基于晶閘管和儲能的統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及基于晶閘管和儲能的統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器，屬于電力設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】。該調(diào)節(jié)器包括：超級電容儲能模塊，雙向直流-直流變換器模塊，逆變器模塊，雙向晶閘管模塊。其中，超級電容儲能模塊與雙向直流-直流變換器模塊的低壓側(cè)并聯(lián)，雙向直流-直流變換器的高壓側(cè)與逆變器模塊直流側(cè)并聯(lián)，逆變器模塊交流輸出端并聯(lián)到雙向晶閘管模塊輸出端與負荷之間，雙向晶閘管輸入端連接系統(tǒng)電源。本實用新型增強了解決電能質(zhì)量問題的范圍，同時進一步集成化，有效降低了成本，該基于晶閘管和儲能的新型UPQC不但具有極快的響應(yīng)速度、待機效率高、工作穩(wěn)定，而且結(jié)構(gòu)簡單，有效地節(jié)約了產(chǎn)品成本，便于維護，易于操作，性價比較高。
【專利說明】基于晶閘管和儲能的統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于電力設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種新型的基于晶閘管和儲能的UPQC(統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器)，其具有系統(tǒng)電源暫態(tài)電壓故障時負荷側(cè)電壓補償功能，有源濾波功能，無功補償功能，三相不平衡補償功能，軟起動功能。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)及人民生活水平的提高，電能質(zhì)量問題日益凸顯，電能質(zhì)量治理技術(shù)已經(jīng)成為解決電能質(zhì)量問題的關(guān)鍵。目前電能質(zhì)量問題主要有系統(tǒng)電源電壓暫態(tài)故障，諧波污染，功率因數(shù)低，三相不平衡等問題，相應(yīng)的解決方案主要有動態(tài)電壓恢復(fù)器(DVR)，有源濾波器(APF)，靜止無功補償發(fā)生器(SVG)等，但由于這些電能質(zhì)量治理設(shè)備功能單一，為了進一步降低成本和實現(xiàn)功能集成化，統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器(UPQC)作為綜合型電能質(zhì)量治理裝置得到了發(fā)展和應(yīng)用，目前的統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器(UPQC)組成，串聯(lián)變壓器一次側(cè)串聯(lián)在系統(tǒng)電源AC和負荷M之間，串聯(lián)變壓器二次側(cè)連接到串聯(lián)逆變器交流偵牝串聯(lián)逆變器直流側(cè)與并聯(lián)逆變器直流側(cè)連接，并聯(lián)逆變器交流側(cè)并聯(lián)到串聯(lián)變壓器與負荷M之間，其并聯(lián)逆變器可以實現(xiàn)APF與SVG等功能，串聯(lián)逆變器可以實現(xiàn)串聯(lián)DVR功能。
[0003]但是隨著現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)對電質(zhì)量要求的不斷提高，尤其在系統(tǒng)電源電壓暫態(tài)電能質(zhì)量問題上提出了新的需求，該需求包括系統(tǒng)電源電壓短時深度下降和短時中斷，由于目前UPQC為基于串聯(lián)電壓補償原理導(dǎo)致其無法滿足電壓短時深度下降和中斷的電壓補償要求，同時目前UPQC不具備雙向直流-直流變流功能導(dǎo)致很難適用于超級電容等相關(guān)儲能設(shè)備，并且對于動力型負荷傳統(tǒng)UPQC不具備軟啟動功能。
[0004]隨著儲能技術(shù)的發(fā)展，超級電容作為典型的儲能設(shè)備由于使用壽命增長，放電能力加強，成本降低而得到廣泛的應(yīng)用。而雙向直流-直流變換器與三相橋逆變器已經(jīng)是非常成熟的電力電子設(shè)備，可靠性高成本低。隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，對供電質(zhì)量的要求也越來越高，相應(yīng)對具備帶儲能的并聯(lián)型電壓補償功能的需求越來越急迫。
