專利名稱：帶有電流共享靜態(tài)開(kāi)關(guān)的動(dòng)態(tài)串聯(lián)電壓補(bǔ)償器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及交流電(AC)電力系統(tǒng)和電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的領(lǐng)域，特別地，涉及用于在向一個(gè)負(fù)載提供電力的一個(gè)電力線路中補(bǔ)償電壓驟降情況的一個(gè)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在一個(gè)電力系統(tǒng)中，一般是由一個(gè)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電力，并且通過(guò)一個(gè)傳輸和配電網(wǎng)絡(luò)輸送到客戶地點(diǎn)，在該處所述電力被饋送入負(fù)載。通常，被供給的電力應(yīng)該符合一些要求。這些要求包括所述電壓應(yīng)該是正弦曲線的，根據(jù)不同的國(guó)家，所述頻率應(yīng)該是50或60Hz，并且，所述電壓的振幅應(yīng)該是額定值，偏差應(yīng)該在正常的規(guī)定之內(nèi)。
所述電力供應(yīng)的電壓背離于所述要求的偏差會(huì)導(dǎo)致所述負(fù)載的運(yùn)行故障。特別地，一個(gè)這樣的偏差，就是電壓驟降，經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致設(shè)備故障，以及大型生產(chǎn)廠，或其他工業(yè)和商業(yè)系統(tǒng)的停工。電壓驟降是電力供應(yīng)的電壓的一個(gè)突然的、瞬間的減少，典型地，由電力系統(tǒng)的故障引起。電壓驟降還可能由所述電力系統(tǒng)上的一個(gè)負(fù)載引起，該負(fù)載從所述電力系統(tǒng)上提取一個(gè)高電流，在所述電力系統(tǒng)的阻抗上產(chǎn)生電壓下降。這個(gè)電壓下降，以一個(gè)電壓驟降出現(xiàn)在負(fù)載上。在一個(gè)三相電力系統(tǒng)中，雖然，所述電壓驟降的持續(xù)時(shí)間基本上相同，但是所述電壓驟降的量級(jí)，一般在三相的每一個(gè)電壓都不同。
一些電力轉(zhuǎn)換和控制方法或電壓補(bǔ)償器被研制出來(lái)，以補(bǔ)償電壓驟降。Gyugyi等人的美國(guó)專利號(hào)5,329,222公開(kāi)了一種用于補(bǔ)償電壓驟降的技術(shù)。這個(gè)專利描述了一個(gè)裝置和方法，用一個(gè)串聯(lián)輸入電壓，來(lái)補(bǔ)償市電線路暫態(tài)，該串聯(lián)輸入電壓由帶有普通直流(DC)總線的一個(gè)三相逆變器生成，并通過(guò)一個(gè)耦合輸入變壓器與所述三相電力線路耦合。然而，如果應(yīng)用在一個(gè)低電壓電力系統(tǒng)中，使用所述帶有普通直流總線的三相逆變器和輸入變壓器就不合適了。這是因?yàn)樗鲴詈陷斎胱儔浩鞯馁M(fèi)用高，而且所述輸入變壓器很沉重，并且其占用面積很大。而且，所述輸入變壓器可能有內(nèi)在的阻抗，這會(huì)在正常工作中，導(dǎo)致在所述輸入變壓器上的額外的電壓下降。這個(gè)電壓下降可以進(jìn)行克服，即，通過(guò)設(shè)定所述逆變器來(lái)輸出一個(gè)電壓以補(bǔ)償在正常工作期間的電壓下降，但是，這導(dǎo)致所公開(kāi)的裝置的工作效率下降。
Cheng等人的美國(guó)專利號(hào)5,883,796公開(kāi)了補(bǔ)償電壓驟降的另一個(gè)技術(shù)。這個(gè)專利描述了一個(gè)裝置和方法，使用帶有普通DC總線的一個(gè)三相逆變器和一個(gè)耦合輸入變壓器來(lái)修復(fù)電壓驟降。因此，這個(gè)設(shè)備和方法與在美國(guó)專利號(hào)5,329,222中描述的具有相似的局限性，因?yàn)楦叩墓ぷ餍屎驮谒鲚斎胱儔浩魃系牡偷碾妷合陆担荒芡瑫r(shí)得到。
SP System的國(guó)際申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)PCT/SG00/00057公開(kāi)了另一種補(bǔ)償電壓驟降的技術(shù)。其公開(kāi)了一種裝置和方法，適用于在低電壓電力系統(tǒng)，補(bǔ)償電壓驟降。在這種方法中，獨(dú)立的逆變器被直接連接到負(fù)載的電力線路的每一相上。由于不使用耦合輸入變壓器，所以，所述補(bǔ)償器的費(fèi)用，重量和占用面積都可以減到最小。
Divan等人的美國(guó)專利號(hào)6,118,676公開(kāi)了補(bǔ)償電壓驟降的另一個(gè)技術(shù)。這個(gè)專利描述了裝置和方法，使用源自于在所述電壓驟降過(guò)程中所述電力線路的剩余電壓的能量來(lái)補(bǔ)償電壓驟降。然而，當(dāng)在所述電壓驟降過(guò)程中，所述電力線路的剩余電壓的能量很低，或者所述電壓驟降的深度高，這個(gè)方法很難得到足夠的能量來(lái)實(shí)現(xiàn)所述補(bǔ)償。而且，在電壓驟降和驟降恢復(fù)中，暫態(tài)電流可能從所述電力供應(yīng)中提取。這個(gè)專利的所述電力轉(zhuǎn)換方法使用半橋逆變器，對(duì)于相同量的輸出電壓，半橋逆變器需要比全橋逆變器更高的DC總線電壓。
除了上述的電壓補(bǔ)償器，不間斷電源(UPS)被用于補(bǔ)償電壓驟降和電壓暫態(tài)，電壓驟升和下降。但是，UPS通常包括更多的轉(zhuǎn)換設(shè)備，昂貴的控制器和巨大的能量存儲(chǔ)單元，使得UPS更加昂貴。這樣的UPS具有進(jìn)一步的局限性，在于它一般工作效率更低。
因此，當(dāng)前技術(shù)沒(méi)有能夠提供一個(gè)輕的，便宜的和高效率的設(shè)備來(lái)補(bǔ)償可能造成工業(yè)和商業(yè)系統(tǒng)故障或關(guān)閉的電壓驟降。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是基本上克服，或至少改善，現(xiàn)有設(shè)備的一個(gè)或多個(gè)缺點(diǎn)。