專利名稱：電流補(bǔ)償型交流穩(wěn)壓裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種交流穩(wěn)壓裝置。
背景技術(shù)：
目前，電網(wǎng)中的動(dòng)態(tài)電能質(zhì)量問(wèn)題主要包括電壓跌落、電壓浪涌以及瞬時(shí)供電中斷。電壓跌落問(wèn)題己成為影響電力設(shè)備正常、安全運(yùn)行的最嚴(yán)重的動(dòng)態(tài)電能質(zhì)量問(wèn)題之一。 在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，電壓跌落引起廠家的產(chǎn)品質(zhì)量下降，甚至導(dǎo)致全廠生產(chǎn)過(guò)程中斷，從而 造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。在新能源發(fā)電中，電壓跌落將引起發(fā)電機(jī)組過(guò)壓、過(guò)流和超速，使發(fā) 電場(chǎng)大面積切機(jī)，嚴(yán)重時(shí)甚至導(dǎo)致電網(wǎng)崩潰。除此之外，穩(wěn)態(tài)電壓下降問(wèn)題在很多大中型生產(chǎn)企業(yè)也十分嚴(yán)重。因長(zhǎng)距離輸配 電和用電過(guò)載導(dǎo)致末端電壓下降，大量電機(jī)沖擊起動(dòng)導(dǎo)致供電電壓降低，這些由于配電側(cè) 引起的電壓下降問(wèn)題嚴(yán)重制約企業(yè)的工作效率，干擾正常的生產(chǎn)秩序，影響產(chǎn)品質(zhì)量并帶 來(lái)質(zhì)量隱患。因此如何抑制電壓跌落對(duì)敏感電力用戶的干擾、提高新能源發(fā)電場(chǎng)對(duì)電壓跌 落的適應(yīng)能力和改善配電系統(tǒng)的電壓質(zhì)量，己成為擺在電力研究人員面前十分迫切的問(wèn) 題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有電網(wǎng)中存在的動(dòng)態(tài)電壓跌落、穩(wěn)態(tài)電壓下降等電壓質(zhì)量差所 引起的問(wèn)題，而提出電流補(bǔ)償型交流穩(wěn)壓裝置。電流補(bǔ)償型交流穩(wěn)壓裝置，它包括交流開(kāi)關(guān)模塊、阻抗網(wǎng)絡(luò)模塊、無(wú)功發(fā)生補(bǔ)償模 塊和控制模塊；所述交流開(kāi)關(guān)模塊由三個(gè)相同的單相交流開(kāi)關(guān)組成；所述阻抗網(wǎng)絡(luò)模塊由 三個(gè)相同的阻抗單元組成；所述交流開(kāi)關(guān)模塊、阻抗網(wǎng)絡(luò)模塊和無(wú)功發(fā)生補(bǔ)償模塊均分別 裝設(shè)在電網(wǎng)側(cè)和負(fù)載側(cè)之間的三相電力母線上；所述阻抗網(wǎng)絡(luò)模塊的三個(gè)相同的阻抗單元 分別串接在三相電力母線的A相母線、B相母線和C相母線上；所述每個(gè)單相交流開(kāi)關(guān)與一 個(gè)阻抗單元并聯(lián)連接；所述無(wú)功發(fā)生補(bǔ)償模塊并聯(lián)在三相電力母線上，所述控制模塊的六 路開(kāi)關(guān)控制信號(hào)輸出端與交流開(kāi)關(guān)模塊的六路開(kāi)關(guān)控制信號(hào)輸入端相連，所述控制模塊的 六路無(wú)功發(fā)生控制信號(hào)輸出端與無(wú)功發(fā)生補(bǔ)償模塊的六路無(wú)功發(fā)生控制信號(hào)輸入端相連。本發(fā)明有效地消除了因電網(wǎng)中存在的動(dòng)態(tài)電壓跌落、穩(wěn)態(tài)電壓下降所引起的問(wèn) 題。本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)；1、通過(guò)采用電流補(bǔ)償?shù)姆绞綄?shí)現(xiàn)穩(wěn)壓，不但提高了裝置的可靠 性，還降低裝置成本；2、無(wú)功發(fā)生補(bǔ)償模塊3的投入可給電網(wǎng)提供無(wú)功支撐；3、通過(guò)采用不 對(duì)稱電流補(bǔ)償方式，可抑制電壓不平衡；4、在三相電力母線上串聯(lián)阻抗網(wǎng)絡(luò)模塊2可吸收 暫態(tài)能量，抑制沖擊電流，保護(hù)電力設(shè)備的安全運(yùn)行；5、通過(guò)串聯(lián)阻抗網(wǎng)絡(luò)模塊2和無(wú)功發(fā) 生補(bǔ)償模塊3配合可動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)末端電壓。本發(fā)明可廣泛適用于對(duì)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)以及電壓質(zhì) 量要求較高的場(chǎng)合。