實用新型內(nèi)容
[0005]本實用新型的目的是彌補目前UPQC功能不足之處，提出一種基于晶閘管和儲能的統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器(UPQC)，該基于晶閘管和儲能的UPQC加入了雙向晶閘管|旲塊，超級電容儲能模塊和雙向直流-直流變換器模塊，去掉了目前UPQC中的串聯(lián)逆變器，這樣就在UPQC基礎(chǔ)上增加了系統(tǒng)電源電壓短時深度跌落和中斷的電壓補償功能，軟啟動功能，同時具備有源濾波，無功補償和三相不平衡補償功能，本實用新型的新型UPQC增強了解決電能質(zhì)量問題的范圍，同時實現(xiàn)了進一步集成化，有效降低了成本。
[0006]本實用新型提出的一種基于晶閘管和儲能的統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器(UPQC)，其特征在于，該調(diào)節(jié)器包括超級電容儲能模塊，雙向直流-直流變換器模塊，逆變器模塊，雙向晶閘管模塊；其中，超級電容儲能模塊與雙向直流-直流變換器模塊的低壓側(cè)并聯(lián)，雙向直流-直流變換器的高壓側(cè)與逆變器模塊直流側(cè)并聯(lián)，逆變器模塊交流輸出端并聯(lián)到雙向晶閘管模塊輸出端與負荷之間，雙向晶閘管輸入端連接系統(tǒng)電源，雙向晶閘管模塊輸出端還同時直接與負荷相連。
[0007]逆變器模塊可由常規(guī)三相逆變器和LC濾波器所組成。
[0008]雙向晶閘管模塊可由常規(guī)的雙向晶閘管及其驅(qū)動和控制電路所組成；該驅(qū)動電路通?？刹捎么鸥綦x或光隔離驅(qū)動方案的器件，控制電路可使用開入開出模式，實現(xiàn)晶閘管導(dǎo)通與關(guān)斷控制。
[0009]當(dāng)系統(tǒng)電源為三相四線制時，本實用新型可在上述組成結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上增加隔離變壓器模塊，該隔離變壓器的輸入端并聯(lián)在所述逆變器模塊的交流側(cè)，輸出端并聯(lián)到雙向晶閘管模塊輸出端與負荷M之間。
[0010]所述隔離變壓器模塊可采用三相四線隔離變壓器，或使用三相四線逆變器。
[0011]本實用新型優(yōu)點是:
[0012]本實用新型所提出的基于晶閘管和儲能的新型UPQC增強了其解決電能質(zhì)量問題的范圍，同時進一步集成化，有效降低了成本。
[0013]本實用新型的基于晶閘管和儲能的新型UPQC不但具有極快的響應(yīng)速度、待機效率高、工作穩(wěn)定，而且結(jié)構(gòu)簡單，有效地節(jié)約了產(chǎn)品成本，便于維護，易于操作，性價比較高。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為目前UPQC的組成電路圖。
[0015]圖2為本實用新型提出的基于晶閘管和儲能的新型UPQC的組成電路圖。
[0016]圖3為本實用新型提出的基于晶閘管和儲能的三相四線新型UPQC的組成電路圖。

【具體實施方式】
[0017]以下結(jié)合附圖，詳細介紹本實用新型基于晶閘管和儲能的UPQC組成、工作原理和工作過程:
[0018]參照圖2所不，本實用新型提出的基于晶閘管和儲能的UPQC系統(tǒng)電路原理圖。本實用新型提出的用于解決電能質(zhì)量問題的基于晶閘管和儲能的新型UPQC，包括超級電容儲能模塊，雙向直流-直流變換器模塊，逆變器模塊，雙向晶閘管模塊；其中，超級電容儲能模塊與雙向直流-直流變換器模塊的低壓側(cè)并聯(lián)，雙向直流-直流變換器的高壓側(cè)與逆變器模塊直流側(cè)并聯(lián)，逆變器模塊交流輸出端并聯(lián)到雙向晶閘管模塊輸出端與負荷M之間，雙向晶閘管輸入端連接系統(tǒng)電源AC，雙向晶閘管模塊輸出端還同時直接與負荷相連。
[0019]本實用新型的各部件的【具體實施方式】說明如下:
[0020]逆變器模塊可由常規(guī)三相逆變器和LC濾波器組成。
[0021 ] 雙向晶閘管模塊可由常規(guī)的雙向晶閘管及其驅(qū)動和控制電路組成，該驅(qū)動電路通?？刹捎么鸥綦x或光隔離驅(qū)動方案的器件，控制電路可使用開入開出模式，實現(xiàn)晶閘管導(dǎo)通與關(guān)斷控制。
[0022]超級電容儲能模塊可由超級電容單體串并聯(lián)組合而成。