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種動(dòng)態(tài)串聯(lián)電壓補(bǔ)償器，用來(lái)在一個(gè)交流電電力系統(tǒng)中補(bǔ)償電壓驟降，所述動(dòng)態(tài)串聯(lián)電壓補(bǔ)償器包括一個(gè)能量存儲(chǔ)單元，用于以直流電壓的形式存儲(chǔ)能量；一個(gè)電流共享靜態(tài)開(kāi)關(guān)，被連接在所述動(dòng)態(tài)串聯(lián)電壓補(bǔ)償器的輸入和輸出終端之間，用于有選擇地連接所述輸入和輸出終端；一個(gè)串聯(lián)輸入逆變器，與所述電流共享靜態(tài)開(kāi)關(guān)并聯(lián)連接，用來(lái)轉(zhuǎn)換來(lái)自于所述能量存儲(chǔ)單元的所述直流電壓到交流電壓；以及一個(gè)系統(tǒng)控制器，用來(lái)檢測(cè)在所述輸入終端上的電壓驟降，控制所述電流共享靜態(tài)開(kāi)關(guān)和所述串聯(lián)輸入逆變器，其中，沒(méi)有檢測(cè)到電壓驟降時(shí)，所述系統(tǒng)控制器控制所述電流共享靜態(tài)開(kāi)關(guān)為導(dǎo)電狀態(tài)，持續(xù)一個(gè)電流周期的至少一部分，并控制所述串聯(lián)輸入逆變器傳導(dǎo)一部分所述電流到所述輸出終端，并且一旦所述系統(tǒng)控制器檢測(cè)到一個(gè)電壓驟降，所述系統(tǒng)控制器控制所述電流共享靜態(tài)開(kāi)關(guān)為非導(dǎo)電狀態(tài)，并控制所述串聯(lián)輸入逆變器在所述輸入和輸出終端之間輸入一個(gè)電壓信號(hào)，以補(bǔ)償所述電壓驟降。
優(yōu)選地，所述電流共享靜態(tài)開(kāi)關(guān)包括反平行連接的晶閘管；以及一個(gè)晶閘管驅(qū)動(dòng)電路，用來(lái)從所述系統(tǒng)控制器接收一個(gè)控制信號(hào)，用來(lái)向所述反平行連接的晶閘管提供放電信號(hào)以響應(yīng)所述控制信號(hào)，其中，沒(méi)有檢測(cè)到電壓驟降時(shí)，所述系統(tǒng)控制器控制所述晶閘管驅(qū)動(dòng)電路在流經(jīng)所述電流共享靜態(tài)開(kāi)關(guān)的電流交零之后的一段預(yù)定時(shí)間之后，提供所述放電信號(hào)。
優(yōu)選地，所述串聯(lián)輸入逆變器包括轉(zhuǎn)換設(shè)備的一個(gè)全電橋，并且當(dāng)所述電流共享靜態(tài)開(kāi)關(guān)被控制為導(dǎo)電時(shí)，所述轉(zhuǎn)換設(shè)備被轉(zhuǎn)換使得在所述輸入和輸出終端之間不輸入任何電壓信號(hào)。


本發(fā)明的實(shí)施例將結(jié)合附圖進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，其中圖1顯示了帶有一個(gè)電流共享靜態(tài)開(kāi)關(guān)的一個(gè)動(dòng)態(tài)串聯(lián)電壓補(bǔ)償器的單相實(shí)施例和所述動(dòng)態(tài)串聯(lián)電壓補(bǔ)償器在一個(gè)應(yīng)用電路中的連接方式的示意框圖；圖2顯示了所述的動(dòng)態(tài)串聯(lián)電壓補(bǔ)償器的詳細(xì)示意圖；圖3顯示了所述動(dòng)態(tài)串聯(lián)電壓補(bǔ)償器的一個(gè)系統(tǒng)控制器的詳細(xì)示意圖；圖4顯示了帶有電流共享靜態(tài)開(kāi)關(guān)的一個(gè)動(dòng)態(tài)串聯(lián)電壓補(bǔ)償器的三相實(shí)施例的示意框圖；圖5A顯示了所述AC電源的一個(gè)典型的電壓驟降的示波圖；圖5B顯示了在圖5A所示的電壓驟降期間，所述單相動(dòng)態(tài)串聯(lián)電壓補(bǔ)償器的輸出電壓的示波圖；圖6A顯示了來(lái)自于三相AC電源的一個(gè)典型的電壓驟降的示波圖；圖6B顯示了在圖6A所示的電壓驟降期間，所述的三相動(dòng)態(tài)串聯(lián)電壓補(bǔ)償器的輸出電壓的示波圖。
具體實(shí)施例方式
在任何一個(gè)或多個(gè)附圖中提到的特征，具有相同附圖標(biāo)記的，在描述中就具有相同的功能或操作，除非出現(xiàn)相反的意圖。
圖1顯示了一個(gè)動(dòng)態(tài)串聯(lián)電壓補(bǔ)償器100的單相實(shí)施例的示意圖，所述補(bǔ)償器100被連接在一個(gè)AC電源105和一個(gè)AC負(fù)載106之間。所述動(dòng)態(tài)串聯(lián)電壓補(bǔ)償器100可以補(bǔ)償所述AC電源105的供應(yīng)電壓的電壓驟降。一個(gè)典型的電壓驟降的波形121也被顯示出。所述動(dòng)態(tài)串聯(lián)電壓補(bǔ)償器100也可以在多相系統(tǒng)中使用來(lái)補(bǔ)償這樣一個(gè)多相系統(tǒng)的各個(gè)供應(yīng)相的供應(yīng)電壓的電壓驟降。所述動(dòng)態(tài)串聯(lián)電壓補(bǔ)償器100的三相實(shí)施例被顯示，并且結(jié)合圖4進(jìn)行描述。
參考圖1，該優(yōu)選實(shí)施例的所述動(dòng)態(tài)串聯(lián)電壓補(bǔ)償器100包括一個(gè)電流共享靜態(tài)開(kāi)關(guān)101，一個(gè)串聯(lián)輸入逆變器102，一個(gè)系統(tǒng)控制器103，用來(lái)控制所述電流共享靜態(tài)開(kāi)關(guān)101和所述串聯(lián)輸入逆變器102，以及一個(gè)能量存儲(chǔ)單元104，該單元用來(lái)向所述串聯(lián)輸入逆變器102以直流(DC)電壓的形式提供能量。所述能量存儲(chǔ)單元104可以由一個(gè)超高電容，一個(gè)飛輪系統(tǒng)，一個(gè)電池或其他任何能夠以DC電壓的形式提供能量的裝置構(gòu)成。
所述的電流共享靜態(tài)開(kāi)關(guān)101與所述的串聯(lián)輸入逆變器102并聯(lián)地連接，并且它們都分別通過(guò)電線107和108連接在所述AC電源105和負(fù)載106之間。一條中線109充當(dāng)了回路。所述能量存儲(chǔ)單元104通過(guò)電線116和117向所述串聯(lián)輸入逆變器102提供DC電壓。所述系統(tǒng)控制器103以及能量存儲(chǔ)單元104也連接到所述中線109，從那里獲得一個(gè)參考電壓。
所述系統(tǒng)控制器103從電線107得到向所述動(dòng)態(tài)串聯(lián)電壓補(bǔ)償器100的一個(gè)輸入電壓信號(hào)；從電線108得到所述動(dòng)態(tài)電壓補(bǔ)償器100的一個(gè)輸出電壓信號(hào)；通過(guò)所述電流的信號(hào)線115，得到一個(gè)電流信號(hào)，其通過(guò)所述電流共享靜態(tài)開(kāi)關(guān)101被一個(gè)電流傳感器118測(cè)量；通過(guò)所述電流的信號(hào)線120，得到一個(gè)電流信號(hào)，其通過(guò)所述串聯(lián)輸入逆變器102，被一個(gè)電流傳感器119測(cè)量；并且，通過(guò)信號(hào)線110和信號(hào)線111，得到串聯(lián)輸入逆變器102的DC總線電壓。所述系統(tǒng)控制器103，通過(guò)控制線114，控制所述電流共享靜態(tài)開(kāi)關(guān)101，通過(guò)控制線112和113控制所述串聯(lián)輸入逆變器102。
