本實用新型涉及動態(tài)電壓恢復器設備技術領域，尤其涉及一種基于開關矩陣的動態(tài)電壓恢復器。

背景技術：

電壓暫降問題被公認為是配電網中最頻繁，影響最嚴重的電能質量問題。隨著高新技術發(fā)展，配電網中敏感負荷越來越多，電壓暫降造成的影響也越來越大。動態(tài)電壓調節(jié)器(Dynamic Voltage Regulator,DVR)是治理電壓暫降問題最為有效的手段之一，也叫動態(tài)電壓恢復器。

現(xiàn)有的DVR電路普遍采用的是交流-直流-交流的拓撲結構，兩次能量形式的變換均通過電力電子開關構成的換流器完成，不可避免將引起較大的能量損失，降低了DVR的電能使用效率，同時也由于直流環(huán)節(jié)的存在增加了控制和保護的復雜性。因此，若能設計一種直接交流-交流變換的DVR，可省去直流環(huán)節(jié)，降低DVR自身的有功功率損耗，提高DVR的電能使用效率，降低DVR的實現(xiàn)難度，對于提高DVR的實用化水平具有重要實用價值。

技術實現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術中存在的問題，本實用新型提供了基于開關矩陣的動態(tài)電壓恢復器。

本實用新型技術方案提供一種基于開關矩陣的動態(tài)電壓恢復器，動態(tài)電壓恢復器的a相、b相和c相中，分別包括換流器、濾波器和隔離變壓器，換流器與濾波器連接，濾波器與隔離變壓器連接，隔離變壓器串聯(lián)在系統(tǒng)與負載之間的相應線路上；所述換流器包括開關矩陣，所述開關矩陣包括系統(tǒng)的三相線路與DVR換流器的兩條輸出線路之間分別連接的電力電子開關。

而且，系統(tǒng)三相的線路標識為’a’,’b’,’c’，動態(tài)電壓恢復器某相中換流器輸出的線路標識為’p’,’n’，

線路’a’與’p’之間的電力電子開關標識為S_ap，

線路’b’與’p’之間的電力電子開關標識為S_bp，

線路’c’與’p’之間的電力電子開關標識為S_cp，

線路’a’與’n’之間的電力電子開關標識為S_an，

線路’b’與’n’之間的電力電子開關標識為S_bn，

線路’c’與’n’之間的電力電子開關標識為S_cn。

而且，電力電子開關使用絕緣柵雙極型晶體管。

本實用新型的有益效果是：直接通過交流-交流變換進行電壓跌落補償，省去了直流環(huán)節(jié)，降低了DVR自身的有功功率損耗，提高了DVR的電能使用效率，降低了DVR的實現(xiàn)難度，具有重要的市場價值。

附圖說明

圖1為本實用新型實施例的系統(tǒng)接線圖。

圖2為本實用新型實施例的單相換流器結構圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例，對本實用新型的技術方案作進一步具體的說明。

參見圖1，本實用新型實施例提供了一種基于開關矩陣的動態(tài)電壓恢復器的拓撲結構。圖1中虛線框內為本實用新型的一種基于開關矩陣的動態(tài)電壓恢復器，采用了三相獨立控制的拓撲結構，以下以一相為例進行說明。

DVR每一相均包括換流器、濾波器和隔離變壓器。在DVR的一相中，系統(tǒng)三相線路分別接入換流器，換流器與濾波器連接，濾波器與隔離變壓器連接，隔離變壓器串聯(lián)在系統(tǒng)與負載之間相應一相的線路上。如圖1中，DVR的a相中，系統(tǒng)三相線路(用’a’,’b’,’c’標識)接入DVRa相的換流器，換流器連接至a相的濾波器，濾波器由電感L_f和電容C_f構成；濾波器連接至a相的隔離變壓器T，a相的隔離變壓器T串聯(lián)在系統(tǒng)和負載之間的a相線路上。DVR進行電壓跌落補償的原理是目前非常成熟的，即系統(tǒng)發(fā)生電壓跌落時，DVR通過隔離變壓器向線路串入一個電壓，確保負載電壓保持為正常水平。