圖1為具體實(shí)施方式
一的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為具體實(shí)施方式
八的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3 為本發(fā)明所述裝置提升電壓時(shí)電網(wǎng)側(cè)相電壓的波形圖；圖4為本發(fā)明所述裝置提升電壓時(shí) 負(fù)載側(cè)相電壓的波形圖；圖5為本發(fā)明所述裝置提升電壓時(shí)阻抗網(wǎng)絡(luò)模塊2兩端壓降的波 形圖；圖6為本發(fā)明所述裝置提升電壓時(shí)線路電流的波形圖；圖7為本發(fā)明所述裝置實(shí)現(xiàn) 穩(wěn)態(tài)功能時(shí)電網(wǎng)側(cè)相電壓的波形圖；圖8為本發(fā)明所述裝置實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)功能時(shí)負(fù)載側(cè)相電壓 的波形圖；圖9為本發(fā)明所述裝置實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)功能時(shí)阻抗網(wǎng)絡(luò)模塊2兩端壓降的波形圖；圖 10為本發(fā)明所述裝置實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)功能時(shí)線路電流的波形圖；圖11為本發(fā)明所述裝置采用自 然換流方式閉合交流開(kāi)關(guān)模塊1時(shí)電網(wǎng)側(cè)相電壓的波形圖；圖12為本發(fā)明所述裝置采用自 然換流方式閉合交流開(kāi)關(guān)模塊1時(shí)負(fù)載側(cè)相電壓的波形圖；圖13為本發(fā)明所述裝置采用自 然換流方式閉合交流開(kāi)關(guān)模塊1時(shí)阻抗網(wǎng)絡(luò)模塊2兩端壓降的波形圖；圖14為本發(fā)明所述 裝置采用自然換流方式閉合交流開(kāi)關(guān)模塊1時(shí)線路電流的波形圖；圖15為為了減小交流開(kāi) 關(guān)模塊1閉合時(shí)的沖擊電流采用軟閉合的控制方式時(shí)電網(wǎng)側(cè)相電壓的波形圖；圖16為為了 減小交流開(kāi)關(guān)模塊1閉合時(shí)的沖擊電流采用軟閉合的控制方式時(shí)阻抗網(wǎng)絡(luò)模塊2兩端壓降 的波形圖；圖17為為了減小交流開(kāi)關(guān)模塊1閉合時(shí)的沖擊電流采用軟閉合的控制方式時(shí)通 過(guò)交流開(kāi)關(guān)模塊1的電流的波形圖；圖18為為了減小交流開(kāi)關(guān)模塊1閉合時(shí)的沖擊電流采 用軟閉合的控制方式時(shí)通過(guò)阻抗網(wǎng)絡(luò)模塊2的電流的波形圖；圖19為為了減小交流開(kāi)關(guān)模 塊1閉合時(shí)的沖擊電流采用軟閉合的控制方式時(shí)負(fù)載側(cè)電流的波形圖；圖20為當(dāng)電網(wǎng)電壓 跌落時(shí)，本發(fā)明所述裝置向電網(wǎng)提供無(wú)功功率的曲線圖；圖21為本發(fā)明所述裝置應(yīng)用于風(fēng) 力發(fā)電中，當(dāng)電壓跌落時(shí)進(jìn)行補(bǔ)償時(shí)的電網(wǎng)側(cè)相電壓波形示意圖，圖22為本發(fā)明所述裝置 應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電中，當(dāng)電壓跌落時(shí)進(jìn)行補(bǔ)償時(shí)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓波形示意圖，圖23為 本發(fā)明所述裝置應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電中，當(dāng)電壓跌落時(shí)進(jìn)行補(bǔ)償時(shí)的阻抗網(wǎng)絡(luò)模塊2兩端壓降 的波形示意圖，圖24為本發(fā)明所述裝置應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電中，當(dāng)電壓跌落時(shí)進(jìn)行補(bǔ)償時(shí)的風(fēng) 力發(fā)電機(jī)定子電流波形示意圖，圖25為本發(fā)明所述裝置應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電中，當(dāng)電壓跌落時(shí) 進(jìn)行補(bǔ)償時(shí)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速示意圖。
