[實用新型]電壓擾動補償裝置

無效

• 申請號: 200820080181.3
• 申請日: 2008-04-25
• 公開（公告）號: CN201178308Y
• 公開（公告）日: 2009-01-07
• 發明（設計）人: 尹忠東;肖湘寧;薛金會;宋祺鵬;朱燕舞
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00
• 代理公司: 北京華誼知識產權代理有限公司
• 代理人: 劉月娥

技術領域

本實用新型屬于電能質量分析與控制技術領域，特別是提供了一種電壓擾動補償裝置。

背景技術

隨著科學技術的發展和生產自動化、數字化、集成化程度的不斷提高，大量與連續性生產過程相關的敏感負荷對電能質量的要求越來越高。以往并不造成重大威脅的電壓質量問題，已經直接或間接影響這些敏感用戶的生產和經濟效益。本發明(低壓系統中的多功能電壓質量調節器)可以有效地解決供電電壓質量問題，它具有抑制電壓諧波、補償電壓暫降與暫升、抑制電壓波動、限制負荷短路電流及節約電能的多種功能，可極大提高對敏感負荷的供電可靠性和經濟性。目前國內對電壓暫降等電壓質量問題、短路電流限制等尚無理想的解決辦法，本實用新型將為高新技術開發區、精密流水生產線等敏感負荷解決電能質量問題提供綜合的技術與解決方案。

發明內容

本實用新型的目的在于提供一種低壓系統(額定線電壓為380V的三相四線制系統)多功能電壓擾動補償裝置，是基于絕緣柵雙極晶體管(IGBT)器件和脈寬調制(PWM)控制技術的電力電子裝置，它能夠解決絕大多數對敏感負荷產生不良影響的供電電壓質量問題，如電壓暫降、暫升、電壓諧波、電壓波動及長時間過電壓、欠電壓等。它采用新型儲能元件-超級電容作為儲能設備，針對不同的敏感設備，實現動態電壓恢復(Dynamic?Voltage?Restorer，DVR)、有源濾波(Active?PowerFilter，APF)、短路電流限制(Fault?Current?Limit，FCL)及節能等多目標控制，大幅度改善敏感負荷的供電電壓質量。

本實用新型提出的電壓擾動補償裝置(以下簡稱為UVQC，Unified?VoltageQuality?Conditioner)，由并聯換流變壓器1、三相全橋PWM變流器2、直流斬波器及超級電容儲能系統3、單相全橋PWM變流器組4、串聯注入變壓器組5組成，如附圖1所示。針對380V三相四線制系統中的運行設備，實現動態電壓恢復、有源濾波、短路電流限制及節能的控制功能。

如附圖2所示的并聯換流變壓器為三相雙繞組變壓器，實現調節器與電網的隔離及能量的雙向輸送，原副邊分別為星形和三角形接線，連接組為Y/D-11，原副邊額定線電壓均為400V，額定頻率50Hz。變壓器原邊三相引線并聯連接到三相供電線路上，副邊三相引線連接到三相全橋PWM變流器部分。

三相全橋PWM變流器如附圖3所示。由并聯換流變壓器引出的三相線路通過三相連接電感，引入到三相全橋PWM變流器的三個橋臂終端。每個橋臂由上下兩個IGBT及其反并聯二極管串聯而成。三個橋臂上下端點分別連接到一起，形成變流器的直流母線，上端母線為正極，下端母線為負極。當三相全橋PWM變流器工作于高頻整流狀態下時，能量從電網側流向直流側的負載；而它工作于再生狀態下，相當于三相PWM電壓型逆變器，將直流側的能量回饋到交流側電網。正負兩條直流母線連接到直流斬波器及超級電容儲能系統。

直流斬波和超級電容儲能系統如附圖4所示，連接在三相全橋PWM變流器輸出的直流母線之間。圖中所示電容為超級電容儲能系統，由200只超級電容單體串聯而成，連接到超級電容的兩只二極管實現對超級電容的保護。一只二極管陽極、陰極分別接至超級電容負極、正極；另一只二極管的陽極、陰極分別接至超級電容的正極、三相全橋PWM變流器輸出的正極直流母線。直流斬波的開關器件為兩只IGBT，高位IGBT實現超級電容充電的降壓斬波控制，低位IGBT實現超級電容放電的升壓斬波控制，兩只二極管分別與IGBT反向并聯。連接到超級電容正極上的電感為升壓斬波與降壓斬波的共用電感，電感的另一側引線連接到直流斬波橋臂的終端。

附圖5所示為單相全橋PWM變流器組，包括三臺單相全橋PWM變流器、對應的直流電容和濾波電路。三相全橋PWM變流器輸出的直流母線間并聯了直流斬波和超級電容儲能系統后，連接到三臺單相全橋PWM變流器的直流側，構成共用直流母線。為了支撐電壓及減小紋波，每臺單相全橋PWM變流器的直流母線間連接有直流電容器。單相全橋PWM變流器分別由兩個橋臂、四只IGBT構成，每只IGBT均反向并聯了續流二極管。單相全橋PWM變流器的兩個橋臂終端連接到LC低通濾波器，與三相串聯濾波電感相連。

單相串聯注入變壓器組由三臺單相注入變壓器構成，如附圖6所示。每臺變壓器均為單相雙繞組結構，原副邊額定電壓400V，工作頻率50～1000Hz。

UVQC的工作原理簡述如下。