專利名稱：一種具有差異化配置的電壓質量綜合調(diào)節(jié)裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及信息安全技術領域，具體涉及一種具有差異化配置的電壓質量綜合調(diào)節(jié)裝置。
背景技術：
隨著現(xiàn)代科學技術的發(fā)展，越來越多的工業(yè)生產(chǎn)過程和流水線(如半導體制造、計算 機集成制造、造紙業(yè)等)依賴于對電能質量(尤其是電壓質量)十分敏感的以微處理器芯 片為核心的設備，這些設備對電壓質量的要求很高，例如即使幾個周期電壓暫降都將影響 這些設備正常工作。要保證高質量供電電壓就必須治理電網(wǎng)的電壓諧波，減小波形畸變， 消除電壓波動和閃變、各相電壓的不對稱等。目前雖然已經(jīng)有動態(tài)電壓恢復器(DVR)， 固態(tài)快速切換開關(SSTS)，不間斷電源(UPS)等典型電壓質量治理裝置，但是這些治 理裝置功能單一，為了減少投資和占地面積，電壓質量綜合調(diào)節(jié)裝置成為電壓質量治理裝 置的發(fā)展趨勢。
目前大容量電壓質量綜合治理裝置的主電路拓撲結構采用級聯(lián)、多電平和多重化技術 提高裝置的容量，但不能很好的解決電壓質量綜合治理裝置多種功能相互協(xié)調(diào)的問題。例 如，對于電壓暫降、波動與閃變、三相不平衡等相對頻率較低的電壓質量問題對功率器件 (本申請中的功率器件是指IGBT、 IGCT等全控型開關器件)的開關頻率要求相對較低， 而電壓諧波等頻率相對較高的電壓質量問題對功率器件開關頻率的要求較高，為了滿足裝 置的綜合治理的功能，提高所有功率器件的開關頻率，極大增加了設備的開關損耗，加重 了冷卻設備的負擔，加大了設備的成本；同時高開關頻率、大容量的功率器件難以選型。 實際電網(wǎng)中，電壓諧波等高頻電壓質量問題容量相對較小，而電壓暫降、波動與閃變、三 相不平衡等相對頻率較低的電壓質量問題容量較大，針對此情況，本申請?zhí)岢鲆环N按照不 同功能模塊特性進行換流器差異化配置的方法?；诟哳l電壓質量問題與低頻電壓質量問 題解耦補償?shù)乃枷?，在電壓質量治理中，采用高頻補償部分和低頻補償部分差異化配置的 拓撲結構在國內(nèi)外尚未見到相同或類似的技術。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供了一種具有差異化配置的電壓質量綜合調(diào)節(jié)裝置，將調(diào)節(jié)裝置按功能將模 塊分為高頻補償部分和低頻補償部分，使用高頻電壓質量問題與低頻電壓質量問題解耦補 償?shù)姆椒?，采用高頻補償部分和低頻補償部分差異化配置的拓撲結構，高頻補償部分與低 頻補償部分按照頻率高低進行分工，低頻補償部分負責補償包括低次電壓諧波、電壓暫降 和電壓波動與閃變、三相不平衡的低頻電壓質量問題，高頻補償部分負責補償高次電壓諧 波，對于諧波治理的具體分工可根據(jù)補償容量與器件的開關頻率來確定。
該裝置采用鏈式結構，通過模塊級聯(lián)，串接于供電線路上，將調(diào)節(jié)裝置按功能將模塊 分為高頻補償部分和低頻補償部分，
所述高頻補償部分包括一個或多個高頻模塊，每個模塊包括儲能部分、換流器和高頻 濾波器，儲能部分為換流器提供直流電壓支撐，換流器根據(jù)控制器的控制策略補償系統(tǒng)電 壓高頻諧波，高頻濾波器慮除換流器的開關特征頻率諧波；
