專利名稱：一種用于統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器的主電路拓?fù)涞闹谱鞣椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電力設(shè)備，具體是指一種用于電力系統(tǒng)的電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器的主電路拓?fù)洹?br> 背景技術(shù)：
隨著信息化技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代社會對供電質(zhì)量的要求日益提高，高質(zhì)量電力供應(yīng)已成為現(xiàn)代社會生產(chǎn)、生活得以順利進(jìn)行、穩(wěn)定發(fā)展的基本條件基于微機(jī)控制、變頻調(diào)速驅(qū)動的生產(chǎn)線，基于網(wǎng)絡(luò)化的金融體系等這些現(xiàn)代社會典型用電系統(tǒng)，即便是短暫的(數(shù)個周期)供電中斷或其他電能質(zhì)量問題，便可造成難以估量的經(jīng)濟(jì)損失。然而，由于設(shè)備因素、管理因素及難于抗拒的自然因素，供電中斷或其他電能質(zhì)量質(zhì)量問題仍然嚴(yán)重威脅著高質(zhì)量供電。美國電科院的統(tǒng)計(jì)表明美國每年因電能質(zhì)量質(zhì)量造成的經(jīng)濟(jì)損失在150億到240億美元之間。我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展隨著國民生產(chǎn)、生活水平不斷提高，新型自動化生產(chǎn)線、網(wǎng)絡(luò)化服務(wù)系統(tǒng)的引進(jìn)和采用，用戶對電力供應(yīng)的質(zhì)量問題越來越關(guān)注。電力供應(yīng)已從過去的數(shù)量進(jìn)入講求質(zhì)量階段和效益的新階段。電能質(zhì)量已成為引進(jìn)資本、發(fā)展產(chǎn)業(yè)的制約因素。隨著我國WTO的加盟，中國生產(chǎn)加工業(yè)的發(fā)展，國民生產(chǎn)、生活更趨于國際化，供電質(zhì)量也將趨于國際化標(biāo)準(zhǔn)。因此，我國高質(zhì)量供電技術(shù)的研究與相應(yīng)的產(chǎn)品開發(fā)與應(yīng)用更具有緊迫性和挑戰(zhàn)性。
電能質(zhì)量問題的解決通常與電網(wǎng)規(guī)劃與運(yùn)行、設(shè)備的電能質(zhì)量問題承受能力有關(guān)。然而，普通用戶很難在上述兩個方面有所作為。最為現(xiàn)實(shí)、最為有效的方式是在供電網(wǎng)與用電設(shè)備之間加裝一套電能質(zhì)量調(diào)節(jié)設(shè)備，把不能滿足要求的電能調(diào)節(jié)為高質(zhì)量、高標(biāo)準(zhǔn)、高穩(wěn)定性的電能，以滿足負(fù)載的要求?，F(xiàn)隨著電網(wǎng)建設(shè)的加強(qiáng)和供電能量的提高，電能質(zhì)量問題更多的表現(xiàn)為短時中斷及涉型問題，目前主要使用的是不間斷電源(UPS)，其缺陷是價格高，功率及儲能有限，并難以用于電網(wǎng)。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的發(fā)明目的是公開一種使電能調(diào)節(jié)器具有多種電能質(zhì)量控制功能和優(yōu)異的控制特性的主電路拓?fù)洹?br> 實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下包括雙重高漏抗變壓器1、12脈動全波整流電路2、充放電電路3、超級電容9、平波與均壓電路4、逆變電路5、低通濾波電路6、輸出固態(tài)開關(guān)7和旁路固態(tài)開關(guān)8，關(guān)鍵是雙重高漏抗變壓器1接12脈動全波整流電路2，12脈動全波整流電路2接具有超級電容的充放電電路3，充放電電路3接平波與均壓電路4，平波與均壓電路4接逆變電路5，逆變電路5接輸出低通濾波電路6，低通濾波電路6接輸出固態(tài)開關(guān)7，旁路固態(tài)開關(guān)接于系統(tǒng)電源與負(fù)載之間。上述電路的順序連接構(gòu)成本實(shí)用新型。