在正常工作情況下，即，當(dāng)所述電源105在預(yù)定的界限內(nèi)提供一個(gè)電壓時(shí)，所述系統(tǒng)控制器103控制所述電流共享靜態(tài)開(kāi)關(guān)101和所述串聯(lián)輸入逆變器102，使得到所述負(fù)載106的電流被所述電流共享靜態(tài)開(kāi)關(guān)101和所述串聯(lián)輸入逆變器102共享。在下文中，正常工作情況也指所述電流共享模式。
當(dāng)所述系統(tǒng)控制器103檢測(cè)到來(lái)自于所述AC電源105的電壓驟降超過(guò)所述預(yù)定界限，這通過(guò)測(cè)量線路107上的電壓進(jìn)行檢測(cè)，所述系統(tǒng)控制器103控制所述電流共享靜態(tài)開(kāi)關(guān)101打開(kāi)，并且所述串聯(lián)輸入逆變器102，在終端107和108之間輸入能量，使得處于或接近于所述額定電壓水平的AC電源被提供到負(fù)載106。這樣，所述動(dòng)態(tài)串聯(lián)電壓補(bǔ)償器100，以及特別是所述串聯(lián)輸入逆變器102，就在電線107和108之間輸入電壓，使得所述負(fù)載106接收一個(gè)沒(méi)有驟降的電源供應(yīng)，如波形122所示。
圖2顯示了比圖1更詳細(xì)的動(dòng)態(tài)串聯(lián)電壓補(bǔ)償器100的示意圖，并結(jié)合圖2進(jìn)行描述。特別地，更詳細(xì)地示出了所述電流共享靜態(tài)開(kāi)關(guān)101和所述串聯(lián)輸入逆變器102。還顯示了所述系統(tǒng)控制器103和所述能量存儲(chǔ)單元104的連接。
所述電流共享靜態(tài)開(kāi)關(guān)101包括反平行連接的晶閘管210和211，以及一個(gè)晶閘管驅(qū)動(dòng)電路212。所述晶閘管驅(qū)動(dòng)電路212，通過(guò)控制線114從控制器103接收一個(gè)控制信號(hào)。當(dāng)控制線114上的所述控制信號(hào)是“高”，所述晶閘管驅(qū)動(dòng)電路212向晶閘管210和211提供開(kāi)始放電信號(hào)，使得當(dāng)各自合適的電壓極性被施加時(shí)，晶閘管210和211中的每一個(gè)成為導(dǎo)電的。相反，當(dāng)控制線114上的所述控制信號(hào)是“低”，所述晶閘管驅(qū)動(dòng)電路212不向晶閘管210和211提供開(kāi)始放電信號(hào)，當(dāng)通過(guò)晶閘管210和211的各自的電流到達(dá)“0”時(shí)，所述的晶閘管210和211形成一個(gè)斷開(kāi)的電路。
所述串聯(lián)輸入逆變器102包括一個(gè)轉(zhuǎn)換設(shè)備200的全橋，橋驅(qū)動(dòng)單元205和206，一個(gè)轉(zhuǎn)換諧波濾波器，以及DC總線電容器209，其在DC供應(yīng)電壓之上被連接，通過(guò)線路116和117，由所述能量存儲(chǔ)單元104供給。轉(zhuǎn)換設(shè)備200的全橋包括4個(gè)帶有被反平行連接的續(xù)流二極管的絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)201，202，203和204。所述轉(zhuǎn)換諧波濾波器，包括串聯(lián)的電感器208和電容器207，并且被連接在轉(zhuǎn)換設(shè)備200的全橋的輸出終端之間，所述電感器208被連接在正的輸出終端“+”，所述電容器207被連接在負(fù)的輸出終端“-”。所述電感器208和所述電容器207之間的連接點(diǎn)，被連接到電線108，來(lái)構(gòu)成所述串聯(lián)輸入逆變器的輸出終端，而轉(zhuǎn)換設(shè)備200的全橋的負(fù)的輸出終端，被連接到電線107，構(gòu)成所述串聯(lián)輸入逆變器的輸入終端。
所述串聯(lián)輸入逆變器102，在控制線112和113上，從所述系統(tǒng)控制器103接收控制信號(hào)。當(dāng)控制線112上的所述控制信號(hào)是“高”，IGBT203處于導(dǎo)電模式，并且，由于控制線112上的所述控制信號(hào)被橋驅(qū)動(dòng)單元206逆轉(zhuǎn)，所以ICBT204處于斷開(kāi)模式，并且反之亦然。相似地，當(dāng)控制線113上的所述控制信號(hào)是“高”，IGBT201處于導(dǎo)電模式，并且，由于控制線113上的所述控制信號(hào)被橋驅(qū)動(dòng)單元205逆轉(zhuǎn)，所以ICBT202處于斷開(kāi)模式，并且反之亦然。
所述系統(tǒng)控制器103，通過(guò)連接到線路116和117的線路110和111，測(cè)量由所述能量存儲(chǔ)單元104提供到所述串聯(lián)輸入逆變器102的所述DC總線電壓。
圖3是所述動(dòng)態(tài)串聯(lián)電壓補(bǔ)償器100的所述系統(tǒng)控制器103的一個(gè)更詳細(xì)的示意圖。雖然圖3的所述示意圖，顯示了所述系統(tǒng)控制器103的一個(gè)數(shù)字電路實(shí)施例，所述系統(tǒng)控制器103還可以以一個(gè)模擬電路或以數(shù)字電路和模擬電路組合的形式實(shí)現(xiàn)。
如結(jié)合圖1和圖2描述的，所述系統(tǒng)控制器103接收5個(gè)輸入，它們是從電線107得到的，到所述動(dòng)態(tài)電壓補(bǔ)償器100的所述輸入電壓信號(hào)；從電線108得到的，所述動(dòng)態(tài)電壓補(bǔ)償器100的所述輸出電壓信號(hào)；
通過(guò)所述電流共享靜態(tài)開(kāi)關(guān)101，被電流傳感器118測(cè)量的，并通過(guò)信號(hào)線115被提供的所述電流；通過(guò)所述串聯(lián)輸入逆變器102，被電流傳感器119測(cè)量的，并通過(guò)信號(hào)線120被提供給所述系統(tǒng)控制器103的所述電流；以及所述串聯(lián)輸入逆變器102的所述DC總線電壓，它是通過(guò)信號(hào)線110和信號(hào)線111接收的電壓的差異，該電壓通過(guò)傳遞通過(guò)信號(hào)線110和信號(hào)線111，并且通過(guò)一個(gè)差分衰減電路306接收的電壓而得到。
這些輸入中的每一個(gè)是模擬的形式，分別通過(guò)模擬數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換器301、302、305和304，被轉(zhuǎn)換到數(shù)字形式。另外，到所述動(dòng)態(tài)串聯(lián)電壓補(bǔ)償器100的所述輸入電壓信號(hào)的數(shù)字信號(hào)，被數(shù)字濾波器307進(jìn)行預(yù)處理。