具體實(shí)施例方式具體實(shí)施方式
一結(jié)合圖1說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式包括交流開(kāi)關(guān)模塊1、阻 抗網(wǎng)絡(luò)模塊2、無(wú)功發(fā)生補(bǔ)償模塊3和控制模塊4 ；所述交流開(kāi)關(guān)模塊1由三個(gè)相同的單相 交流開(kāi)關(guān)11組成；所述阻抗網(wǎng)絡(luò)模塊2由三個(gè)相同的阻抗單元21組成；所述交流開(kāi)關(guān)模 塊1、阻抗網(wǎng)絡(luò)模塊2和無(wú)功發(fā)生補(bǔ)償模塊3均分別裝設(shè)在電網(wǎng)側(cè)和負(fù)載側(cè)之間的三相電力 母線上；所述阻抗網(wǎng)絡(luò)模塊2的三個(gè)相同的阻抗單元21分別串接在三相電力母線的A相母 線、B相母線和C相母線上；所述每個(gè)單相交流開(kāi)關(guān)11與一個(gè)阻抗單元21并聯(lián)連接；所述 無(wú)功發(fā)生補(bǔ)償模塊3并聯(lián)在三相電力母線上，所述控制模塊4的六路開(kāi)關(guān)控制信號(hào)輸出端 與交流開(kāi)關(guān)模塊1的六路開(kāi)關(guān)控制信號(hào)輸入端相連，所述控制模塊4的六路無(wú)功發(fā)生控制 信號(hào)輸出端與無(wú)功發(fā)生補(bǔ)償模塊3的六路無(wú)功發(fā)生控制信號(hào)輸入端相連。
具體實(shí)施方式
二 結(jié)合圖2說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同 點(diǎn)在于它還增加了多個(gè)交流開(kāi)關(guān)模塊1和多個(gè)阻抗網(wǎng)絡(luò)模塊2 ；所述多個(gè)交流開(kāi)關(guān)模塊1 的結(jié)構(gòu)和裝設(shè)方式均相同；所述 多個(gè)阻抗網(wǎng)絡(luò)模塊2的結(jié)構(gòu)和裝設(shè)方式均相同；所述每個(gè)交流開(kāi)關(guān)模塊1由三個(gè)相同的單相交流開(kāi)關(guān)11組成；所述每個(gè)阻抗網(wǎng)絡(luò)模塊2由三個(gè)相同 的阻抗單元21組成；所述多個(gè)交流開(kāi)關(guān)模塊1和多個(gè)阻抗網(wǎng)絡(luò)模塊2均分別裝設(shè)在電網(wǎng)側(cè) 和負(fù)載側(cè)之間的三相電力母線上；所述每個(gè)阻抗網(wǎng)絡(luò)模塊2的三個(gè)相同的阻抗單元21分別 串接在三相電力母線的A相母線、B相母線和C相母線上；所述每個(gè)交流開(kāi)關(guān)模塊1的每個(gè) 單相交流開(kāi)關(guān)11與一個(gè)阻抗單元21并聯(lián)連接。其它組成和連接方式與具體實(shí)施方式
一相 同。
具體實(shí)施方式
三本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同點(diǎn)在于它還增加了多個(gè)交流開(kāi)關(guān)模塊1、多個(gè)阻抗網(wǎng)絡(luò)模塊2和多個(gè)無(wú)功發(fā)生補(bǔ)償模塊3 ；所述多個(gè)交流開(kāi)關(guān)模塊1的 結(jié)構(gòu)和裝設(shè)方式均相同；所述多個(gè)阻抗網(wǎng)絡(luò)模塊2的結(jié)構(gòu)和裝設(shè)方式均相同；所述多個(gè)無(wú) 功發(fā)生補(bǔ)償模塊3的結(jié)構(gòu)和裝設(shè)方式均相同；所述每個(gè)交流開(kāi)關(guān)模塊1由三個(gè)相同的單相 交流開(kāi)關(guān)11組成；所述每個(gè)阻抗網(wǎng)絡(luò)模塊2由三個(gè)相同的阻抗單元21組成；所述多個(gè)交流 