用于隔離電力系統(tǒng)暫態(tài)電壓故障的并聯(lián)型靜態(tài)電壓恢復(fù)器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于隔離電力系統(tǒng)暫態(tài)電壓故障的并聯(lián)型靜態(tài)電壓恢復(fù)器，屬于電力設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】。包括：超級電容、雙向直流-直流變換器、三相橋逆變器和主回路，主回路由第一三相斷路器、雙向晶閘管和第二三相斷路器組成。超級電容與雙向直流-直流變換器的低壓側(cè)并聯(lián)，雙向直流-直流變換器的高壓側(cè)與三相橋逆變器的直流端并聯(lián)，三相橋逆變器的交流端與主回路連接，連接點位于雙向晶閘管與第二三相斷路器之間，雙向晶閘管通過第一三相斷路器與系統(tǒng)電源連接，第二三相斷路器與負荷連接。本發(fā)明的聯(lián)型靜態(tài)電壓恢復(fù)器，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】用于隔離電力系統(tǒng)暫態(tài)電壓故障的并聯(lián)型靜態(tài)電壓恢復(fù)器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于隔離電力系統(tǒng)暫態(tài)電壓故障的并聯(lián)型靜態(tài)電壓恢復(fù)器，尤其 涉及一種電力系統(tǒng)發(fā)生暫態(tài)電壓故障時可維持負荷正常運行的并聯(lián)型靜態(tài)電壓恢復(fù)器，屬 于電力設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002] 由于現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)對用電質(zhì)量要求的不斷提高，供電系統(tǒng)出現(xiàn)電壓跌落，升高或 中斷等暫態(tài)問題后會對影響生產(chǎn)過程正常運行，尤其對于石油化工、造紙、發(fā)電廠等生產(chǎn)工 藝會造成致命的損害。輸配電系統(tǒng)故障致供電系統(tǒng)電壓降低、斷電或升高導(dǎo)致負荷無法正 常工作，從而影響生產(chǎn)流程正常運行。因此，從用戶側(cè)采取高新技術(shù)手段減少和避免暫態(tài)電 壓過程帶來的危害已經(jīng)成為現(xiàn)代企業(yè)供電技術(shù)的迫切問題。
[0003] 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)對具備電壓恢復(fù)能力的并聯(lián)型靜態(tài)電壓恢復(fù)器需求越來越急迫。
[0004] 目前解決電壓暫降的主要產(chǎn)品有動態(tài)電壓恢復(fù)器（以下簡稱DVR)與動態(tài)電壓暫 降補償器（以下簡稱DYSC)。其中，DVR屬于串聯(lián)型裝置，當系統(tǒng)電源中斷時，動態(tài)電壓恢復(fù) 器無法工作；DYSC為單相Η橋拓撲結(jié)構(gòu)，對于三相電源系統(tǒng)，其設(shè)備成本相對較高，尤其當 系統(tǒng)電源中斷時間大于1秒后，由于三相儲能的增加導(dǎo)致設(shè)備成本較高，很難在工業(yè)界廣 泛推廣。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提出一種用于隔離電力系統(tǒng)暫態(tài)電壓故障的并聯(lián)型靜態(tài)電壓恢 復(fù)器，在供電系統(tǒng)發(fā)生暫態(tài)電壓故障時，將負荷與發(fā)生故障的系統(tǒng)電源隔離，使負荷正常運 行，并使響應(yīng)速度快，待機效率高。