所述低頻補償部分包括多個串聯(lián)的低頻模塊，每個模塊由儲能部分、換流器和濾波器 組成，儲能部分為換流器提供直流電壓支撐，換流器根據(jù)控制器的控制策略補償系統(tǒng)頻率 較低的電壓質量，濾波器慮除換流器的開關特征頻率諧波。 本專利的優(yōu)點
1) 裝置可以同時實現(xiàn)電壓暫降、暫升、三相不平衡和電壓波動與閃變補償以及電壓 諧波治理的功能；
2) 對諧波電壓和電壓調(diào)整的解耦控制和變換器的差異化配置使裝置整體損耗大大減 ?。唤档脱b置出口濾波器設計難度。


圖1是依據(jù)本發(fā)明的具有差異化配置的電壓質量綜合調(diào)節(jié)裝置的主電路結構示意圖，其中 1:三相交流電源； 2: A相高頻補償模塊； 3: A相低頻補償模塊； 4: B相裝置，包括l， 2相同結構； 5: C相裝置，包括l， 2相同結構； 6:變流器儲能部分 Ll， Cl:高頻模塊輸出濾波器； L2， C2:低頻模塊輸出濾波器；
La， Lb， 2Lc:系統(tǒng)a， b， c三相電感；
具體實施例方式
依據(jù)本發(fā)明的具有差異化配置的電壓質量綜合調(diào)節(jié)裝置采用采用鏈式結構，通過模塊 級聯(lián)，串接于供電線路上，裝置按功能將模塊分為高頻補償部分和低頻補償部分兩類。圖 1所示為本申請介紹的裝置主電路結構圖。
(1) 高頻補償部分
高頻補償部分通常由一個或多個高頻模塊組成，每個模塊由儲能部分、換流器和高頻
濾波器組成。儲能部分為換流器提供直流電壓支撐；換流器根據(jù)控制器的控制策略補償系
統(tǒng)電壓高頻諧波；高頻濾波器慮除換流器的開關特征頻率諧波。 以系統(tǒng)中25次電壓諧波為例，其頻率為
/25 =25*50 = 1250他
為了很好的跟蹤補償25次諧波，電壓補償裝置的功率器件的開關頻率為
/25 =10*1250 = 12.5他
因此補償電壓高頻諧波對功率器件的開關頻率要求很高。
而系統(tǒng)中，電壓諧波的含量一般不會超過8%，甚至更低。因此以10kV系統(tǒng)為例單 相諧波含量
c/,表示所有電壓諧波的總有效值。
儲能部分直流電壓值
f/沉2 K*C//max =1.8*7^*0.47 = 1.2;^
《表示冗余系數(shù)；
"/鵬表示諧波電壓峰值；
由此可見僅針對電壓諧波進行補償，功率器件僅選取1200V左右的小容量器件即可，
避免了高頻功率器件的大容量的要求。
(2) 低頻補償部分-
低頻補償部分通常由多個低頻模塊串聯(lián)組成，每個模塊由儲能部分、換流器和濾波器
組成。儲能部分為換流器提供直流電壓支撐；換流器根據(jù)控制器的控制策略補償系統(tǒng)頻率
較低的電壓質量問題；濾波器慮除換流器的開關特征頻率諧波。 以系統(tǒng)中基波電壓為例，其頻率為為了很好的跟蹤補償基波電壓異常，電壓補償裝置的功率器件的開關頻率為-人>10*/0 =10*50 = 500抬
因此補償基波電壓對功率器件的開關頻率要求較低。
而系統(tǒng)中，電壓暫降、暫升、波動與閃變、三相不平衡等基波電壓的異常，電壓幅值 變化范圍很大，以電壓暫降為例多數(shù)電壓暫降幅值為20 30%，甚至更高。因此以10kV
系統(tǒng)為例單相電壓暫降幅值為
仏表示所有電壓暫降的總有效值。
儲能部分直流電壓值
f/De > K =■= t/0max = 1.8 * 1.732 = 《表示冗余系數(shù)；
^max表示電壓暫降峰值；
由此可見針對基波電壓進行補償，為了減少串聯(lián)功率模塊的數(shù)量，功率器件的電壓和 容量相應提高，而電壓暫降等低頻電壓質量問題的低開關頻率補償要求，，避免了大容量 功率器件高開關頻率的要求。