開(kāi)關(guān)模塊1、多個(gè)阻抗網(wǎng)絡(luò)模塊2和多個(gè)無(wú)功發(fā)生補(bǔ)償模塊3均分別裝設(shè)在電網(wǎng)側(cè)和負(fù)載側(cè) 之間的三相電力母線上；所述每個(gè)阻抗網(wǎng)絡(luò)模塊2的三個(gè)相同的阻抗單元21分別串接在三 相電力母線的A相母線、B相母線和C相母線上；所述每個(gè)交流開(kāi)關(guān)模塊1的每個(gè)單相交流 開(kāi)關(guān)11與一個(gè)阻抗單元21并聯(lián)連接；所述每個(gè)無(wú)功發(fā)生補(bǔ)償模塊3并聯(lián)在三相電力母線 上。其它組成和連接方式與具體實(shí)施方式
一或二相同。
具體實(shí)施方式
四結(jié)合圖1、圖2說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一、二或三不同點(diǎn)在于交流開(kāi)關(guān)模塊1的單相交流開(kāi)關(guān)11采用雙向晶閘管式交流開(kāi)關(guān)。其 它組成和連接方式與具體實(shí)施方式
一、二或三相同。
具體實(shí)施方式
五結(jié)合圖1說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
四不 同點(diǎn)在于無(wú)功發(fā)生補(bǔ)償模塊3采用有源無(wú)功發(fā)生補(bǔ)償模塊或無(wú)源無(wú)功發(fā)生補(bǔ)償模塊。其它 組成和連接方式與具體實(shí)施方式
四相同。
具體實(shí)施方式
六 本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
四的不同點(diǎn)在于無(wú)功發(fā)生補(bǔ)償 模塊3由三個(gè)相同的單相無(wú)功補(bǔ)償單元31組成；所述三個(gè)相同的單相無(wú)功補(bǔ)償單元31的 連接方式采用三相角接的連接方式或星接的連接方式。其它組成和連接方式與具體實(shí)施方 式四相同。
具體實(shí)施方式
七結(jié)合圖1、圖2說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
四不同點(diǎn)在于所述單相交流開(kāi)關(guān)11由第一晶閘管KGl和第二晶閘管KG2組成；所述第一晶 閘管KGl的陽(yáng)極與第二晶閘管KG2的陰極相連，第一晶閘管KGl的陰極與第二晶閘管KG2 的陽(yáng)極相連；所述第一晶閘管KGl的陽(yáng)極和第一晶閘管KGl的陰極即為單相交流開(kāi)關(guān)11的 兩個(gè)接線端；所述第一晶閘管KGl的門極和第二晶閘管KG2的門極即為交流開(kāi)關(guān)模塊1的 兩路開(kāi)關(guān)控制信號(hào)輸出端。其它組成和連接方式與具體實(shí)施方式
四相同。
具體實(shí)施方式
八結(jié)合圖1、圖2說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
四的不同點(diǎn)在于阻抗網(wǎng)絡(luò)模塊2的阻抗單元21由電阻R和第一電感Ll組成；所述電阻R 的一端與第一電感Ll的一端相連，所述電阻R的另一端和第一電感Ll的另一端即為阻抗 單元21的兩個(gè)接線端。其它組成和連接方式與具體實(shí)施方式
四相同。
具體實(shí)施方式
九結(jié)合圖1、圖2說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
四不同點(diǎn)在于所述無(wú)功發(fā)生補(bǔ)償模塊3的單相無(wú)功補(bǔ)償單元31由電容C、第二電感L2、第 三晶閘管KG3和第四晶閘管KG4組成；所述第二電感L2的一端同時(shí)與第三晶閘管KG3的陰極和第四晶閘管KG4的陽(yáng)極相連；第三晶閘管KG3的陽(yáng)極同時(shí)與第四晶閘管KG4的陰極和 電容C的一端相連；所述電容C的另一端和第二電感L2的另一端即為單相無(wú)功補(bǔ)償單元31 的兩個(gè)接線端，所述第三晶閘管KG3的門極和第四晶閘管KG4的門極即為無(wú)功發(fā)生補(bǔ)償模 塊3的兩路無(wú)功發(fā)生控制信號(hào)輸入端。其它組成和連接方式與具體實(shí)施方式
四相同。
具體實(shí)施方式
十 本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