[0006] 本發(fā)明提出的用于解決電力系統(tǒng)暫態(tài)電壓故障的并聯(lián)型靜態(tài)電壓恢復(fù)器，包括： 超級電容、雙向直流-直流變換器、三相橋逆變器和主回路，主回路由第一三相斷路器、雙 向晶閘管和第二三相斷路器組成，所述的超級電容與雙向直流-直流變換器的低壓側(cè)并 聯(lián)，雙向直流-直流變換器的高壓側(cè)與所述的三相橋逆變器的直流端并聯(lián)，三相橋逆變器 的交流端與所述的主回路連接，連接點位于主回路上的雙向晶閘管與第二三相斷路器之 間，雙向晶閘管通過第一三相斷路器與系統(tǒng)電源連接，第二三相斷路器與負荷連接。
[0007] 上述并聯(lián)型靜態(tài)電壓恢復(fù)器中，所述的三相橋逆變器包括第一絕緣柵雙極型晶體 管對管，第二絕緣柵雙極型晶體管對管，第三絕緣柵雙極型晶體管對管，由三相交流電感和 三相電容組成的濾波器，直流電容，以及由第一接觸器、限流電阻和第二接觸器組成的緩沖 電路；所述的直流電容的正負極分別與第一絕緣柵雙極型晶體管對管、第二絕緣柵雙極型 晶體管對管和第三絕緣柵雙極型晶體管對管的上管集電極和下管發(fā)射極并聯(lián)；所述的濾波 器的三相交流電感的一端分別與第一絕緣柵雙極型晶體管對管、第二絕緣柵雙極型晶體管 對管和第三絕緣柵雙極型晶體管對管的上管發(fā)射極連接，三相交流電感的另一端與三相電 容連接；所述的緩沖電路中的第二接觸器與限流電阻串聯(lián)，串聯(lián)后與第一接觸器并聯(lián)，緩沖 電路一端與三相電感連接，另一端與主回路連接。
[0008] 上述并聯(lián)型靜態(tài)電壓恢復(fù)器中，所述的雙向直流-直流變換器包括第四絕緣柵雙 極型晶體管對管和直流電感；所述直流電感的一端連接到第四絕緣柵雙極型晶體管對管的 上管發(fā)射極，直流電感的另一端連接到超級電容的正極；所述超級電容的負極與第四絕緣 柵雙極型晶體管對管的下管發(fā)射極連接。
[0009] 本發(fā)明提出一種用于隔離電力系統(tǒng)暫態(tài)電壓故障的并聯(lián)型靜態(tài)電壓恢復(fù)器，其優(yōu) 點是：本發(fā)明的并聯(lián)型靜態(tài)電壓恢復(fù)器，不但可以在供電系統(tǒng)電源出現(xiàn)電壓降低、升高或中 斷等暫態(tài)故障時，保證負荷持續(xù)工作，并且由于使用單個三相橋逆變器、單路雙向直流-直 流變換器和超級電容的設(shè)計方案，使設(shè)備的成本相對已有的動態(tài)電壓暫降補償器較低。本 發(fā)明的并聯(lián)型電壓恢復(fù)器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】
[0010] 圖1為本發(fā)明提出的并聯(lián)型靜態(tài)電壓恢復(fù)器的系統(tǒng)電路原理圖。
[0011] 圖2為圖1所示的電壓恢復(fù)器中三相橋逆變器的電路圖。
[0012] 圖3為圖1所示的并聯(lián)型靜態(tài)電壓恢復(fù)器中雙向直流-直流變換器的電路圖。

【具體實施方式】
[0013] 本發(fā)明提出的用于解決電力系統(tǒng)暫態(tài)電壓故障的并聯(lián)型靜態(tài)電壓恢復(fù)器，其結(jié)構(gòu) 如圖1所示，包括：超級電容、雙向直流-直流變換器、三相橋逆變器和主回路，主回路由第 一三相斷路器K1、雙向晶閘管和第二三相斷路器K2組成，所述的超級電容與雙向直流-直 流變換器的低壓側(cè)并聯(lián)，雙向直流-直流變換器的高壓側(cè)與所述的三相橋逆變器的直流端 并聯(lián)，三相橋逆變器的交流端與所述的主回路連接，連接點位于主回路上的雙向晶閘管與 第二三相斷路器K2之間，雙向晶閘管通過第一三相斷路器K1與系統(tǒng)電源連接，第二三相斷 路器K2與負荷Μ連接。