所述系統(tǒng)控制器103的輸出有對(duì)IGBT201和IGBT202的控制信號(hào)，通過(guò)控制線113輸出，有對(duì)IGBT203和IGBT204的控制信號(hào)，通過(guò)控制線112輸出，有對(duì)所述電流共享靜態(tài)開(kāi)關(guān)101的所述晶閘管驅(qū)動(dòng)電路212的控制信號(hào)，通過(guò)控制線114輸出。所述中線109被連接到所述系統(tǒng)控制器103的內(nèi)部接地，在圖3中以327指示出。一個(gè)過(guò)流檢測(cè)部件314，接收通過(guò)所述電流共享靜態(tài)開(kāi)關(guān)101的所述電流的數(shù)字形式作為輸入，并接收通過(guò)所述串聯(lián)輸入逆變器102的所述電流的數(shù)字形式作為輸入，并且確定過(guò)流情況是否存在。當(dāng)所述過(guò)流檢測(cè)部件314，確定通過(guò)所述電流共享靜態(tài)開(kāi)關(guān)101(圖2)的所述電流，或者通過(guò)所述串聯(lián)輸入逆變器102的所述電流，是否高于轉(zhuǎn)換設(shè)備200的全橋的所述IGBT的容量時(shí)，所述過(guò)流檢測(cè)部件314，通過(guò)信號(hào)線360，輸出一個(gè)“低”信號(hào)。信號(hào)線360上的信號(hào)通常是“高”。信號(hào)線360上的“低”信號(hào)，通過(guò)與非門(mén)321，保持所述電流共享靜態(tài)開(kāi)關(guān)101的“開(kāi)”狀態(tài)或開(kāi)啟它；通過(guò)與門(mén)324a和324b，向控制線112和113饋送一個(gè)“低”信號(hào)，來(lái)關(guān)閉IGBT201和IGBT203，開(kāi)啟IGBT202和IGBT204。因此，在這種過(guò)流情況下，當(dāng)所述串聯(lián)輸入逆變器102不在電線107和電線108之間輸入任何能量時(shí)，所述電流共享靜態(tài)開(kāi)關(guān)101被強(qiáng)行進(jìn)入導(dǎo)電模式。所述動(dòng)態(tài)串聯(lián)電壓補(bǔ)償器100，在所述過(guò)流情況下，不補(bǔ)償電壓驟降。
在操作中，到所述動(dòng)態(tài)串聯(lián)電壓補(bǔ)償器100的所述輸入電壓的被濾波的數(shù)字信號(hào)，被送到一個(gè)參考表格更新部件308。所述參考表格更新部件308，被信號(hào)線345上的信號(hào)控制。當(dāng)信號(hào)線345上的信號(hào)是“低”時(shí)，這是在正常工作情況或電流共享模式，所述參考表格更新部件308連續(xù)地更新一個(gè)參考信號(hào)表格，它存儲(chǔ)著電線107上的輸入電壓的數(shù)字表示。當(dāng)信號(hào)線345上的信號(hào)是“高”時(shí)，這是在檢測(cè)到一個(gè)電壓驟降的情況，所述參考表格更新部件308凍結(jié)所述可用的參考信號(hào)表。所述參考表格更新部件308生成一個(gè)參考信號(hào)，該信號(hào)通過(guò)信號(hào)線362，被饋送入驟降檢測(cè)部件309，用來(lái)檢測(cè)電壓驟降情況，還通過(guò)信號(hào)線341，被饋送到減法器310和311，用來(lái)生成一個(gè)輸入電壓信號(hào)。
減法器310計(jì)算信號(hào)線341上的參考信號(hào)和通過(guò)信號(hào)線340的電線107上的輸入電壓的被濾波的數(shù)字信號(hào)之間的差異。減法器311計(jì)算信號(hào)線341上的參考信號(hào)和信號(hào)線342上的輸出電壓的數(shù)字信號(hào)之間的差異，然后就通過(guò)脈沖輸入(PI)控制312進(jìn)行調(diào)整。由加法器313計(jì)算的，減法器310和PI控制312的輸出的和，就被作為輸入提供到脈沖寬度調(diào)制(PWM)發(fā)生器318。而且，所述PWM發(fā)生器318使用從A/D轉(zhuǎn)換器304來(lái)的，所述串聯(lián)輸入逆變器102的所述DC總線電壓，以在信號(hào)線343和信號(hào)線344上，生成PWM轉(zhuǎn)換信號(hào)。
所述驟降檢測(cè)部件309，接收以下信號(hào)作為輸入通過(guò)信號(hào)線340，接收電線107上的所述輸入電壓的被濾波的數(shù)字信號(hào)，接收來(lái)自于所述參考表格更新部件308的所述參考信號(hào)，通過(guò)信號(hào)線342，接收電線108上的所述輸出電壓的所述數(shù)字信號(hào)，經(jīng)由信號(hào)線346，接收流經(jīng)所述電流共享靜態(tài)開(kāi)關(guān)101的電流的數(shù)字形式；并且從這些輸入確定是否發(fā)生了電壓驟降，應(yīng)該應(yīng)用哪種強(qiáng)制整流，以及所述的強(qiáng)制整流是否完成。所述的驟降檢測(cè)部件309生成一個(gè)導(dǎo)通角控制信號(hào)作為輸出，在信號(hào)線353上，通過(guò)與非門(mén)326和與非門(mén)321，提供給所述電流共享靜態(tài)開(kāi)關(guān)101，還生成一個(gè)兩位的信號(hào)作為輸出，通過(guò)信號(hào)線351和352，提供給部件315。在優(yōu)選實(shí)施例中，所述驟降檢測(cè)部件309，只有當(dāng)來(lái)自于所述參考表格更新部件308的所述參考信號(hào)的瞬時(shí)值比存儲(chǔ)的峰值高出30％時(shí)，才確定是否發(fā)生了電壓驟降。
在一個(gè)預(yù)定的延遲消失在所述電流的每一個(gè)零交叉之后，線路353上的所述導(dǎo)通角控制信號(hào)被設(shè)為“高”。在所述電流的下一個(gè)零交叉之前，所述導(dǎo)通角控制信號(hào)又被設(shè)為“低”。當(dāng)所述電流共享靜態(tài)開(kāi)關(guān)的所述導(dǎo)通角被設(shè)定為180電相角時(shí)，在所述電流的每一個(gè)零交叉之后的所述延遲被設(shè)為零。在這種情況下，信號(hào)線353上的所述導(dǎo)通角控制信號(hào)總是設(shè)為“高”。
部件315將從所述驟降檢測(cè)部件309接收的所述兩位信號(hào)解碼成四個(gè)信號(hào)，被提供到信號(hào)線350，349，348和347上。當(dāng)所述兩位信號(hào)是“00”，在信號(hào)線350上的信號(hào)被設(shè)為“高”；其他三個(gè)信號(hào)被設(shè)為“低”。當(dāng)所述兩位信號(hào)是“01”，在信號(hào)線349上的信號(hào)被設(shè)為“高”；其他三個(gè)信號(hào)被設(shè)為“低”。當(dāng)所述兩位信號(hào)是“10”，在信號(hào)線348上的信號(hào)被設(shè)為“高”；其他三個(gè)信號(hào)被設(shè)為“低”。最后，當(dāng)所述兩位信號(hào)是“11”，在信號(hào)線347上的信號(hào)被設(shè)為“高”；其他三個(gè)信號(hào)被設(shè)為“低”。