四不同點(diǎn)在于交流開(kāi)關(guān)模塊1 的單相交流開(kāi)關(guān)11采用由半導(dǎo)體器件和機(jī)械開(kāi)關(guān)組成的復(fù)合開(kāi)關(guān)。其它組成和連接方式 與具體實(shí)施方式
四相同。本發(fā)明的工作原理
參見(jiàn)圖1，當(dāng)控制模塊4檢測(cè)到電網(wǎng)電壓異常時(shí)，控制交流開(kāi)關(guān)模塊1處于斷開(kāi)狀 態(tài)，阻抗網(wǎng)絡(luò)模塊2串聯(lián)投入，同時(shí)控制模塊4控制無(wú)功發(fā)生補(bǔ)償模塊3發(fā)出無(wú)功功率，當(dāng) 流經(jīng)阻抗網(wǎng)絡(luò)模塊2的阻抗單元21后形成壓降，提升了電壓水平；當(dāng)控制模塊4檢測(cè)到電 網(wǎng)電壓正常時(shí)，控制交流開(kāi)關(guān)模塊1處于閉合狀態(tài)，電網(wǎng)側(cè)和負(fù)載側(cè)正常連接，同時(shí)控制模 塊4根據(jù)無(wú)功補(bǔ)償?shù)男枰刂茻o(wú)功發(fā)生補(bǔ)償模塊3投入相應(yīng)的無(wú)功功率。無(wú)功發(fā)生補(bǔ)償模塊3可以采用三相角接的晶閘管投切電容器(TSC)，并根據(jù)電壓 水平和功率因數(shù)狀況通過(guò)電容分組投切實(shí)現(xiàn)電壓的分級(jí)調(diào)節(jié)。無(wú)功發(fā)生補(bǔ)償模塊3也可以 是其它形式的動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置，如無(wú)源型的SVC或有源型的SVG。交流開(kāi)關(guān)模塊1斷開(kāi)使阻抗網(wǎng)絡(luò)模塊2投入后，無(wú)功發(fā)生補(bǔ)償模塊3的投入將使 阻抗網(wǎng)絡(luò)模塊2流過(guò)一定的無(wú)功電流，該無(wú)功電流在阻抗網(wǎng)絡(luò)模塊2上形成壓降，從而使得 在電網(wǎng)電壓跌落或下降時(shí)提升電網(wǎng)機(jī)端電壓到合適的水平。參見(jiàn)圖3至圖6，圖3至圖6表 述的為提升電壓的波形圖，圖3為電網(wǎng)側(cè)電壓的波形圖、圖4為負(fù)載側(cè)電壓的波形圖、圖5 為阻抗單元兩端壓降的波形圖和圖6為線路電流的波形圖。由圖3至圖6可見(jiàn)，本發(fā)明具 有明顯的電壓提升能力；通過(guò)無(wú)功發(fā)生補(bǔ)償模塊3發(fā)出無(wú)功功率，在串聯(lián)阻抗網(wǎng)絡(luò)模塊2上 形成壓降，從而達(dá)到穩(wěn)態(tài)功能。參見(jiàn)圖7至圖10，當(dāng)電網(wǎng)側(cè)電壓由小變大時(shí)，無(wú)功發(fā)生補(bǔ)償 模塊3發(fā)出的無(wú)功電流隨之變小，同時(shí)保持負(fù)載側(cè)電壓基本保持不變，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓功能。參見(jiàn)圖11至圖14，給出了本發(fā)明采用自然換流方式閉合交流開(kāi)關(guān)模塊1的波形 圖。當(dāng)電網(wǎng)電壓從異常到恢復(fù)正常時(shí)，交流開(kāi)關(guān)模塊1是斷開(kāi)的，阻抗網(wǎng)絡(luò)模塊2串聯(lián)在電 網(wǎng)側(cè)和負(fù)載側(cè)之間，此時(shí)電網(wǎng)側(cè)電壓正常，負(fù)載側(cè)電壓也基本達(dá)到正常水平，二者的幅值相 差很小，但由于二者存在相位差，因此阻抗網(wǎng)絡(luò)模塊2上的壓降也有一定的值。電壓正常 后，各相開(kāi)關(guān)在過(guò)零時(shí)刻導(dǎo)通閉合，盡量減小電流沖擊，但由圖14可見(jiàn)，在閉合瞬間，還是 存在較大的沖擊電流。參見(jiàn)圖15至圖19，為了減小交流開(kāi)關(guān)模塊1閉合時(shí)的沖擊電流，本發(fā)明提出軟閉 合的控制方式，并給出了軟閉合控制方法下的電網(wǎng)側(cè)電壓、阻抗網(wǎng)絡(luò)模塊2兩端壓降、通過(guò) 交流開(kāi)關(guān)模塊1的電流、通過(guò)阻抗網(wǎng)絡(luò)模塊2的電流和負(fù)載側(cè)電流工作波形圖。