DVR中每個換流器輸出端兩條線路的每一條與系統(tǒng)三相線路的每一條之間均連有一支電力電子開關，DVR每一相換流器需要6支電力電子開關。

參見圖2所示一種基于開關矩陣的動態(tài)電壓恢復器的單相的換流器結構圖，系統(tǒng)三相線路(用’a’,’b’,’c’標識)與DVR換流器輸出線路(用’p’,’n’標識)的每一條之間，均連接有一支電力電子開關，電力電子開關可使用IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，絕緣柵雙極型晶體管)。電容C_f和隔離變壓器T的副繞組連接，電感L_f的一端連接隔離變壓器T的副繞組，一端連接線路’n’。線路’a’與’p’之間的電力電子開關用S_ap標識，其他標識類似，線路’b’與’p’之間的電力電子開關用S_bp標識，線路’c’與’p’之間的電力電子開關用S_cp標識，線路’a’與’n’之間的電力電子開關用S_an標識，線路’b’與’n’之間的電力電子開關用S_bn標識，線路’c’與’n’之間的電力電子開關用S_cn標識。DVR換流器輸出線路’p’和’n’之間的電壓為v_pn，通過控制6支電力電子開關的開通或關斷，使得v_pn等于參考電壓v_pn,ref，即可實現(xiàn)在發(fā)生電壓跌落時對負載電壓的補償。需要說明的是，參考電壓v_pn,ref的計算目前是成熟的方法；此外，換流器輸出電壓v_pn不是單相變壓器注入至線路中的電壓，但具體使用時通過合理設置濾波器參數和單相變壓器的變比，可以使得單相變壓器注入至線路中的電壓與v_pn相同，濾波器參數和單相變壓器變比的設置實現(xiàn)是目前成熟的方法。

本實用新型僅提供硬件方面的改進設計并要求保護，相關電壓跌落補償控制、濾波器參數和單相變壓器變比設置等可由本領域技術人員采用現(xiàn)有技術實現(xiàn)。

為便于實施參考起見，介紹實施例所提供基于開關矩陣的動態(tài)電壓恢復器工作過程如下：

在補償電壓跌落的過程中，換流器具有6種可行的開關模式，每種可行的開關模式下?lián)Q流器均可輸出一定的電壓，根據輸出電壓參考值與每種可行的開關模式下可輸出的電壓的差值來選擇可行的開關模式，實現(xiàn)對開關管的控制，DVR即可輸出所需要的補償電壓。

6支開關管可行的開關模式如下：

模式1：S_ap和S_bn導通，其他開關管關斷，v_pn,1＝v_a-v_b；

模式2：S_bp和S_cn導通，其他開關管關斷，v_pn,2＝v_b-v_c；

模式3：S_cp和S_an導通，其他開關管關斷，v_pn,3＝v_c-v_a；

模式4：S_an和S_bp導通，其他開關管關斷，v_pn,4＝v_b-v_a；

模式5：S_bn和S_cp導通，其他開關管關斷，v_pn,5＝v_c-v_b；

模式6：S_cn和S_ap導通，其他開關管關斷，v_pn,6＝v_a-v_c；

v_a,v_b,v_c分別為系統(tǒng)線路’a’,’b’,’c’的對地電壓。

計算v_pn,ref與上述各種模式下v_pn,k的差值：

Δv_k＝v_pn,ref-v_pn,k k＝1,2,3,4,5,6 (1)

找到Δv_k的絕對值最小的一個，根據其下標k的值選擇開關模式k，按照模式k中的設置進行電力電子開關的控制，即可實現(xiàn)對單相換流器的控制，確保輸出電壓等于參考值v_pn,ref。

本實用新型提供開關矩陣，具體工作時利用開關矩陣實現(xiàn)動態(tài)電壓恢復器中換流器的主電路，省去了直流環(huán)節(jié)，降低了DVR自身的有功功率損耗，提高了DVR的電能使用效率，降低了DVR的實現(xiàn)難度，該動態(tài)電壓恢復器具有重要推廣應用價值。

以上實施例僅供說明本實用新型之用，而非對本實用新型的限制，有關技術領域的技術人員，在不脫離本實用新型的精神和范圍的情況下，還可以作出各種變換或變型，因此所有等同的技術方案也應該屬于本實用新型的范疇之內，應由各權利要求限定。