用於隔離電力系統暫態電壓故障的並聯型靜態電壓恢復器的製造方法
2024-02-09 01:46:15
用於隔離電力系統暫態電壓故障的並聯型靜態電壓恢復器的製造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種用於隔離電力系統暫態電壓故障的並聯型靜態電壓恢復器，屬於電力設備【技術領域】。包括：超級電容、雙向直流-直流變換器、三相橋逆變器和主迴路，主迴路由第一三相斷路器、雙向晶閘管和第二三相斷路器組成。超級電容與雙向直流-直流變換器的低壓側並聯，雙向直流-直流變換器的高壓側與三相橋逆變器的直流端並聯，三相橋逆變器的交流端與主迴路連接，連接點位於雙向晶閘管與第二三相斷路器之間，雙向晶閘管通過第一三相斷路器與系統電源連接，第二三相斷路器與負荷連接。本實用新型的聯型靜態電壓恢復器，不但具有極快的響應速度，待機效率高、工作穩定，而且結構簡單，有效地節約了產品成本，便於維護，易於操作，性價比較高。
【專利說明】用於隔離電力系統暫態電壓故障的並聯型靜態電壓恢復器
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種用於隔離電力系統暫態電壓故障的並聯型靜態電壓恢復器，尤其涉及一種電力系統發生暫態電壓故障時可維持負荷正常運行的並聯型靜態電壓恢復器，屬於電力設備【技術領域】。
【背景技術】
[0002]由於現代工業生產對用電質量要求的不斷提高，供電系統出現電壓跌落，升高或中斷等暫態問題後會對影響生產過程正常運行，尤其對於石油化工、造紙、發電廠等生產工藝會造成致命的損害。輸配電系統故障致供電系統電壓降低、斷電或升高導致負荷無法正常工作，從而影響生產流程正常運行。因此，從用戶側採取高新技術手段減少和避免暫態電壓過程帶來的危害已經成為現代企業供電技術的迫切問題。
[0003]隨著儲能技術的發展，超級電容作為典型的儲能設備由於使用壽命增長，放電能力加強，成本降低而得到廣泛的應用。而雙向直流-直流變換器與三相橋逆變器已經是非常成熟的電力電子設備，可靠性高成本低。隨著現代工業的發展，對供電質量的要求也越來越高，相應對具備電壓恢復能力的並聯型靜態電壓恢復器需求越來越急迫。
[0004]目前解決電壓暫降的主要產品有動態電壓恢復器(以下簡稱DVR)與動態電壓暫降補償器(以下簡稱DYSC)。其中，DVR屬於串聯型裝置，當系統電源中斷時，動態電壓恢復器無法工作；DYSC為單相H橋拓撲結構，對於三相電源系統，其設備成本相對較高，尤其當系統電源中斷時間大於I秒後，由於三相儲能的增加導致設備成本較高，很難在工業界廣泛推廣。
【發明內容】
[0005]本實用新型的目的是提出一種用於隔離電力系統暫態電壓故障的並聯型靜態電壓恢復器，在供電系統發生暫態電壓故障時，將負荷與發生故障的系統電源隔離，使負荷正常運行，並使響應速度快，待機效率高。
[0006]本實用新型提出的用於解決電力系統暫態電壓故障的並聯型靜態電壓恢復器，包括:超級電容、雙向直流-直流變換器、三相橋逆變器和主迴路，主迴路由第一三相斷路器、雙向晶閘管和第二三相斷路器組成，所述的超級電容與雙向直流-直流變換器的低壓側並聯，雙向直流-直流變換器的高壓側與所述的三相橋逆變器的直流端並聯，三相橋逆變器的交流端與所述的主迴路連接，連接點位於主迴路上的雙向晶閘管與第二三相斷路器之間，雙向晶閘管通過第一三相斷路器與系統電源連接，第二三相斷路器與負荷連接。
[0007]上述並聯型靜態電壓恢復器中，所述的三相橋逆變器包括第一絕緣柵雙極型電晶體對管，第二絕緣柵雙極型電晶體對管，第三絕緣柵雙極型電晶體對管，由三相交流電感和三相電容組成的濾波器，直流電容，以及由第一接觸器、限流電阻和第二接觸器組成的緩衝電路；所述的直流電容的正負極分別與第一絕緣柵雙極型電晶體對管、第二絕緣柵雙極型電晶體對管和第三絕緣柵雙極型電晶體對管的上管集電極和下管發射極並聯；所述的濾波器的三相交流電感的一端分別與第一絕緣柵雙極型電晶體對管、第二絕緣柵雙極型電晶體對管和第三絕緣柵雙極型電晶體對管的上管發射極連接，三相交流電感的另一端與三相電容連接；所述的緩衝電路中的第二接觸器與限流電阻串聯，串聯後與第一接觸器並聯，緩衝電路一端與三相電感連接，另一端與主迴路連接。