當(dāng)被信號(hào)線362提供的所述參考信號(hào)和被信號(hào)線340提供的所述輸入電壓的被濾波的數(shù)字信號(hào)之間的差異大于一個(gè)預(yù)先的設(shè)定，并且通過(guò)所述電流共享靜態(tài)開(kāi)關(guān)101的所述電流的數(shù)字形式為負(fù)時(shí)，驟降檢測(cè)部件309生成所述的兩位信號(hào)“00”。所述兩位信號(hào)“00”表明需要一個(gè)正的強(qiáng)制整流(正FC)。
當(dāng)被信號(hào)線362提供的所述參考信號(hào)和被信號(hào)線340提供的所述輸入電壓的被濾波的數(shù)字信號(hào)之間的差異大于一個(gè)預(yù)先的設(shè)定，并且通過(guò)所述電流共享靜態(tài)開(kāi)關(guān)101的所述電流的數(shù)字形式為正時(shí)，驟降檢測(cè)部件309生成所述的兩位信號(hào)“01”。所述兩位信號(hào)“01”表明需要一個(gè)負(fù)的強(qiáng)制整流(負(fù)FC)。
當(dāng)被信號(hào)線362提供的所述參考信號(hào)和被信號(hào)線340提供的所述輸入電壓的被濾波的數(shù)字信號(hào)之間的差異大于所述預(yù)先的設(shè)定，并且檢測(cè)到通過(guò)所述電流共享靜態(tài)開(kāi)關(guān)101的所述電流的數(shù)字形式的零交叉時(shí)，所述驟降檢測(cè)部件309生成所述的兩位信號(hào)“11”。所述兩位信號(hào)“11”表明強(qiáng)制整流已經(jīng)完成，以及串聯(lián)電壓輸入可以開(kāi)始。這個(gè)狀態(tài)一般地跟著上述生成兩位信號(hào)“00”或“01”的兩個(gè)狀態(tài)。
在正常工作中，即，當(dāng)被信號(hào)線362提供的所述參考信號(hào)和被信號(hào)線340提供的所述輸入電壓的被濾波的數(shù)字信號(hào)之間的差異小于所述預(yù)先的設(shè)定，驟降檢測(cè)部件309生成所述的兩位信號(hào)“10”，表明不需要驟降補(bǔ)償，并被稱為觸發(fā)態(tài)。在信號(hào)線348上的信號(hào)被設(shè)為“高”；其他三個(gè)信號(hào)被部件315設(shè)為“低”，使得或門(mén)316的輸出為“低”。在這個(gè)情況下，信號(hào)線345上的所述信號(hào)還是“低”，并且所述的參考表更新部件308連續(xù)地更新一個(gè)參考信號(hào)表格?；蜷T(mén)316的輸出，在被與線路353上的所述導(dǎo)通角控制信號(hào)一起饋送入所述與門(mén)326之前，被反相門(mén)325反相。在這種正常工作情況下，被信號(hào)線361提供的所述反相門(mén)325的輸出是“高”。不是過(guò)流的情況下，線路114上的所述信號(hào)的狀態(tài)將是信號(hào)線353上的所述導(dǎo)通角信號(hào)的狀態(tài)。這樣，在不是過(guò)流的情況下，當(dāng)電流的相位角在所述導(dǎo)通角之內(nèi)(信號(hào)線353上的信號(hào)為“高”)，控制線114上被強(qiáng)制為“高”，并且所述晶閘管驅(qū)動(dòng)電路212向晶閘管210和211提供放電信號(hào)。
當(dāng)信號(hào)線350，349或347上任何一個(gè)信號(hào)是高時(shí)，這發(fā)生在驟降檢測(cè)部件309檢測(cè)到一個(gè)電壓驟降，并分別生成所述兩位信號(hào)“00”，“01”或“11”，或門(mén)316的所述輸出是“高”，信號(hào)線361上的信號(hào)是“低”。在不是過(guò)流的情況下，當(dāng)檢測(cè)到一個(gè)電壓驟降時(shí)，控制線114被強(qiáng)制為“低”，而與信號(hào)線353上的所述導(dǎo)通角控制信號(hào)的所述狀態(tài)無(wú)關(guān)，并且所述晶閘管驅(qū)動(dòng)電路212不向晶閘管210和211提供放電信號(hào)。并且，信號(hào)線345上的所述信號(hào)是“高”，并且所述參考表更新部件308凍結(jié)所述可用的參考信號(hào)表。
因此，由上可知，當(dāng)檢測(cè)到一個(gè)電壓驟降并且通過(guò)所述電流共享靜態(tài)開(kāi)關(guān)101的電流交零，所述電流共享靜態(tài)開(kāi)關(guān)101被關(guān)閉。當(dāng)檢測(cè)到一個(gè)過(guò)流情況；或當(dāng)不需要驟降補(bǔ)償以及電流的所述相位在所述導(dǎo)通相位角之內(nèi)時(shí)，所述電流共享靜態(tài)開(kāi)關(guān)101被開(kāi)啟或保持開(kāi)啟狀態(tài)。在電流共享模式，只有當(dāng)電流的所述相位在所述導(dǎo)通相位角之內(nèi)時(shí)，所述電流共享靜態(tài)開(kāi)關(guān)101被開(kāi)啟。
如上所述，當(dāng)需要正的強(qiáng)制整流并且所述兩位信號(hào)是“00”時(shí)，信號(hào)線350上的所述信號(hào)被設(shè)為“高”。在或門(mén)322之后，信號(hào)線358上的信號(hào)也是“高”。在不是過(guò)流的情況下，與門(mén)324a的所述輸出是“高”，這使得控制線112是“高”，并且IGBT203被開(kāi)啟，而IGBT204被關(guān)閉。信號(hào)線347和348上的信號(hào)為“低”時(shí)，分別由信號(hào)線354，356和367提供的與門(mén)319，320a和320b上的所述輸出為“低”，并且信號(hào)線349上的信號(hào)也是“低”時(shí)，被信號(hào)線359提供的或門(mén)323的所述輸出也是“低”。與門(mén)324b的所述輸出是“低”，這使得控制線113為“低”，并且IGBT202被開(kāi)啟，而IGBT201被關(guān)閉。
相似地，當(dāng)需要負(fù)的強(qiáng)制整流以及所述兩位信號(hào)是“01”時(shí)，信號(hào)線349上的所述信號(hào)被設(shè)為“高”，導(dǎo)致或門(mén)323之后的信號(hào)線359上的所述信號(hào)為“高”。在不是過(guò)流的情況下，與門(mén)324b的所述輸出是“高”，這導(dǎo)致控制線113為“高”，并且IGBT201被開(kāi)啟，而IGBT202被關(guān)閉。信號(hào)線347和348上的信號(hào)為“低”時(shí)，與門(mén)320a和319上的所述輸出為“低”，并且信號(hào)線350上的信號(hào)是“低”時(shí)，或門(mén)322之后的，線路358上的所述信號(hào)也是“低”。線路112上的所述信號(hào)被與門(mén)324a強(qiáng)制為“低”，并且IGBT204被開(kāi)啟，而IGBT203被關(guān)閉。