主電路拓?fù)涫请娏π袠I(yè)中或電力電子技術(shù)行業(yè)的一個通常的稱謂，利用主電路拓?fù)浠虮緦?shí)用新型，配以先進(jìn)的控制策略和輔助電路，則構(gòu)成實(shí)現(xiàn)功能強(qiáng)大的統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器，將電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器置于供電網(wǎng)和用電設(shè)備之間，則能將不能滿足要求的電能調(diào)節(jié)為高質(zhì)量、高標(biāo)準(zhǔn)、高穩(wěn)定性的電能，以實(shí)現(xiàn)負(fù)載的要求，本實(shí)用新型的電路結(jié)構(gòu)簡單，控制靈活，極大地提高了統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器的功能，是不間斷電源(UPS)的換代產(chǎn)品，其成本比不間斷電源可降低近一倍。


圖1為本實(shí)用新型的電路原理圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的具體實(shí)施例如下包括雙重高漏抗變壓器1、12脈動全波整流電路2、充放電電路3、超級電容9、平波與均壓電路4、逆變電路5、低通濾波電路6、輸出固態(tài)開關(guān)7和旁路固態(tài)開關(guān)8。雙重高漏抗變壓器1接12脈動全波整流電路2，12脈動全波整流電路2接具有超級電容的充放電電路3，充放電電路3接平波與均壓電路4，平波與均壓電路4接逆變電路5，逆變電路5接輸出低通濾波電路6，低通濾波電路6接輸出固態(tài)開關(guān)SS1，旁路固態(tài)開關(guān)SS2接于系統(tǒng)電源與負(fù)載之間。
上述調(diào)節(jié)器的主電路拓?fù)涞碾p重高漏抗變壓器1具有三繞組，接線方式為三相三線制或三相四線制，第一繞組為輸入繞組，第二、三繞組為輸出繞組，變比為380/260/260，副變兩繞組相移30度，漏抗為10％。上述12脈動全波整流電路2由兩個不可控6脈動整流電路串聯(lián)構(gòu)成，不可控6脈動整流電路可選用6G175G系列。上述拓?fù)渲械某浞烹婋娐?由兩組完全相同的充放電回路構(gòu)成。平波與均壓電路4由兩個平波電容Cdc串聯(lián)后與兩個串聯(lián)的高頻均壓電容Cav并聯(lián)構(gòu)成，平波電容Cdc由多個鋁電解電容并聯(lián)構(gòu)成。上述的逆變電路5由全控功率器件構(gòu)成，可選用西門康的BSM系列IGBT。上述拓?fù)渲械牡屯V波電路6采用“?！毙徒Y(jié)構(gòu)的LC濾波電路實(shí)現(xiàn)。上述的輸出固態(tài)開關(guān)7和旁路固態(tài)開關(guān)8均為雙向晶閘管開關(guān)，可選用1-3/032F-38系列的雙向晶閘管。輸出固態(tài)開關(guān)7和旁路固態(tài)開關(guān)8的主要功能是實(shí)現(xiàn)電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器運(yùn)行與旁路運(yùn)行之間的快速切換，切換時間小于10ms。
本實(shí)用新型結(jié)合控制裝置和輔助電路構(gòu)成統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器(其英文簡稱為UPQR)，本實(shí)用新型的電路設(shè)計(jì)簡單，充分利用了電力電子技術(shù)與儲能技術(shù)的最新發(fā)展，是實(shí)現(xiàn)UPQR的能量流通環(huán)節(jié)和關(guān)鍵技術(shù)，可使電能質(zhì)量調(diào)節(jié)與控制達(dá)到新的技術(shù)水平。
本實(shí)用新型具備在線方式和離線方式兩種運(yùn)行方式，(1)在線方式UPQR工作正常情況下，電能通過UPQR主回路向負(fù)荷供電，UPQR故障情況下，由旁路系統(tǒng)向負(fù)荷供電。(2)離線方式市電正常情況(電壓跌落小于10％或用戶定義的其它數(shù)值)，電能通過旁路系統(tǒng)向負(fù)荷供電，市電異常情況下，由UPQR向負(fù)荷供電。