[0008]上述並聯型靜態電壓恢復器中，所述的雙向直流-直流變換器包括第四絕緣柵雙極型電晶體對管和直流電感；所述直流電感的一端連接到第四絕緣柵雙極型電晶體對管的上管發射極，直流電感的另一端連接到超級電容的正極；所述超級電容的負極與第四絕緣柵雙極型電晶體對管的下管發射極連接。
[0009]本實用新型提出一種用於隔離電力系統暫態電壓故障的並聯型靜態電壓恢復器，其優點是:本實用新型的並聯型靜態電壓恢復器，不但可以在供電系統電源出現電壓降低、升高或中斷等暫態故障時，保證負荷持續工作，並且由於使用單個三相橋逆變器、單路雙向直流-直流變換器和超級電容的設計方案，使設備的成本相對已有的動態電壓暫降補償器較低。本實用新型的並聯型電壓恢復器不但具有極快的響應速度、待機效率高、工作穩定，而且結構簡單，有效地節約了產品成本，便於維護，易於操作，性價比較高。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1為本實用新型提出的並聯型靜態電壓恢復器的系統電路原理圖。
[0011]圖2為圖1所示的電壓恢復器中三相橋逆變器的電路圖。
[0012]圖3為圖1所示的並聯型靜態電壓恢復器中雙向直流-直流變換器的電路圖。
【具體實施方式】
[0013]本實用新型提出的用於解決電力系統暫態電壓故障的並聯型靜態電壓恢復器，其結構如圖1所示，包括:超級電容、雙向直流-直流變換器、三相橋逆變器和主迴路，主迴路由第一三相斷路器K1、雙向晶閘管和第二三相斷路器K2組成，所述的超級電容與雙向直流-直流變換器的低壓側並聯，雙向直流-直流變換器的高壓側與所述的三相橋逆變器的直流端並聯，三相橋逆變器的交流端與所述的主迴路連接，連接點位於主迴路上的雙向晶閘管與第二三相斷路器K2之間，雙向晶閘管通過第一三相斷路器Kl與系統電源連接，第二三相斷路器K2與負荷M連接。
[0014]上述並聯型靜態電壓恢復器中的三相橋逆變器，其結構如圖2所示，包括第一絕緣柵雙極型電晶體對管B1、第二絕緣柵雙極型電晶體對管B2和第三絕緣柵雙極型電晶體對管B3，由三相交流電感LI和三相電容C2組成的濾波器，直流電容Cl，以及由第一接觸器K3、限流電阻Rl和第二接觸器K4組成的緩衝電路；所述的直流電容Cl的正負極分別與第一絕緣柵雙極型電晶體對管B1、第二絕緣柵雙極型電晶體對管B2和第三絕緣柵雙極型電晶體對管B3的上管集電極和下管發射極並聯；所述的濾波器的三相交流電感LI的一端分別與第一絕緣柵雙極型電晶體對管B1、第二絕緣柵雙極型電晶體對管B2和第三絕緣柵雙極型電晶體對管B3的上管發射極連接，三相交流電感LI的另一端與三相電容C2連接；所述的緩衝電路中的第二接觸器K2與限流電阻Rl串聯，串聯後與第一接觸器Kl並聯，緩衝電路一端與三相電感LI連接，另一端與主迴路連接。
[0015]上述並聯型靜態電壓恢復器中的雙向直流-直流變換器，其結構如圖3所示，包括第四絕緣柵雙極型電晶體對管B4和直流電感L2 ;所述直流電感L2的一端連接到第四絕緣柵雙極型電晶體對管B4的上管發射極，直流電感L2的另一端連接到超級電容的正極；所述超級電容的負極與第四絕緣柵雙極型電晶體對管B4的下管發射極連接。
[0016]以下結合附圖，詳細介紹本實用新型並聯型靜態電壓恢復器的工作原理和工作過程:
