端，固態繼電器8採用HS260ZK，輸入端接至電網的電網電壓異常檢測電路5由兩組電路組成，一組由採用阻值為800千歐的電阻R、阻值為24千歐的電阻R′的電阻衰減器51、採用LM339運算放大器的雙極限電壓比較器52和採用LM339運算放大器、後接開關三極體C2073的鑑幅器53級聯組成，其輸出端接至固態繼電器8的控制輸入端，還同時接至正弦脈寬調製電路71的與非門控制輸入端，另一組由都採用LM324運算放大器的同步電路55、標準正弦波發生器56和採用LM258運算放大器的電壓比較器57級聯組成，電壓比較器57的比較電壓輸入端接至也採用LM258運算放大器的反相器54的輸出端，這一組電路的輸出端經採用LM324運算放大器的差動放大器6接至正弦脈寬調製電路71，採用LM339運算放大器、後接與非門HEF4011的正弦脈寬調製電路71與採用LM339運算放大器、後接或非門TC4001的三角波發生器72共同組成控制逆變電路3工作的逆變工作開關電路7，正弦脈寬調製電路71的輸出端接至逆變電路3的控制輸入端，逆變電路3的輸出由輸出變壓器T的次級繞組L12部分反饋至差動放大器6的一輸入端，以保證逆變電路3輸出的正弦波補償電壓U3穩定。
當電網電壓U1正常時，電電壓異常檢測電路5的輸出為零，固態繼電器8的輸出端將電壓疊加部件4即逆變電路3的輸出變壓器T的次級繞組L11短路，不作電壓疊加，負載電壓U2等於電網電壓U1，此時，逆變工作開關電路7也控制逆變電路3不工作，電網電壓U1經整流電路1給儲能電容2充電儲能。
一旦電網電壓U1發生瞬時電壓降時，電網電壓異常檢測電路5的一路輸出使固態繼電器8的輸出端將次級繞組L11接入電路，電壓疊加部件4作電壓疊加，同時使逆變工作開關電路7開啟；另一路輸出經差動放大器6使逆變工作開關電路7中的正弦脈寬調製電路71輸出一串幅值恆定而脈寬大小不一的矩形脈衝調製波至逆變電路3，使其在這一特定的時間區段工作，將儲能電容2上儲存的電能釋放轉化為補償電壓U3與電網電壓U1疊加後提供給負載Z，即負載電壓U2＝U1+U3，等於正常電網電壓。
電網電壓異常檢測電路5的工作過程是已發生瞬時電壓降的電網電壓U1經衰減器51衰減後，一路經過雙極限電壓比較器52送至鑑幅器53的輸入端，由於其值小於設定的基準電壓，從而使鑑幅器53輸出高電平，一方面使固態繼電器8控制電壓疊加部件4作電壓疊加，另一方面開通正弦脈寬調製電路71，使逆變電路3輸出，經衰減後的另一路經反相器54送至電壓比較器57作電網電壓比較信號。電網電壓U1還經同步電路55產生一串振蕩周期為20毫秒、與電網電壓50赫茲同步的矩形脈衝，再經標準正弦波發生器56轉換成與電網電壓同步的標準正弦波輸出，然後與由反相器54送來的電網電壓比較信號一起送至電壓比較器57，該電壓比較器57的輸出即反映出電網電壓U1瞬時降低的幅度，並以此正比例地控制後級的正弦脈寬調製電路71的輸出脈衝寬度，從而實現以等量的補償電壓U3補償電網電壓U1的瞬時下降量，使負載電壓U2保持基本恆定，有效地消除電網電壓U1瞬時電壓降的不良影響。
權利要求1.一種瞬時電壓降補償器，包括橋式整流電路、儲能電容和由逆變驅動電路與絕緣柵雙極型電晶體組成的逆變電路，其特徵是1.1設有一電壓疊加部件，它是逆變電路輸出變壓器的一個串聯接入電網相線與負載組成的主迴路中的次級繞組，該繞組的兩端還跨接在一作為疊加工作開關的固態繼電器的輸出端；1.2還設有一輸入端接至電網的電網電壓異常檢測電路，該電路由兩組電路組成，一組由衰減器、雙極限電壓比較器和鑑幅器級聯組成，其輸出端接至前述固態繼電器的控制輸入端，還同時接至正弦脈寬調製電路的控制輸入端，另一組由同步電路、標準正弦波發生器和電壓比較器級聯組成，電壓比較器的比較電壓輸入端接至一反相器輸出端，該反相器的輸入端接至前述衰減器的輸出端，這一組電路的輸出端經一差動放大器接至作為逆變工作開關電路的正弦脈寬調製電路，正弦脈寬調製電路的輸出端接至逆變電路的控制輸入端，逆變電路的輸出部分反饋至差動放大器的一輸入端。
專利摘要一種瞬時電壓降補償器,採用釋放轉換儲能電容能量以串聯補償持續時間為毫秒量級的電網瞬時電壓降,它由整流電路、儲能電容、逆變電路、電壓疊加電路、電網電壓異常檢測電路、差動放大器、逆變與疊加工作開關電路組成,構思新穎,設計合理,與不間斷電源裝置相比較,具有體積小、成本低、易維護等優點,可廣泛應用於化纖、電子、鋼鐵、造紙等要求連續性生產的行業,尤其適用於現代調速系統、氣體放電照明系統以及計算機應用系統等技術領域。
文檔編號H02J3/00GK2278301SQ9621998
公開日1998年4月8日 申請日期1996年9月3日 優先權日1996年9月3日
發明者伍家駒, 王牛保, 曾文鋒 申請人:江西滌綸廠