權(quán)利要求1.一種用于統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器的主電路拓?fù)洌p重高漏抗變壓器(1)、12脈動全波整流電路(2)、充放電電路(3)、超級電容(9)、平波與均壓電路(4)、逆變電路(5)、低通濾波電路(6)、輸出固態(tài)開關(guān)(7)和旁路固態(tài)開關(guān)(8)，其特征在于雙重高漏抗變壓器(1)接12脈動全波整流電路(2)，12脈動全波整流電路(2)接具有超級電容的充放電電路(3)，充放電電路(3)接平波與均壓電路(4)，平波與均壓電路(4)接逆變電路(5)，逆變電路(5)接輸出低通濾波電路(6)，低通濾波電路(6)接輸出固態(tài)開關(guān)(7)，旁路固態(tài)開關(guān)接于系統(tǒng)電源與負(fù)載之間。
2.按權(quán)利要求1所述的調(diào)節(jié)器的主電路拓?fù)洌涮卣髟谟谏鲜龅碾p重高漏抗變壓器(1)具有三繞組，接線方式為三相三線制或三相四線制，第一繞組為輸入繞組，第二、三繞組為輸出繞組，變比為380/260/260，副變兩繞組相移30度，漏抗為10％。
3.按權(quán)利要求1所述的調(diào)節(jié)器的主電路拓?fù)?，其特征在于上述?2脈動全波整流電路(2)由兩個不可控6脈動整流電路串聯(lián)構(gòu)成，不可控6脈動整流電路可選用6G175G系列。
4.按權(quán)利要求1或2或3所述的調(diào)節(jié)器的主電路拓?fù)?，其特征在于所述的充放電電?3)由兩組完全相同的充放電回路構(gòu)成。
5.按權(quán)利要求1或2或3所述的調(diào)節(jié)器的主電路拓?fù)?，其特征在于所述的平波與均壓電路(4)由兩個平波電容Cdc串聯(lián)后與兩個串聯(lián)的高頻均壓電容Cav并聯(lián)構(gòu)成，平波電容Cdc由多個鋁電解電容并聯(lián)構(gòu)成。
6.按權(quán)利要求5所述的調(diào)節(jié)器的主電路拓?fù)?，其特征在于上述的逆變電?5)由全控功率器件構(gòu)成，可選用西門康的BSM系列IGBT。
7.按權(quán)利要求6所述的調(diào)節(jié)器的主電路拓?fù)?，其特征在于上述的低通濾波電路(6)采用“Г”型結(jié)構(gòu)的LC濾波電路實(shí)現(xiàn)。
8.按權(quán)利要求7所述的調(diào)節(jié)器的主電路拓?fù)?，其特征在于上述的輸出固態(tài)開關(guān)(7)和旁路固態(tài)開關(guān)(8)均為雙向晶閘管開關(guān)，可選用1-3/032F-38系列的雙向晶閘管。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種用于電力系統(tǒng)的電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器的主電路拓?fù)?，包括雙重高漏抗變壓器、12脈動全波整流電路、充放電電路、超級電容、平波與均壓電路、逆變電路、低通濾波電路、輸出固態(tài)開關(guān)和旁路固態(tài)開關(guān)，關(guān)鍵是重高漏抗變壓器接12脈動全波整流電路，12脈動全波整流電路接具有超級電容的充放電電路，充放電電路接平波與均壓電路，平波與均壓電路接逆變電路，逆變電路接輸出低通濾波電路，低通濾波電路接輸出固態(tài)開關(guān)，旁路固態(tài)開關(guān)接于系統(tǒng)電源與負(fù)載之間。上述電路的順序連接構(gòu)成本實(shí)用新型。本實(shí)用新型具備在線方式和離線方式兩種運(yùn)行方式，電路設(shè)計(jì)簡單，充分利用了電力電子技術(shù)與儲能技術(shù)的最新發(fā)展，是實(shí)現(xiàn)UPQR的能量流通環(huán)節(jié)和關(guān)鍵技術(shù)，可使電能質(zhì)量調(diào)節(jié)與控制達(dá)到新的技術(shù)水平。
文檔編號H02M5/44GK2836303SQ20052010859
公開日2006年11月8日 申請日期2005年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月3日
發(fā)明者韓民曉, 尹忠東, 李奇睿 申請人:華北電力大學(xué)(北京)