控制模塊4 通過(guò)逐漸增大導(dǎo)通角的方式，使原來(lái)流過(guò)阻抗網(wǎng)絡(luò)模塊2的電流逐漸向交流開(kāi)關(guān)模塊1轉(zhuǎn) 移，這樣阻抗網(wǎng)絡(luò)模塊2兩端的壓降也就逐漸減小，當(dāng)減小到零時(shí)完全閉合交流開(kāi)關(guān)模塊 1，使沖擊減小到最低程度。參見(jiàn)圖20，當(dāng)電壓跌 落時(shí)，隨著電壓的下降，本發(fā)明提供的無(wú)功電流越來(lái)越大，可 見(jiàn)，在以穩(wěn)壓為目標(biāo)時(shí)，本裝置向電網(wǎng)提供了大量的無(wú)功功率。本發(fā)明所述裝置用于新能源風(fēng)力發(fā)電中時(shí)，所采用的控制方式是當(dāng)電網(wǎng)側(cè)發(fā)生故障導(dǎo)致電壓跌落時(shí)，控制模塊4立即斷開(kāi)交流開(kāi)關(guān)模塊1，以接入阻抗網(wǎng)絡(luò)模塊2，同時(shí)根 據(jù)電壓跌落情況投入無(wú)功發(fā)生補(bǔ)償模塊3 ；在電壓跌落期間，控制模塊4根據(jù)電壓跌落程度 通過(guò)無(wú)功控制改善電網(wǎng)機(jī)端電壓水平；當(dāng)控制模塊4檢測(cè)到電網(wǎng)恢復(fù)正常后，閉合交流開(kāi) 關(guān)模塊1，切除阻抗網(wǎng)絡(luò)模塊2，恢復(fù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組和電網(wǎng)之間的正常連接。上述在電網(wǎng)恢復(fù)正常后閉合交流開(kāi)關(guān)模塊1的方式是這樣的為了減小閉合交流 開(kāi)關(guān)模塊1的電流和電壓沖擊，而采用變觸發(fā)角控制三相交流開(kāi)關(guān)軟閉合的方式。由于在 閉合前時(shí)刻，風(fēng)力發(fā)電機(jī)定子電流通過(guò)阻抗網(wǎng)絡(luò)模塊2，阻抗網(wǎng)絡(luò)模塊2兩端就會(huì)有一定的 壓降，如果直接合交流開(kāi)關(guān)模塊1，必將引起電流和電壓沖擊，從而對(duì)發(fā)電機(jī)和電網(wǎng)造成損 害。本裝置逐漸減小交流開(kāi)關(guān)模塊1的可控硅的觸發(fā)角，使流過(guò)阻抗網(wǎng)絡(luò)模塊2的電流向 交流開(kāi)關(guān)模塊1分流，同時(shí)阻抗網(wǎng)絡(luò)模塊2上的壓降逐漸減小，最后減到足夠小后全部導(dǎo)通 交流開(kāi)關(guān)模塊1，實(shí)現(xiàn)交流開(kāi)關(guān)模塊1的軟閉合，最大限度的保證電網(wǎng)和發(fā)電機(jī)免受二次沖 擊ο
參見(jiàn)圖21至圖25，給出了本發(fā)明應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電電壓跌落的工作波形示意圖，圖 21為電網(wǎng)側(cè)電壓的波形示意圖、圖22為機(jī)端側(cè)電壓的波形示意圖、圖23為阻抗單元兩端壓 降的波形示意圖、圖24為定子電流的波形示意圖和圖25為電機(jī)轉(zhuǎn)速的波形示意圖，為了便 于觀察穩(wěn)壓效果，假定電壓跌落一段時(shí)間后緩慢恢復(fù)。當(dāng)電壓跌落后，由于阻抗網(wǎng)絡(luò)模塊2 和無(wú)功發(fā)生補(bǔ)償模塊3的配合控制，阻抗網(wǎng)絡(luò)模塊2兩端壓降隨電壓跌落程度進(jìn)行變化，始 終保證機(jī)端電壓在正常水平。當(dāng)本發(fā)明所述裝置投入后，定子電流運(yùn)行平穩(wěn)，且電機(jī)轉(zhuǎn)速?zèng)] 有較大的波動(dòng)，實(shí)現(xiàn)低電壓穿越，可較好的幫助風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在電網(wǎng)故障期間正常運(yùn)行。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定 本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說(shuō)明。對(duì)于本所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫 離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明所提交 的權(quán)利要求書(shū)確定的專利保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
