專利名稱：串聯(lián)電容直接耦合式動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及串聯(lián)電容直接耦合式動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器系統(tǒng)。屬于電力系統(tǒng) 機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域。
技術(shù)背景
動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器是解決動(dòng)態(tài)電能質(zhì)量問(wèn)題有效而經(jīng)濟(jì)的裝置，為了保證重 要電力用戶的負(fù)載電壓不受電壓趺落等問(wèn)題的影響，必須在盡可能短的時(shí)間內(nèi) 對(duì)電壓趺落做出正確的響應(yīng)，即補(bǔ)償負(fù)載電壓，保證負(fù)載電壓在要求的范圍之 內(nèi)。目前的動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器是通過(guò)串聯(lián)變壓器將補(bǔ)償電壓疊加到負(fù)載母線上， 從而保證負(fù)載的電壓穩(wěn)定。由于串聯(lián)變壓器的非線性，在電壓疊加過(guò)程中將產(chǎn) 生幅值和相位的偏移，這將為動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器系統(tǒng)的正確補(bǔ)償電壓產(chǎn)生負(fù)面影 響。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種串聯(lián)電容直接耦合式動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器系統(tǒng)， 通過(guò)串聯(lián)電容代替串聯(lián)變壓器，消除了由于串聯(lián)變壓器給補(bǔ)償帶來(lái)的不利影 響，提高了動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器的補(bǔ)償特性。
本實(shí)用新型是釆取以下的技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的
串聯(lián)電容直接耦合式動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器，包括主電路、控制電路、保護(hù)電路、 鍵盤顯示電路，其特征在于
(1) 主電路包括整流裝置、直流儲(chǔ)能電容、逆變裝置，通過(guò)對(duì)系統(tǒng)三相 交流電壓進(jìn)行整流，由直流儲(chǔ)能電容穩(wěn)定電壓，經(jīng)過(guò)逆變裝置將直流穩(wěn)定電壓 逆變?yōu)榻涣麟妷?，該交流電壓通過(guò)串聯(lián)電容疊加到負(fù)載母線上，保證負(fù)載電壓 的穩(wěn)定。
(2) 控制電路主要包括電壓信號(hào)和電流信號(hào)的檢測(cè)電路、釆樣保持電路、 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、電力電子器件的觸發(fā)電路以及DSP信號(hào)處理系統(tǒng)，所有電路主 要完成電壓信號(hào)檢測(cè)和補(bǔ)償電壓的判據(jù)以及補(bǔ)償電壓的疊加。
(3)保護(hù)電路主要包括構(gòu)成整流電路和逆變電路的電力電子器件的過(guò)壓、 過(guò)流、電壓變化率以及電流變化率的保護(hù)，直流側(cè)電容的保護(hù)，以及多重旁路 保護(hù)負(fù)載。保護(hù)電路通過(guò)和DSP信號(hào)處理器配合完成各種保護(hù)功能。(4)鍵盤顯示電路包括鍵盤電路和液晶顯示電路，完成參數(shù)的設(shè)置以及相 關(guān)參數(shù)和數(shù)據(jù)的顯示。
本實(shí)用新型主電路通過(guò)對(duì)系統(tǒng)電壓的整流逆變實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)載電壓的補(bǔ)償，不 需要蓄電池儲(chǔ)能。
本實(shí)用新型補(bǔ)償電壓通過(guò)串聯(lián)電容的耦合方式疊加在負(fù)載母線上，避免串 聯(lián)變壓器固有的幅值和相位偏移。
本實(shí)用新型主要包括四個(gè)部分主電路、控制電路、保護(hù)電路、鍵盤顯示
電路。主電路的作用完成對(duì)系統(tǒng)電壓的整流和逆變，產(chǎn)生所需要的補(bǔ)償電壓，
并將電壓通過(guò)串聯(lián)電容疊加到負(fù)載母線上；控制電路完成電壓和電流信號(hào)的檢 測(cè)，電壓補(bǔ)償?shù)呐袚?jù)和觸發(fā)信號(hào)的產(chǎn)生；保護(hù)電路完成系統(tǒng)中各器件正常運(yùn)行 的保護(hù)；鍵盤顯示電路提供鍵盤控制和LCD顯示功能。