[0017]參照圖1所示，圖1為本實用新型用於解決電力系統暫態電壓問題的並聯型靜態電壓恢復器的系統電路原理圖。系統電源電壓正常時，系統電源通過主迴路為負荷供電，三相橋逆變器和雙向直流-直流變換器構成充電電路向超級電容充電，充滿電後充電電路工作在浮充狀態，其中三相橋逆變器工作在可控整流模式，當系統電源發生暫態電壓故障時(電源中斷，電壓跌落，電壓升高)，首先停止三相橋逆變器可控整流工作模式，並根據負荷電流方向通過三相橋逆變器輸出相對於雙向晶閘管的反壓脈衝關斷主迴路雙向晶閘管，雙向晶閘管被關斷後使三相橋逆變器工作在電壓源逆變模式，超級電容通過雙向直流-直流變換器向三相橋逆變器放電，三相橋逆變器作為電壓源以維持負荷的正常工作，當系統電源恢復正常後，三相橋逆變器則退出逆變工作模式，雙向晶閘管被導通以維持負荷的正常工作。
[0018]參照圖2所示，圖2為本實用新型用於解決電力系統暫態電壓問題的並聯型靜態電壓恢復器的三相橋逆變器電路圖。所述三相橋逆變器在裝置啟動時首先通過緩衝電路中K4、Rl向直流電容Cl不控整流充電，當Cl電壓達到期望值時則斷開K4閉合K3，並聯型靜態電壓恢復器開始進入工作狀態。三相橋逆變器可工作在可控整流、輸出電壓脈衝和電壓源逆變三種工作模式。當系統電源電壓正常時逆變器工作在可控整流模式，控制目標為直流電容Cl電壓，其目標值高於系統額定電壓線電壓峰峰值。當系統電源出現暫態電壓故障時(電源中斷，電壓跌落，電壓升高)，三相橋逆變器根據負荷電流方向輸出電壓脈衝在Ims以內關斷主迴路雙向晶閘管中正在導通的晶閘管，該晶閘管被關斷後，三相橋逆變器工作在電壓源逆變模式，三相橋逆變器輸出電壓相位和幅值以系統電源故障之前電壓相位和幅值為基準，作為電壓源以維持負荷的正常工作，當系統電源電壓恢復正常後，三相橋逆變器通過無縫退出技術退出運行。
[0019]參照圖3所示，圖3為本實用新型用於解決電力系統暫態電壓問題的並聯型靜態電壓恢復器的雙向直流-直流變換器電路圖。所述雙向直流-直流變換器對超級電容充電有恆流充電與浮充兩種充電模式，當超級電容容量低於期望值時則進行恆流充電，當超級電容容量達到期望值時則進行浮充。所述雙向直流-直流變換器對逆變器直流電容Cl為恆壓放電工作模式，當三相橋逆變器直流電容電壓低於期望值時則啟動對超級電容的恆壓放電工作模式。
【權利要求】
1.一種用於隔離電力系統暫態電壓故障的並聯型靜態電壓恢復器，其特徵在於該電壓恢復器包括:超級電容、雙向直流-直流變換器、三相橋逆變器和主迴路，主迴路由第一三相斷路器、雙向晶閘管和第二三相斷路器組成，所述的超級電容與雙向直流-直流變換器的低壓側並聯，雙向直流-直流變換器的高壓側與所述的三相橋逆變器的直流端並聯，三相橋逆變器的交流端與所述的主迴路連接，連接點位於主迴路上的雙向晶閘管與第二三相斷路器之間，雙向晶閘管通過第一三相斷路器與系統電源連接，第二三相斷路器與負荷連接。
2.如權利要求1所述的並聯型靜態電壓恢復器，其特徵在於其中所述的三相橋逆變器包括第一絕緣柵雙極型電晶體對管，第二絕緣柵雙極型電晶體對管，第三絕緣柵雙極型電晶體對管，由三相交流電感和三相電容組成的濾波器，直流電容，以及由第一接觸器、限流電阻和第二接觸器組成的緩衝電路；所述的直流電容的正負極分別與第一絕緣柵雙極型電晶體對管、第二絕緣柵雙極型電晶體對管和第三絕緣柵雙極型電晶體對管的上管集電極和下管發射極並聯；所述的濾波器的三相交流電感的一端分別與第一絕緣柵雙極型電晶體對管、第二絕緣柵雙極型電晶體對管和第三絕緣柵雙極型電晶體對管的上管發射極連接，三相交流電感的另一端與三相電容連接；所述的緩衝電路中的第二接觸器與限流電阻串聯，串聯後與第一接觸器並聯，緩衝電路一端與三相電感連接，另一端與主迴路連接。
3.如權利要求1所述的並聯型靜態電壓恢復器，其特徵在於其中所述的雙向直流-直流變換器包括第四絕緣柵雙極型電晶體對管和直流電感；所述直流電感的一端連接到第四絕緣柵雙極型電晶體對管的上管發射極，直流電感的另一端連接到超級電容的正極；所述超級電容的負極與第四絕緣柵雙極型電晶體對管的下管發射極連接。
【文檔編號】H02J9/06GK204012903SQ201420356796
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年6月30日 優先權日:2014年6月30日
【發明者】任磊, 白玉樓 申請人:任磊