在所述負(fù)的或正的強(qiáng)制整流之后(分別對(duì)應(yīng)于兩位信號(hào)“00”和“01”)，當(dāng)檢測(cè)到通過(guò)所述電流共享靜態(tài)開(kāi)關(guān)101的所述電流的所述數(shù)字形式的零交叉時(shí)，對(duì)于驟降補(bǔ)償?shù)乃鰞晌恍盘?hào)是“11”。信號(hào)線347上的所述信號(hào)被設(shè)為“高”，部件315上的其他3個(gè)輸出信號(hào)被設(shè)為低。信號(hào)線343和344上的，由PWM發(fā)生器318生成的所述PWM轉(zhuǎn)換信號(hào)被分別轉(zhuǎn)換到控制線112和113。轉(zhuǎn)換設(shè)備200(圖2)的所述全橋的所述IGBT201，202，203和204被所述PWM轉(zhuǎn)換信號(hào)控制，來(lái)生成一個(gè)PWM輸出，這個(gè)輸出在被電感器208和電容器207提供所述濾波之后，形成一個(gè)需要的正弦信號(hào)，該信號(hào)使得線路108上的所述動(dòng)態(tài)電壓補(bǔ)償器的所述輸出電壓不受驟降影響。
最后，當(dāng)不需要驟降補(bǔ)償時(shí)，所述觸發(fā)狀態(tài)，所述兩位信號(hào)是“10”，以及信號(hào)線348上的所述信號(hào)被設(shè)為“高”。信號(hào)線348上的所述信號(hào)為“高”，由部件317提供作為與門(mén)319的輸入的一個(gè)觸發(fā)信號(hào)時(shí)，由信號(hào)線354提供的與門(mén)319的所述輸出是所述觸發(fā)信號(hào)的狀態(tài)?；蜷T(mén)322和323的所述輸出也和所述觸發(fā)信號(hào)觸發(fā)。在不是過(guò)流的情況下，與門(mén)324a和324b的所述輸出也觸發(fā)，它反過(guò)來(lái)觸發(fā)控制線112和113。當(dāng)部件317的所述觸發(fā)信號(hào)是“高”時(shí)，IGBT201和203被開(kāi)啟，而IGBT202和204被關(guān)閉。當(dāng)部件317的所述觸發(fā)信號(hào)轉(zhuǎn)換到“低”，IGBT201和203被關(guān)閉，而IGBT202和204被開(kāi)啟。在所述觸發(fā)狀態(tài)，轉(zhuǎn)換設(shè)備200的所述全電橋的所述輸出終端“+”和“-”被同時(shí)從負(fù)的直流總線221轉(zhuǎn)換到正的直流總線220，或者被同時(shí)從正的直流總線220轉(zhuǎn)換到負(fù)的直流總線221。這些觸發(fā)狀態(tài)不會(huì)導(dǎo)致輸入終端107和輸出終端108之間的任何紊亂。在觸發(fā)狀態(tài)，在所述電流的每一個(gè)零交叉之后，并且在線路353上的所述導(dǎo)通角控制信號(hào)被設(shè)為“高”之前，所述電流共享靜態(tài)開(kāi)關(guān)101是不導(dǎo)電的，并且所述負(fù)載電流流經(jīng)所述逆變器102，其處于短路模式。當(dāng)在所述預(yù)定的延遲之后，線路353上的所述導(dǎo)通角控制信號(hào)被設(shè)為“高”，所述電流共享靜態(tài)開(kāi)關(guān)101是導(dǎo)電的，并且所述負(fù)載電流流經(jīng)所述電流共享靜態(tài)開(kāi)關(guān)101。
一般地，電力補(bǔ)償設(shè)備幾個(gè)月甚至于幾年都在未檢測(cè)到電壓驟降的情況下工作。所述動(dòng)態(tài)串聯(lián)電壓補(bǔ)償器100檢驗(yàn)了所述電流共享靜態(tài)開(kāi)關(guān)101和串聯(lián)輸入逆變器102的轉(zhuǎn)換設(shè)備201，202，203和204在沒(méi)有電壓驟降期間的轉(zhuǎn)換功能。特別地，所述電流共享靜態(tài)開(kāi)關(guān)101的所述轉(zhuǎn)換功能通過(guò)所述導(dǎo)通角控制被檢驗(yàn)，而所述轉(zhuǎn)換設(shè)備201，202，203和204的所述轉(zhuǎn)換功能通過(guò)所述觸發(fā)轉(zhuǎn)換被檢驗(yàn)。所述觸發(fā)轉(zhuǎn)換的頻率被部件317的所述信號(hào)的所述頻率控制，其根據(jù)每隔多久需要檢驗(yàn)所述轉(zhuǎn)換設(shè)備201，202，203和204的所述轉(zhuǎn)換功能而被確定。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，所述觸發(fā)頻率是0.1Hz。
圖4是一個(gè)示意框圖，顯示了具有一個(gè)電流共享靜態(tài)開(kāi)關(guān)的一個(gè)動(dòng)態(tài)電壓補(bǔ)償器的三相實(shí)施例。實(shí)際上，圖2中的具有電流共享靜態(tài)開(kāi)關(guān)的所述動(dòng)態(tài)電壓補(bǔ)償器的三相實(shí)施例，被結(jié)合起來(lái)構(gòu)成所述三相動(dòng)態(tài)電壓補(bǔ)償器。在圖4中，沒(méi)有顯示出b相和c相的控制線，信號(hào)線，所述能量存儲(chǔ)單元和串聯(lián)輸入逆變器。雖然在所述動(dòng)態(tài)串聯(lián)電壓補(bǔ)償器的所述三相實(shí)施例中可以使用三個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)控制器，典型地，單一一個(gè)控制器被用來(lái)控制所述三個(gè)串聯(lián)輸入逆變器，并且所述三個(gè)電流共享靜態(tài)開(kāi)關(guān)使用結(jié)合圖3描述的原理。
圖5A顯示了線路107上的來(lái)自于所述AC電源105(圖1)的一個(gè)典型的電壓驟降的示波圖501。圖5B顯示了，在圖5A顯示的電壓驟降期間，線108上的所述單相動(dòng)態(tài)串聯(lián)電壓補(bǔ)償器100的所述輸出電壓的示波圖502。圖6A顯示了來(lái)自于一個(gè)三相AC電源105的一個(gè)典型的電壓驟降的示波圖601，以及圖6B顯示了，在圖6A顯示的電壓驟降期間，所述三相動(dòng)態(tài)串聯(lián)電壓補(bǔ)償器(圖4)的所述輸出電壓的示波圖602。在所述輸入電壓501和602出現(xiàn)的所述電壓驟降被補(bǔ)償，使得所述輸出電壓502和602不受驟降影響。