[0023]雙向直流-直流變換器模塊可采用常規(guī)升壓降壓電路(Boost+Buck)或基于高頻變壓器的直流-直流變換器。。
[0024]本實用新型當(dāng)用于系統(tǒng)電源為三相四線制時，可在上述組成結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上增加隔離變壓器模塊，其結(jié)構(gòu)如圖3所示，該隔離變壓器的輸入端并聯(lián)在所述逆變器模塊的交流偵牝輸出端并聯(lián)到雙向晶閘管模塊輸出端與負荷M之間。
[0025]該隔離變壓器可采用三相四線隔離變壓器，或三相四線逆變器。
[0026]本實用新型的工作原理為:當(dāng)系統(tǒng)電源正常時，系統(tǒng)電源通過雙向晶閘管向負荷M供電，通過控制晶閘管的觸發(fā)角度可以實現(xiàn)電動機軟啟動，逆變模塊可以實現(xiàn)有源濾波功能、無功補償功能和三相不平衡補償功能，超級電容儲能模塊通過雙向直流-直流變換器模塊充電以實現(xiàn)能量存儲，當(dāng)系統(tǒng)電源AC發(fā)生暫態(tài)電壓故障時，逆變模塊工作在電壓源模式，通過反壓脈沖方法或負荷電流轉(zhuǎn)移方法實現(xiàn)雙向晶閘管有效關(guān)斷，超級電容儲能模塊通過雙向直流-直流變換器模塊向逆變模塊放電，逆變模塊作為電壓源以維持負荷M的正常工作，當(dāng)系統(tǒng)電源AC恢復(fù)正常后，逆變器模塊則退出電壓源逆變工作模式，雙向晶閘管被導(dǎo)通以維持負荷的正常工作。
【權(quán)利要求】
1.一種基于晶閘管和儲能的統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器，其特征在于，該調(diào)節(jié)器包括超級電容儲能模塊，雙向直流-直流變換器模塊，逆變器模塊，雙向晶閘管模塊；其中，超級電容儲能模塊與雙向直流-直流變換器模塊的低壓側(cè)并聯(lián)，雙向直流-直流變換器的高壓側(cè)與逆變器模塊直流側(cè)并聯(lián)，逆變器模塊交流輸出端并聯(lián)到雙向晶閘管模塊輸出端與負荷M之間，雙向晶閘管輸入端連接系統(tǒng)電源AC，雙向晶閘管模塊輸出端還同時直接與負荷相連。
2.如權(quán)利要求1所述的統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器，其特征在于，所述逆變器模塊由常規(guī)三相逆變器和LC濾波器所組成。
3.如權(quán)利要求1所述的統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器，其特征在于，所述雙向晶閘管模塊由常規(guī)的雙向晶閘管及其驅(qū)動和控制電路組成。
4.如權(quán)利要求3所述的統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器，其特征在于，所述驅(qū)動電路采用磁隔離或光隔離驅(qū)動方案的器件，控制電路采用開入開出模式的電路，實現(xiàn)晶閘管導(dǎo)通與關(guān)斷控制。
5.如權(quán)利要求1所述的統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器，其特征在于，所述雙向直流-直流變換器模塊采用常規(guī)升壓降壓電路或基于高頻變壓器的直流-直流變換器。
6.如權(quán)利要求1所述的統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器，其特征在于，所述超級電容模塊由超級電容單體串并聯(lián)組合而成。
7.如權(quán)利要求1-5任一項所述的統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器，其特征在于，還包括隔離變壓器模塊，該隔離變壓器的交流側(cè)并聯(lián)在所述逆變器模塊的輸入端，輸出端并聯(lián)到雙向晶閘管模塊輸出端與負荷M之間。
8.如權(quán)利要求7所述的統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器，其特征在于，該隔離變壓器采用三相四線隔離變壓器，或三相四線逆變器。
【文檔編號】H02J3/28GK204089192SQ201420528984
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月15日
【發(fā)明者】任磊, 白玉樓 申請人:任磊