[0014] 上述并聯(lián)型靜態(tài)電壓恢復(fù)器中的三相橋逆變器，其結(jié)構(gòu)如圖2所示，包括第一絕 緣柵雙極型晶體管對管Β1、第二絕緣柵雙極型晶體管對管Β2和第三絕緣柵雙極型晶體管 對管Β3,由三相交流電感L1和三相電容C2組成的濾波器，直流電容C1，以及由第一接觸器 Κ3、限流電阻R1和第二接觸器Κ4組成的緩沖電路；所述的直流電容C1的正負極分別與第 一絕緣柵雙極型晶體管對管Β1、第二絕緣柵雙極型晶體管對管Β2和第三絕緣柵雙極型晶 體管對管Β3的上管集電極和下管發(fā)射極并聯(lián)；所述的濾波器的三相交流電感L1的一端分 別與第一絕緣柵雙極型晶體管對管Β1、第二絕緣柵雙極型晶體管對管Β2和第三絕緣柵雙 極型晶體管對管Β3的上管發(fā)射極連接，三相交流電感L1的另一端與三相電容C2連接；所 述的緩沖電路中的第二接觸器Κ2與限流電阻R1串聯(lián)，串聯(lián)后與第一接觸器Κ1并聯(lián)，緩沖 電路一端與三相電感L1連接，另一端與主回路連接。
[0015] 上述并聯(lián)型靜態(tài)電壓恢復(fù)器中的雙向直流-直流變換器，其結(jié)構(gòu)如圖3所示，包括 第四絕緣柵雙極型晶體管對管Μ和直流電感L2 ;所述直流電感L2的一端連接到第四絕緣 柵雙極型晶體管對管Μ的上管發(fā)射極，直流電感L2的另一端連接到超級電容的正極；所述 超級電容的負極與第四絕緣柵雙極型晶體管對管Μ的下管發(fā)射極連接。
[0016] 以下結(jié)合附圖，詳細介紹本發(fā)明并聯(lián)型靜態(tài)電壓恢復(fù)器的工作原理和工作過程：
[0017] 參照圖1所示，圖1為本發(fā)明用于解決電力系統(tǒng)暫態(tài)電壓問題的并聯(lián)型靜態(tài)電壓 恢復(fù)器的系統(tǒng)電路原理圖。系統(tǒng)電源電壓正常時，系統(tǒng)電源通過主回路為負荷供電，三相橋 逆變器和雙向直流-直流變換器構(gòu)成充電電路向超級電容充電，充滿電后充電電路工作在 浮充狀態(tài)，其中三相橋逆變器工作在可控整流模式，當系統(tǒng)電源發(fā)生暫態(tài)電壓故障時（電 源中斷，電壓跌落，電壓升高），首先停止三相橋逆變器可控整流工作模式，并根據(jù)負荷電流 方向通過三相橋逆變器輸出相對于雙向晶閘管的反壓脈沖關(guān)斷主回路雙向晶閘管，雙向晶 閘管被關(guān)斷后使三相橋逆變器工作在電壓源逆變模式，超級電容通過雙向直流-直流變換 器向三相橋逆變器放電，三相橋逆變器作為電壓源以維持負荷的正常工作，當系統(tǒng)電源恢 復(fù)正常后，三相橋逆變器則退出逆變工作模式，雙向晶閘管被導(dǎo)通以維持負荷的正常工作。
[0018] 參照圖2所示，圖2為本發(fā)明用于解決電力系統(tǒng)暫態(tài)電壓問題的并聯(lián)型靜態(tài)電壓 恢復(fù)器的三相橋逆變器電路圖。所述三相橋逆變器在裝置啟動時首先通過緩沖電路中Κ4、 R1向直流電容C1不控整流充電，當C1電壓達到期望值時則斷開Κ4閉合Κ3,并聯(lián)型靜態(tài)電 壓恢復(fù)器開始進入工作狀態(tài)。三相橋逆變器可工作在可控整流、輸出電壓脈沖和電壓源逆 變?nèi)N工作模式。當系統(tǒng)電源電壓正常時逆變器工作在可控整流模式，控制目標為直流電 容C1電壓，其目標值高于系統(tǒng)額定電壓線電壓峰峰值。