綜上分析，裝置基于高頻電壓質量問題與低頻電壓質量問題解耦補償?shù)乃枷?，采用?頻補償部分和低頻補償部分差異化配置的拓撲結構，其控制方法為根據(jù)本裝置按照功能 特性進行差異化配置的特點，高頻補償部分與低頻補償部分按照頻率高低進行分工。總的 原則是低頻補償部分負責補償?shù)痛坞妷褐C波、電壓暫降和電壓波動與閃變、三相不平衡等
低頻電壓質量問題；高頻補償部分負責補償高次電壓諧波；對于諧波治理的具體分工可根 據(jù)補償容量與器件的開關頻率來定。
這樣由于系統(tǒng)中高次電壓諧波的含量較低，高頻補償部分與低頻補償部分相比可以選 取更小的容量，直流側電壓可以降低，也就為開關器件的選型提供了更大余地，開關頻率 可以大大提高，完全可以實現(xiàn)高次電壓諧波的治理，裝置損耗也可以控制在允許的范圍內(nèi)。 低頻補償部分實現(xiàn)補償?shù)痛坞妷褐C波、電壓暫降和電壓波動與閃變、三相不平衡等功能， 相當于一臺功能非常強大的動態(tài)電壓恢復器。
已經(jīng)根據(jù)優(yōu)選的實施例描述了本發(fā)明。顯然，在閱讀和理解了上述詳細說明書后能做 出多種修正和替換。本發(fā)明意欲的是本申請構建成包括了落入附屬的權利要求書或其等同 物的范圍之內(nèi)的所有這些修正和替換。
權利要求
1、一種具有差異化配置的電壓質量綜合調(diào)節(jié)裝置，將調(diào)節(jié)裝置按功能將模塊分為高頻補償部分和低頻補償部分，使用高頻電壓質量問題與低頻電壓質量問題解耦補償?shù)姆椒ǎ捎酶哳l補償部分和低頻補償部分差異化配置的拓撲結構，高頻補償部分與低頻補償部分按照頻率高低進行分工，低頻補償部分負責補償包括低次電壓諧波、電壓暫降和電壓波動與閃變、三相不平衡的低頻電壓質量問題，高頻補償部分負責補償高次電壓諧波，對于諧波治理的具體分工可根據(jù)補償容量與器件的開關頻率來確定。
2、 如權利要求1所述的裝置，其特征在于該裝置采用鏈式結構，通過模塊級聯(lián)，串 接于供電線路上，將調(diào)節(jié)裝置按功能將模塊分為高頻補償部分和低頻補償部分，所述高頻補償部分包括一個或多個高頻模塊，每個模塊包括儲能部分、換流器和高頻 濾波器，儲能部分為換流器提供直流電壓支撐，換流器根據(jù)控制器的控制策略補償系統(tǒng)電 壓高頻諧波，高頻濾波器慮除換流器的開關特征頻率諧波；所述低頻補償部分包括多個串聯(lián)的低頻模塊，每個模塊由儲能部分、換流器和濾波器 組成，儲能部分為換流器提供直流電壓支撐，換流器根據(jù)控制器的控制策略補償系統(tǒng)頻率 較低的電壓質量，濾波器慮除換流器的開關特征頻率諧波。
全文摘要
本申請?zhí)峁┝艘环N新型電壓質量綜合調(diào)節(jié)裝置，其電壓補償采用高頻補償部分和低頻補償部分差異化配置結構，高頻補償部分補償電壓諧波等高頻電壓質量問題，低頻補償部分補償電壓暫降、波動與閃變、三相不平衡等相對頻率較低的電壓質量問題，因此本裝置可以在實現(xiàn)電壓暫降治理等低頻電壓質量問題的同時，實現(xiàn)電壓諧波治理，并有效降低了變流器的開關損耗，實現(xiàn)裝置的經(jīng)濟運行。
文檔編號H02J3/01GK101447674SQ200810226449
公開日2009年6月3日 申請日期2008年11月11日 優(yōu)先權日2008年11月11日
發(fā)明者葉傅華, 飛 周, 趙國亮, 趙小英, 趙瑞斌, 鄧占鋒 申請人:中國電力科學研究院;中電普瑞科技有限公司