本發(fā)明的所述實(shí)施例有很多優(yōu)點(diǎn)。一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是在所述電流共享模式或當(dāng)從所述AC電源105沒(méi)有電流驟降時(shí)，所述負(fù)載電流被所述電流共享靜態(tài)開(kāi)關(guān)101和所述串聯(lián)輸入逆變器102共享。由于所述負(fù)載電流的主要部分流經(jīng)所述電流共享靜態(tài)開(kāi)關(guān)101，開(kāi)關(guān)101在導(dǎo)電模式的電壓下降非常小(小于1V)，因此在所述動(dòng)態(tài)串聯(lián)電壓補(bǔ)償器100的所述輸入和所述輸出之間，沒(méi)有明顯的電壓下降。
本發(fā)明的所述實(shí)施例的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，在所述電流共享模式或當(dāng)從所述AC電源105沒(méi)有電壓驟降時(shí)，只有一小部分的負(fù)載電流流經(jīng)所述逆變器102，使得所述逆變器102和所述濾波器(圖2所示的電容器207和電感器208)可以保持較小的尺寸。
本發(fā)明的所述實(shí)施例的一個(gè)進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)是，在所述電流共享模式或當(dāng)從所述AC電源105沒(méi)有電壓驟降時(shí)，所述逆變器102和所述電流共享靜態(tài)開(kāi)關(guān)101的所述轉(zhuǎn)換設(shè)備201，202，203，204，210和211的所述轉(zhuǎn)換功能通過(guò)觸發(fā)轉(zhuǎn)換和導(dǎo)通角控制連續(xù)地檢驗(yàn)。
以上只描述了本發(fā)明的一些實(shí)施例，在不背離本發(fā)明的范圍和精神的情況下，可以做修改和/或改動(dòng)，所述實(shí)施例是描述性的，沒(méi)有限制性。
權(quán)利要求
1.一個(gè)動(dòng)態(tài)串聯(lián)電壓補(bǔ)償器，用于在交流電電力系統(tǒng)中補(bǔ)償電壓驟降，所述動(dòng)態(tài)串聯(lián)電壓補(bǔ)償器包括一個(gè)能量存儲(chǔ)單元，用來(lái)以直流電壓的形式存儲(chǔ)能量；一個(gè)電流共享靜態(tài)開(kāi)關(guān)，連接在所述動(dòng)態(tài)電壓補(bǔ)償器的輸入和輸出終端之間，用來(lái)選擇連接所述輸入和輸出終端；一個(gè)串聯(lián)輸入逆變器，與所述電流共享靜態(tài)開(kāi)關(guān)并聯(lián)連接，用來(lái)轉(zhuǎn)換來(lái)自于所述能量存儲(chǔ)單元的所述直流電壓到交流電壓；以及一個(gè)系統(tǒng)控制器，用來(lái)檢測(cè)在所述輸入終端上的電壓驟降和控制所述電流共享靜態(tài)開(kāi)關(guān)和所述串聯(lián)輸入逆變器，其中，沒(méi)有檢測(cè)到電壓驟降時(shí)，所述系統(tǒng)控制器控制所述電流共享靜態(tài)開(kāi)關(guān)為導(dǎo)電狀態(tài)，持續(xù)一個(gè)電流周期的至少一部分，并控制所述串聯(lián)輸入逆變器傳導(dǎo)一部分所述電流到所述輸出終端，并且一旦所述系統(tǒng)控制器檢測(cè)到一個(gè)電壓驟降，所述系統(tǒng)控制器控制所述電流共享靜態(tài)開(kāi)關(guān)為非導(dǎo)電狀態(tài)，并控制所述串聯(lián)輸入逆變器在所述輸入和輸出終端之間輸入一個(gè)電壓信號(hào)，以補(bǔ)償所述電壓驟降。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)態(tài)串聯(lián)電壓補(bǔ)償器，其中，沒(méi)有檢測(cè)到電壓驟降時(shí)，所述系統(tǒng)控制器控制所述電流共享靜態(tài)開(kāi)關(guān)為非導(dǎo)電狀態(tài)，持續(xù)一個(gè)預(yù)定的時(shí)間，在流經(jīng)所述電流共享靜態(tài)開(kāi)關(guān)的電流交零之后，并在之后控制其為導(dǎo)電的，直到流經(jīng)所述電流共享靜態(tài)開(kāi)關(guān)的所述電流再次交零。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)態(tài)串聯(lián)電壓補(bǔ)償器，其中所述電流共享靜態(tài)開(kāi)關(guān)包括反平行連接的晶閘管；以及一個(gè)晶閘管驅(qū)動(dòng)電路，用來(lái)從所述系統(tǒng)控制器接收一個(gè)控制信號(hào)，用來(lái)向所述反平行連接的晶閘管提供放電信號(hào)以響應(yīng)所述控制信號(hào)，其中，沒(méi)有檢測(cè)到電壓驟降時(shí)，所述系統(tǒng)控制器控制所述晶閘管驅(qū)動(dòng)電路在流經(jīng)所述電流共享靜態(tài)開(kāi)關(guān)的電流交零之后的一段預(yù)定時(shí)間之后，提供所述放電信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的動(dòng)態(tài)串聯(lián)電壓補(bǔ)償器，其中，由所述串聯(lián)輸入逆變器提供到所述輸出終端的所述電流的所述部分，通過(guò)控制所述預(yù)定的時(shí)間來(lái)控制。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)態(tài)串聯(lián)電壓補(bǔ)償器，其中，所述串聯(lián)輸入逆變器包括轉(zhuǎn)換設(shè)備的一個(gè)全電橋。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的動(dòng)態(tài)串聯(lián)電壓補(bǔ)償器，其中，當(dāng)所述電流共享靜態(tài)開(kāi)關(guān)被控制為導(dǎo)電時(shí)，所述轉(zhuǎn)換設(shè)備被轉(zhuǎn)換使得在所述輸入和輸出終端之間不輸入任何電壓信號(hào)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的動(dòng)態(tài)串聯(lián)電壓補(bǔ)償器，其中，所述全電橋包括4個(gè)具有反平行連接的續(xù)流二極管的絕緣柵雙極型晶體管。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的動(dòng)態(tài)串聯(lián)電壓補(bǔ)償器，其中，所述串聯(lián)輸入逆變器進(jìn)一步包括一個(gè)低通濾波器，所述低通濾波器包括一個(gè)電容器和一個(gè)電感器。