本實(shí)用新型動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器的串聯(lián)電容由于DVR需要補(bǔ)償電壓諧波，而 負(fù)載電流要流過(guò)這個(gè)串聯(lián)變壓器，在系統(tǒng)電流諧波比較大的情況下，增加了損 耗，降低系統(tǒng)效率和提高成本。鑒于此，在電壓等級(jí)較低的應(yīng)用中，完全可以 省去這個(gè)串聯(lián)變壓器而釆用相對(duì)容易設(shè)計(jì)的電源變壓器將直流母線和系統(tǒng)隔 離。對(duì)于中高壓系統(tǒng)，主電路可以有兩種結(jié)構(gòu)1)釆用的是橋臂開關(guān)器件串 聯(lián)分壓的方法。這種結(jié)構(gòu)需要注意串聯(lián)開關(guān)管之間的均壓，通常的做法是利用 大電阻和吸收電路均壓；2)釆用的是多個(gè)逆變器串聯(lián)即鏈?zhǔn)侥孀兤鹘Y(jié)構(gòu)，這 種結(jié)構(gòu)不必要考慮開關(guān)元件之間的均壓，但必須保證各個(gè)逆變器之間的功率均 衡。
本實(shí)用新型改變了原先的通過(guò)串聯(lián)變壓器進(jìn)行電壓疊加的方式，釆用串聯(lián) 電容的直接耦合方式，避免了由于串聯(lián)變壓器的存在帶來(lái)的幅值和相位的偏 移，使得動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器具有更好的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償特性。

(
圖l本實(shí)用新型串聯(lián)電容直接耦合式動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器的結(jié)構(gòu)
圖2是本實(shí)用新型系統(tǒng)主電路結(jié)構(gòu)圖
圖3是本實(shí)用新型的多重保護(hù)電路
圖4是本實(shí)用新型串聯(lián)電容結(jié)構(gòu)圖5a本實(shí)用新型中高壓串聯(lián)電容原理圖-開關(guān)器件串聯(lián)結(jié)構(gòu) 圖5b本實(shí)用新型中高壓串聯(lián)電容原理圖一開關(guān)器件鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
如圖l-5所示，串聯(lián)電容直接耦合式動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器主電路、控制電路、 保護(hù)電路和鍵盤顯示電路。
控制電路由CPU和各種傳感器以及執(zhí)行元件組成，圖1中所示的CPU，完 成控制算法、工況監(jiān)測(cè)和模擬/數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換，圖l中的傳感元件是由測(cè)量
系統(tǒng)電壓、負(fù)載電壓、電感電流的PT、 CT和霍爾元件組成，這些參數(shù)通過(guò)CPU 中的D/A轉(zhuǎn)換和算法即可得到各種參數(shù)的測(cè)量，如圖1中的CPU可完成數(shù)據(jù)處 理、D/A轉(zhuǎn)換。測(cè)量得到的各種數(shù)據(jù)用于顯示和控制，數(shù)據(jù)的傳輸通過(guò)CAN總 線完成，如圖1所示的CAN總線。通過(guò)測(cè)量的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)系統(tǒng)的控制算法，產(chǎn)生
用于觸發(fā)電力電子器件的P麗脈沖信號(hào)，實(shí)現(xiàn)電力電子器件通斷，如圖1中 CPU的FPGA實(shí)現(xiàn)PWM脈沖信號(hào)的產(chǎn)生。
主電路是以電力電子器件為主構(gòu)成的整流電路和逆變電路組成。圖2、圖 3、圖4中給出了整流電路和逆變電路的連接方式。圖2中的結(jié)構(gòu)圖中，直流
電壓直接由直流儲(chǔ)能單元提供，因此，不需要系統(tǒng)電源的整流的部分。圖3 和圖4中給出了整流電路，整流電路的電源可以由系統(tǒng)電源提供或者由備用電
源提供。整流電路和逆變電路之間通過(guò)直流電容連接，直流電容起到穩(wěn)定直流 電壓和儲(chǔ)能的作用，因此不需要釆用蓄電池進(jìn)行儲(chǔ)能。逆變電路的輸出是疊加 到負(fù)載母線上的電壓，該電壓必須經(jīng)過(guò)濾波后才能施加給負(fù)載，濾波電路如圖 2的所示的濾波器，由濾波電感Lf和濾波電容Cf組成。濾波器輸出的電壓通常 經(jīng)過(guò)串聯(lián)變壓器疊加到負(fù)載母線上，如圖2所示的變壓器，本實(shí)用新型采取了 串聯(lián)電容直接耦合的方式，如圖2和圖5所示的電容器Cr。通過(guò)電容的直接耦 合方式，避免了串聯(lián)變壓器引起的幅值和相位偏移。