電流補(bǔ)償型交流穩(wěn)壓裝置，其特征在于它包括交流開(kāi)關(guān)模塊(1)、阻抗網(wǎng)絡(luò)模塊(2)、無(wú)功發(fā)生補(bǔ)償模塊(3)和控制模塊(4)；所述交流開(kāi)關(guān)模塊(1)由三個(gè)相同的單相交流開(kāi)關(guān)(11)組成；所述阻抗網(wǎng)絡(luò)模塊(2)由三個(gè)相同的阻抗單元(21)組成；所述交流開(kāi)關(guān)模塊(1)、阻抗網(wǎng)絡(luò)模塊(2)和無(wú)功發(fā)生補(bǔ)償模塊(3)均分別裝設(shè)在電網(wǎng)側(cè)和負(fù)載側(cè)之間的三相電力母線上；所述阻抗網(wǎng)絡(luò)模塊(2)的三個(gè)相同的阻抗單元(21)分別串接在三相電力母線的A相母線、B相母線和C相母線上；所述每個(gè)單相交流開(kāi)關(guān)(11)與一個(gè)阻抗單元(21)并聯(lián)連接；所述無(wú)功發(fā)生補(bǔ)償模塊(3)并聯(lián)在三相電力母線上，所述控制模塊(4)的六路開(kāi)關(guān)控制信號(hào)輸出端與交流開(kāi)關(guān)模塊(1)的六路開(kāi)關(guān)控制信號(hào)輸入端相連，所述控制模塊(4)的六路無(wú)功發(fā)生控制信號(hào)輸出端與無(wú)功發(fā)生補(bǔ)償模塊(3)的六路無(wú)功發(fā)生控制信號(hào)輸入端相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流補(bǔ)償型交流穩(wěn)壓裝置，其特征在于它還包括多個(gè)交流開(kāi) 關(guān)模塊(1)和多個(gè)阻抗網(wǎng)絡(luò)模塊(2)；所述每個(gè)交流開(kāi)關(guān)模塊(1)由三個(gè)相同的單相交流 開(kāi)關(guān)(11)組成；所述每個(gè)阻抗網(wǎng)絡(luò)模塊(2)由三個(gè)相同的阻抗單元(21)組成；所述多個(gè)交 流開(kāi)關(guān)模塊(1)和多個(gè)阻抗網(wǎng)絡(luò)模塊(2)均分別裝設(shè)在電網(wǎng)側(cè)和負(fù)載側(cè)之間的三相電力母 線上；所述每個(gè)阻抗網(wǎng)絡(luò)模塊⑵的三個(gè)相同的阻抗單元(21)分別串接在三相電力母線的 A相母線、B相母線和C相母線上；所述每個(gè)交流開(kāi)關(guān)模塊(1)的每個(gè)單相交流開(kāi)關(guān)(11)與 一個(gè)阻抗單元(21)并聯(lián)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流補(bǔ)償型交流穩(wěn)壓裝置，其特征在于它還包括多個(gè)交流開(kāi) 關(guān)模塊(1)、多個(gè)阻抗網(wǎng)絡(luò)模塊(2)和多個(gè)無(wú)功發(fā)生補(bǔ)償模塊(3)；所述每個(gè)交流開(kāi)關(guān)模塊 ⑴由三個(gè)相同的單相交流開(kāi)關(guān)(11)組成；所述每個(gè)阻抗網(wǎng)絡(luò)模塊⑵由三個(gè)相同的阻 抗單元(21)組成；所述多個(gè)交流開(kāi)關(guān)模塊(1)、多個(gè)阻抗網(wǎng)絡(luò)模塊(2)和多個(gè)無(wú)功發(fā)生補(bǔ) 償模塊(3)均分別裝設(shè)在電網(wǎng)側(cè)和負(fù)載側(cè)之間的三相電力母線上；所述每個(gè)阻抗網(wǎng)絡(luò)模塊 ⑵的三個(gè)相同的阻抗單元(21)分別串接在三相電力母線的A相母線、B相母線和C相母 線上；所述每個(gè)交流開(kāi)關(guān)模塊(1)的每個(gè)單相交流開(kāi)關(guān)(11)與一個(gè)阻抗單元(21)并聯(lián)連 接；所述每個(gè)無(wú)功發(fā)生補(bǔ)償模塊(3)并聯(lián)在三相電力母線上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的電流補(bǔ)償型交流穩(wěn)壓裝置，其特征在于交流開(kāi)關(guān)模塊(I)的單相交流開(kāi)關(guān)(11)采用雙向晶閘管式交流開(kāi)關(guān)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電流補(bǔ)償型交流穩(wěn)壓裝置，其特征在于無(wú)功發(fā)生補(bǔ)償模塊(3)采用有源無(wú)功發(fā)生補(bǔ)償模塊或無(wú)源無(wú)功發(fā)生補(bǔ)償模塊。