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)態(tài)串聯(lián)電壓補(bǔ)償器，其中，所述系統(tǒng)控制器包括一個(gè)參考信號(hào)表，該表用來(lái)存儲(chǔ)代表沒(méi)有檢測(cè)到電壓驟降時(shí)的所述輸入終端上的電壓的值，所述系統(tǒng)控制器使用所述參考信號(hào)表中的所述值來(lái)檢測(cè)所述電壓驟降并控制由所述串聯(lián)輸入逆變器輸入的所述電壓信號(hào)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的動(dòng)態(tài)串聯(lián)電壓補(bǔ)償器，其中，當(dāng)所述輸入終端上的電壓和所述參考信號(hào)表中存儲(chǔ)的一個(gè)對(duì)應(yīng)值之間的差異超過(guò)一個(gè)預(yù)定值時(shí)，所述系統(tǒng)控制器檢測(cè)到電壓驟降。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的動(dòng)態(tài)串聯(lián)電壓補(bǔ)償器，其中，只有當(dāng)所述參考信號(hào)表中的所述對(duì)應(yīng)值超過(guò)存儲(chǔ)在所述參考信號(hào)表中的峰值30％時(shí)，所述系統(tǒng)控制器才執(zhí)行電壓驟降檢測(cè)。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的動(dòng)態(tài)串聯(lián)電壓補(bǔ)償器，其中，當(dāng)檢測(cè)到電壓驟降時(shí)，所述參考信號(hào)表被凍結(jié)。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的動(dòng)態(tài)串聯(lián)電壓補(bǔ)償器，其中，所述輸入終端上的電壓和所述參考信號(hào)表中存儲(chǔ)的一個(gè)對(duì)應(yīng)值之間的至少一個(gè)差異被用于生成一個(gè)脈沖寬度調(diào)制控制信號(hào)到所述串聯(lián)輸入逆變器。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的動(dòng)態(tài)串聯(lián)電壓補(bǔ)償器，其中，所述輸入終端上的電壓和所述對(duì)應(yīng)值之間的一個(gè)差異被進(jìn)一步用于生成所述脈沖寬度調(diào)制控制信號(hào)。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)態(tài)串聯(lián)電壓補(bǔ)償器，其中，所述系統(tǒng)控制器進(jìn)一步監(jiān)控流經(jīng)所述串聯(lián)輸入逆變器的電流和流經(jīng)所述電流共享靜態(tài)開(kāi)關(guān)的電流，來(lái)檢測(cè)一個(gè)過(guò)流狀態(tài)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的動(dòng)態(tài)串聯(lián)電壓補(bǔ)償器，其中，所述系統(tǒng)控制器一檢測(cè)到流經(jīng)所述電流共享靜態(tài)開(kāi)關(guān)的所述電流或流經(jīng)所述串聯(lián)輸入逆變器的所述電流中的至少一個(gè)高于所述串聯(lián)輸入逆變器的轉(zhuǎn)換設(shè)備的容量時(shí)，所述系統(tǒng)控制器控制所述電流共享靜態(tài)開(kāi)關(guān)為導(dǎo)電的，持續(xù)一個(gè)完整的電流周期。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)態(tài)串聯(lián)電壓補(bǔ)償器，其中，所述能量存儲(chǔ)單元包括一個(gè)或多個(gè)超高電容，一個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)和一個(gè)電池單元。
全文摘要
本發(fā)明描述了用于在電力線路中補(bǔ)償電壓驟降的一個(gè)動(dòng)態(tài)串聯(lián)電壓補(bǔ)償器(100)。其包括一電流共享靜態(tài)開(kāi)關(guān)(101)，一串聯(lián)輸入逆變器(102)，一能量存儲(chǔ)單元(104)和一系統(tǒng)控制器(103)。所述電流共享靜態(tài)開(kāi)關(guān)(101)包括一對(duì)反平行晶閘管(210)和(211)。所述串聯(lián)輸入逆變器包括4個(gè)絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)(201，202，203和204)，它們構(gòu)成了轉(zhuǎn)換設(shè)備200的一個(gè)全電橋。所述系統(tǒng)控制器(103)監(jiān)控所述輸入電壓來(lái)確定是否需要電壓補(bǔ)償，并監(jiān)控所述輸出來(lái)確定需要補(bǔ)償多少。在電力線路正常工作情況下，即，當(dāng)不需要電壓補(bǔ)償時(shí)，通過(guò)控制晶閘管(210)和(211)的所述導(dǎo)通角，所述負(fù)載電流在所述電流共享靜態(tài)開(kāi)關(guān)(101)和所述串聯(lián)輸入逆變器(102)之間共享。當(dāng)所述電流共享靜態(tài)開(kāi)關(guān)(101)是導(dǎo)電的，所述逆變器(102)也被控制做觸發(fā)轉(zhuǎn)換，使得不執(zhí)行電壓補(bǔ)償。所述串聯(lián)輸入逆變器(102)的所述觸發(fā)轉(zhuǎn)換和電流共享靜態(tài)開(kāi)關(guān)(101)的導(dǎo)通角控制用來(lái)檢驗(yàn)所述逆變器(102)和所述電流共享靜態(tài)開(kāi)關(guān)(101)的轉(zhuǎn)換設(shè)備的功能。當(dāng)電力線路中有電壓驟降時(shí)，所述電流共享靜態(tài)開(kāi)關(guān)(101)立刻就被觸發(fā)關(guān)閉，并且所述逆變器(102)進(jìn)行所述補(bǔ)償。所述補(bǔ)償器(100)具有非常高的工作效率。由于在電力線路正常工作情況下，很少量的電流流經(jīng)所述逆變器(102)，所述轉(zhuǎn)換設(shè)備(201)，(202)，(203)和(204)以及所述逆變器(102)的所述濾波器(207)和(208)可以為低損耗。這樣，就公開(kāi)了一個(gè)高效率的，重量輕的和體積小的動(dòng)態(tài)串聯(lián)電壓補(bǔ)償器。
文檔編號(hào)H02J3/00GK1625824SQ02828878
公開(kāi)日2005年6月8日 申請(qǐng)日期2002年5月2日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月2日
發(fā)明者李宏群, 許伯健, 蘇壽昌 申請(qǐng)人:Sp系統(tǒng)公司