[發(fā)明專利]基于AC/AC變換器的動態(tài)電壓補償裝置

有效

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• 申請日: 2010-04-27
• 公開（公告）號: CN101841233A
• 公開（公告）日: 2010-09-22
• 發(fā)明（設計）人: 金楠;陳維威;唐厚君;藍劍宇;姚辰
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H02M1/12
• 分類號: H02M1/12
• 代理公司: 上海交達專利事務所 31201
• 代理人: 王錫麟;王桂忠

技術領域

本發(fā)明涉及的是一種電力電子技術領域的裝置，具體是一種基于AC/AC(交流/交流)變換器的動態(tài)電壓補償裝置。

背景技術

電壓跌落，是指電壓幅值下降至額定電壓幅值的10％-90％，持續(xù)時間為半個周期到幾秒的一種現(xiàn)象。大部分電壓跌落是由于配電線路的短路故障，感應電機啟動等因素造成的。

電壓突升，是指電壓幅值突然上升的現(xiàn)象。主要是雷擊使得線路產(chǎn)生的瞬間電壓升高或者斷路器的操作、線路故障或其他原因使系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生變化，引起電壓升高。

當供電電壓出現(xiàn)突升或跌落情況時，無功靜態(tài)穩(wěn)定破壞，有可能將發(fā)生電壓崩潰，造成大面積停電事故；電網(wǎng)輸送的有功功率減少；變電設備因運行電壓變化而增加能耗，每次電壓跌落或突升都有可能造成重大經(jīng)濟損失或政治影響。因此通過動態(tài)電壓調(diào)節(jié)，快速穩(wěn)定供電電壓，保證電力安全有很重要的現(xiàn)實意義。

經(jīng)對現(xiàn)有文獻檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利公開號為：CN201035433Y，名稱為：能量雙向流動的電壓調(diào)節(jié)器，該技術采用DSP控制雙PWM變換器實現(xiàn)能量對電網(wǎng)的能量補償，但是該技術通過電容充放電實現(xiàn)能量補償，需要使用大容量電容，成本比較高，壽命比較短。

又經(jīng)檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利公開號為：CN101521385A，名稱為：用于三相電源系統(tǒng)的動態(tài)電壓補償器，該技術采用兩路動態(tài)電壓補償器實現(xiàn)三相電壓補償，但是該技術同樣需要能量儲存裝置(如電池、電容或其他能量存儲元件)來實現(xiàn)電壓補償，使得拓撲結構比較復雜，成本較高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對上述現(xiàn)有技術的不足，提出了一種基于AC/AC變換器的動態(tài)電壓補償裝置。本裝置設計簡單，可靠性高，成本較低，不需要使用能量存儲裝置，且增加了過流保護功能，能輸出穩(wěn)定的補償電壓，不僅僅能夠補償電壓跌落，對于電壓突升也能夠較好的補償效果，快速穩(wěn)定負載電壓。

本發(fā)明是通過以下技術方案來實現(xiàn)的：

本發(fā)明包括：交流電源、功率變換主電路模塊、驅動電路模塊、控制信號發(fā)生模塊、變壓器模塊、檢測模塊和輔助電源模塊，其中：交流電源分別與功率變換主電路模塊、變壓器模塊以及輔助電源模塊相連傳輸交流電源，功率變換主電路模塊與驅動電路模塊相連傳輸驅動信號，功率變換主電路模塊與變壓器模塊相連傳輸補償電壓，驅動電路模塊與控制信號發(fā)生模塊相連傳輸PWM控制信號，控制信號發(fā)生模塊與功率變換主電路模塊相連傳輸補償電壓極性控制信號，檢測模塊與功率變換主電路模塊相連傳輸電壓電流信號，檢測模塊與負載相連傳輸電壓信號，檢測模塊與控制信號發(fā)生模塊相連傳輸調(diào)理檢測信號，輔助電源模塊分別與驅動電路模塊、控制信號發(fā)生模塊和檢測模塊相連傳輸直流電源，變壓器模塊與負載相連傳輸交流電能。

所述的功率變換主電路模塊包括：開機過流保護電阻、輸入濾波電感、輸入濾波電容、四個開關、四個固態(tài)繼電器、儲能電感和輸出濾波電容，其中：開機過流保護電阻的一端與輸入濾波電感的一端相連，輸入濾波電感的另一端、輸入濾波電容的一端和第一開關的C極(集電極)分別兩兩相連，開機過流保護電阻的另一端作為功率變換主電路模塊的第一個輸入端口，輸入濾波電容的另一端作為功率變換主電路模塊的第二個輸入端口，兩個輸入端口分別與交流電源相連傳輸交流電源，第一開關的E極(發(fā)射極)與第二開關的C極相連，第二開關的E極、第三開關的C極和儲能電感的一端分別兩兩相連，第三開關的E極與第四開關的C極相連，儲能電感的另一端與第一固態(tài)繼電器一端、第二固態(tài)繼電器一端和輸出濾波電容的一端分別兩兩相連，輸出濾波電容的另一端、第四開關的E極、第三固態(tài)繼電器一端、第四固態(tài)繼電器一端和輸入濾波電容分別兩兩相連，第一固態(tài)繼電器另一端與第三固態(tài)繼電器另一端相連作為功率變換主電路模塊的第一個輸出端口，第二固態(tài)繼電器另一端與第四固態(tài)繼電器另一端相連作為功率變換主電路模塊的第二個輸出端口，第二個輸出端口與變壓器模塊相連傳輸幅度可調(diào)、與交流電源同頻率、同相位的正弦波電壓，四個開關分別與驅動電路模塊相連傳輸驅動信號，四個固態(tài)繼電器分別與控制信號發(fā)生模塊相連傳輸控制信號，檢測模塊分別與兩個輸入端口、負載和儲能電感相連傳輸電壓電流信號。

所述的開關是IGBT(絕緣柵雙極晶體管)，或者是MOSFET(金屬氧化物半導體場效應管)。

所述的固態(tài)繼電器是交流固態(tài)繼電器。

所述的驅動電路模塊包括：四個驅動電路，其中：每個驅動電路分別與功率變換主電路模塊相連傳輸驅動信號，輔助電源模塊和控制信號發(fā)生模塊分別與每個驅動電路相連傳輸直流電源和PWM(脈沖寬度調(diào)制)控制信號。