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電流補(bǔ)償型交流穩(wěn)壓裝置，其特征在于無(wú)功發(fā)生補(bǔ)償模塊 (3)由三個(gè)相同的單相無(wú)功補(bǔ)償單元(31)組成；所述三個(gè)相同的單相無(wú)功補(bǔ)償單元(31) 的連接方式采用三相角接的連接方式或星接的連接方式。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電流補(bǔ)償型交流穩(wěn)壓裝置，其特征在于所述單相交流開(kāi)關(guān)(II)由第一晶閘管(KG1)和第二晶閘管(KG2)組成；所述第一晶閘管(KG1)的陽(yáng)極與第二 晶閘管(KG2)的陰極相連，第一晶閘管(KG1)的陰極與第二晶閘管(KG2)的陽(yáng)極相連；所述 第一晶閘管(KG1)的陽(yáng)極和第一晶閘管(KG1)的陰極即為單相交流開(kāi)關(guān)(11)的兩個(gè)接線 端；所述第一晶閘管(KG1)的門極和第二晶閘管(KG2)的門極即為交流開(kāi)關(guān)模塊(1)的兩 路開(kāi)關(guān)控制信號(hào)輸出端。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電流補(bǔ)償型交流穩(wěn)壓裝置，其特征在于阻抗網(wǎng)絡(luò)模塊(2)的阻抗單元(21)由電阻(R)和第一電感(L1)組成；所述電阻(R)的一端與第一電感(L1)的 一端相連，所述電阻(R)的另一端和第一電感(L1)的另一端即為阻抗單元(21)的兩個(gè)接線端。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電流補(bǔ)償型交流穩(wěn)壓裝置，其特征在于所述無(wú)功發(fā)生補(bǔ)償模 塊⑶的單相無(wú)功補(bǔ)償單元(31)由電容(C)、第二電感(L2)、第三晶閘管(KG3)和第四晶 閘管(KG4)組成；所述第二電感(L2)的一端同時(shí)與第三晶閘管(KG3)的陰極和第四晶閘管 (KG4)的陽(yáng)極相連；第三晶閘管(KG3)的陽(yáng)極同時(shí)與第四晶閘管(KG4)的陰極和電容(C)的 一端相連；所述電容(C)的另一端和第二電感(L2)的另一端即為單相無(wú)功補(bǔ)償單元(31) 的兩個(gè)接線端，所述第三晶閘管(KG3)的門極和第四晶閘管(KG4)的門極即為無(wú)功發(fā)生補(bǔ) 償模塊(3)的兩路無(wú)功發(fā)生控制信號(hào)輸入端。
全文摘要
電流補(bǔ)償型交流穩(wěn)壓裝置，它涉及交流穩(wěn)壓裝置。它為解決現(xiàn)有電網(wǎng)中存在的動(dòng)態(tài)電壓跌落、穩(wěn)態(tài)電壓下降等電壓質(zhì)量差的問(wèn)題而提出。交流開(kāi)關(guān)、阻抗網(wǎng)絡(luò)和無(wú)功發(fā)生補(bǔ)償模塊均分別裝設(shè)在電網(wǎng)側(cè)和負(fù)載側(cè)之間的三相電力母線上，阻抗網(wǎng)絡(luò)模塊的三個(gè)阻抗單元分別串接在三相電力母線的A、B和C相母線上；每個(gè)單相交流開(kāi)關(guān)與一個(gè)阻抗單元并聯(lián)連接；無(wú)功發(fā)生補(bǔ)償模塊并聯(lián)在三相電力母線上；控制模塊的六路開(kāi)關(guān)控制信號(hào)輸出端連交流開(kāi)關(guān)的六路開(kāi)關(guān)控制信號(hào)輸入端；控制模塊的六路無(wú)功發(fā)生控制信號(hào)輸出端連無(wú)功發(fā)生補(bǔ)償模塊的六路無(wú)功發(fā)生控制信號(hào)輸入端。本發(fā)明有效地消除了因電網(wǎng)中存在的動(dòng)態(tài)電壓跌落、穩(wěn)態(tài)電壓下降所引起的問(wèn)題。本發(fā)明可廣泛適用于對(duì)電壓質(zhì)量要求較高的場(chǎng)合。
文檔編號(hào)G05F1/14GK101859157SQ20101023146
公開(kāi)日2010年10月13日 申請(qǐng)日期2010年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月20日
發(fā)明者紀(jì)延超, 譚光慧 申請(qǐng)人:哈爾濱威瀚電氣設(shè)備股份有限公司