多重保護(hù)電路通過(guò)CPU和各種開關(guān)完成對(duì)系統(tǒng)和負(fù)載的保護(hù)。在DVR的設(shè) 計(jì)中，釆用了自適應(yīng)多重旁路的高可靠性的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，以保證即使在DVR發(fā)生 故障時(shí)，也不影響敏感電力負(fù)荷的正常工作。DVR的旁路結(jié)構(gòu)如圖3所示。一 旦系統(tǒng)檢測(cè)到有電壓趺落的發(fā)生，DVR則立即進(jìn)入補(bǔ)償狀態(tài)，保證負(fù)荷供電電 壓的穩(wěn)定，不受電壓趺落的影響。此時(shí)釆用旁路設(shè)計(jì)，不僅降低了運(yùn)行的損耗， 達(dá)到節(jié)能目的，而且使得裝置隨時(shí)處于準(zhǔn)備的熱備用狀態(tài)，為系統(tǒng)的快速響應(yīng) 提供了保障。由機(jī)械開關(guān)組成的旁路，則在系統(tǒng)維護(hù)中起到重要作用，利用機(jī) 械開關(guān)可以將DVR旁路，直接由系統(tǒng)供電。當(dāng)正常檢修維護(hù)時(shí)切換至機(jī)械旁路， 使得負(fù)荷供電不發(fā)生中斷，而DVR裝置本身發(fā)生故障時(shí)，則切換至機(jī)械旁路，直接由系統(tǒng)供電。對(duì)于要求更高的快速響應(yīng)的系統(tǒng)，則可以用晶閘管開關(guān)并聯(lián) 在NJO的兩端，達(dá)到無(wú)延時(shí)的開合閘。根據(jù)測(cè)量參數(shù)，通過(guò)控制算法的數(shù)據(jù)處理，CPU的FPGA將產(chǎn)生相應(yīng)的保護(hù)開關(guān)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)和負(fù)載的保護(hù)。鍵盤顯示功能通過(guò)主從CPU配合，將測(cè)量數(shù)據(jù)和系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)通過(guò)CAN總 線傳送給顯示器，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的監(jiān)控。圖1中的CPU、Moto360為主從CPU, 顧I的LCD為顯示器和鍵盤，通過(guò)鍵盤完成對(duì)系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置，通過(guò)顯示器完 成對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控。
權(quán)利要求1、串聯(lián)電容直接耦合式動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器，包括主電路、控制電路、保護(hù)電路、鍵盤顯示電路，其特征在于(1) 主電路包括整流裝置、直流儲(chǔ)能電容、逆變裝置，通過(guò)對(duì)系統(tǒng)三相 交流電壓進(jìn)行整流，由直流儲(chǔ)能電容穩(wěn)定電壓，經(jīng)過(guò)逆變裝置將直流穩(wěn)定電壓 逆變?yōu)榻涣麟妷?，該交流電壓通過(guò)串聯(lián)電容疊加到負(fù)載母線上，保證負(fù)載電壓的穩(wěn)定；整流部分通過(guò)直流電容與逆變部分連接，逆變部分連接濾波電路，由 濾波電容串入母線，實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償電壓的疊加；(2) 控制電路主要包括電壓信號(hào)和電流信號(hào)的檢測(cè)電路、釆樣保持電路、 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、電力電子器件的觸發(fā)電路以及DSP信號(hào)處理系統(tǒng)；檢測(cè)電路由 各種傳感器和D/A轉(zhuǎn)換完成，傳感器包括電壓互感器、電流互感器以及霍爾元 件，D/A轉(zhuǎn)換器嵌入在CPU中；(3) 保護(hù)電路主要包括構(gòu)成整流電路和逆變電路的電力電子器件的過(guò)壓、 過(guò)流、電壓變化率以及電流變化率的保護(hù)，直流側(cè)電容的保護(hù)，以及多重旁路 保護(hù)負(fù)載；(4) 鍵盤顯示電路包括鍵盤電路和液晶顯示電路。
專利摘要本實(shí)用新型涉及串聯(lián)電容直接耦合式動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器系統(tǒng)。本實(shí)用新型主要包括主電路、控制電路、保護(hù)電路、鍵盤顯示電路。主電路的作用完成對(duì)系統(tǒng)電壓的整流和逆變，產(chǎn)生所需要的補(bǔ)償電壓，并將電壓通過(guò)串聯(lián)電容疊加到負(fù)載母線上；控制電路完成電壓和電流信號(hào)的檢測(cè)，電壓補(bǔ)償?shù)呐袚?jù)和觸發(fā)信號(hào)的產(chǎn)生；保護(hù)電路完成系統(tǒng)中各器件正常運(yùn)行的保護(hù)；鍵盤顯示電路提供鍵盤控制和LCD顯示功能。本實(shí)用新型改變了原先的通過(guò)串聯(lián)變壓器進(jìn)行電壓疊加的方式，采用串聯(lián)電容的直接耦合方式，避免了由于串聯(lián)變壓器的存在帶來(lái)的幅值和相位的偏移，使得動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器具有更好的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償特性。
文檔編號(hào)H02J3/00GK201156669SQ200820030488
公開日2008年11月26日 申請(qǐng)日期2008年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月8日
發(fā)明者呂廣強(qiáng), 王紅星, 袁曉冬, 陸玉軍, 文 顧 申請(qǐng)人:江蘇省電力試驗(yàn)研究院有限公司