當系統(tǒng)電源出現(xiàn)暫態(tài)電壓故障時 (電源中斷，電壓跌落，電壓升高），三相橋逆變器根據(jù)負荷電流方向輸出電壓脈沖在lms以 內(nèi)關(guān)斷主回路雙向晶閘管中正在導(dǎo)通的晶閘管，該晶閘管被關(guān)斷后，三相橋逆變器工作在 電壓源逆變模式，三相橋逆變器輸出電壓相位和幅值以系統(tǒng)電源故障之前電壓相位和幅值 為基準，作為電壓源以維持負荷的正常工作，當系統(tǒng)電源電壓恢復(fù)正常后，三相橋逆變器通 過無縫退出技術(shù)退出運行。
[0019] 參照圖3所示，圖3為本發(fā)明用于解決電力系統(tǒng)暫態(tài)電壓問題的并聯(lián)型靜態(tài)電壓 恢復(fù)器的雙向直流-直流變換器電路圖。所述雙向直流-直流變換器對超級電容充電有恒 流充電與浮充兩種充電模式，當超級電容容量低于期望值時則進行恒流充電，當超級電容 容量達到期望值時則進行浮充。所述雙向直流-直流變換器對逆變器直流電容C1為恒壓 放電工作模式，當三相橋逆變器直流電容電壓低于期望值時則啟動對超級電容的恒壓放電 工作模式。
【權(quán)利要求】
1. 一種用于解決電力系統(tǒng)暫態(tài)電壓故障的并聯(lián)型靜態(tài)電壓恢復(fù)器，其特征在于該電壓 恢復(fù)器包括：超級電容、雙向直流-直流變換器、三相橋逆變器和主回路，主回路由第一三 相斷路器、雙向晶閘管和第二三相斷路器組成，所述的超級電容與雙向直流-直流變換器 的低壓側(cè)并聯(lián)，雙向直流-直流變換器的高壓側(cè)與所述的三相橋逆變器的直流端并聯(lián)，三 相橋逆變器的交流端與所述的主回路連接，連接點位于主回路上的雙向晶閘管與第二三相 斷路器之間，雙向晶閘管通過第一三相斷路器與系統(tǒng)電源連接，第二三相斷路器與負荷連 接。
2. 如權(quán)利要求1所述的并聯(lián)型靜態(tài)電壓恢復(fù)器，其特征在于其中所述的三相橋逆變器 包括第一絕緣柵雙極型晶體管對管，第二絕緣柵雙極型晶體管對管，第三絕緣柵雙極型晶 體管對管，由三相交流電感和三相電容組成的濾波器，直流電容，以及由第一接觸器、限流 電阻和第二接觸器組成的緩沖電路；所述的直流電容的正負極分別與第一絕緣柵雙極型晶 體管對管、第二絕緣柵雙極型晶體管對管和第三絕緣柵雙極型晶體管對管的上管集電極和 下管發(fā)射極并聯(lián)；所述的濾波器的三相交流電感的一端分別與第一絕緣柵雙極型晶體管對 管、第二絕緣柵雙極型晶體管對管和第三絕緣柵雙極型晶體管對管的上管發(fā)射極連接，三 相交流電感的另一端與三相電容連接；所述的緩沖電路中的第二接觸器與限流電阻串聯(lián)， 串聯(lián)后與第一接觸器并聯(lián)，緩沖電路一端與三相電感連接，另一端與主回路連接。
3. 如權(quán)利要求1所述的并聯(lián)型靜態(tài)電壓恢復(fù)器，其特征在于其中所述的雙向直流-直 流變換器包括第四絕緣柵雙極型晶體管對管和直流電感；所述直流電感的一端連接到第四 絕緣柵雙極型晶體管對管的上管發(fā)射極，直流電感的另一端連接到超級電容的正極；所述 超級電容的負極與第四絕緣柵雙極型晶體管對管的下管發(fā)射極連接。
【文檔編號】H02J9/06GK104104143SQ201410307104
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年6月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月30日
【發(fā)明者】任磊, 白玉樓 申請人:任磊