[發明專利]基于寄生升壓電路的無變壓器串聯電壓質量調節器及其控制方法

有效

• 申請號: 201210257751.2
• 申請日: 2012-07-24
• 公開（公告）號: CN102769389A
• 公開（公告）日: 2012-11-07
• 發明（設計）人: 肖國春;盧勇
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H02M5/458
• 分類號: H02M5/458;H02M1/42
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

1.一種基于寄生升壓電路的無變壓器串聯電壓質量調節器，其特征在于：包括電源（1）、逆變裝置（2）、電容儲能裝置（3）、輸出濾波電感（4）、可控整流裝置（5）、整流濾波電感（6）、負載（7）、輸出濾波電容（8）、旁路開關（9）及對上述各部件進行檢測和控制的控制系統（10）；所述逆變裝置（2）的輸入端與電源（1）相連，輸出端并聯有電容儲能裝置（3）和可控整流裝置（5）；所述電容儲能裝置（3）包括相互串聯的第一電容器（C1）和第二電容器（C2），所述第一電容器和第二電容器之間的結點與負載（7）之間串聯所述輸出濾波電感（4）；所述可控整流裝置（5）包括相互串聯的第一晶閘管（V3）和第二晶閘管（V4），所述整流濾波電感（6）的一端與可控整流裝置（5）相連，另一端與電源（1）相連；所述負載（7）的一端與電源（1）相連，另一端與旁路開關（9）相連，所述旁路開關（9）的另一端與電源（1）相連；所述輸出濾波電容（8）并聯在所述旁路開關（9）的兩端。

2.如權利要求1所述的一種基于寄生升壓電路的無變壓器串聯電壓質量調節器，其特征在于：所述逆變裝置（2）包括相互串聯的第一全控型電力電子器件和第二全控型電力電子器件。

3.如權利要求2所述的一種基于寄生升壓電路的無變壓器串聯電壓質量調節器，其特征在于：所述第一全控型電力電子器件和第二全控型電力電子器件包括絕緣柵雙極晶體管，其內含反并聯二極管。

4.如權利要求1所述的一種基于寄生升壓電路的無變壓器串聯電壓質量調節器，其特征在于：所述控制系統包括電容儲能裝置的直流電壓控制單元和負載電壓控制單元，所述負載電壓控制單元包括依次串聯連接的瞬時電壓生成器（15）、第一調節器（16）、第二調節器（17）、PWM控制器及執行器（18），以及濾波與負載回路（19）；所述電容儲能裝置的直流電壓控制單元包括第三調節器（11）、第四調節器（12）、充電回路控制器（13）以及移相控制器（14）；檢測的電源電壓（V_S）、給定的額定負載電壓（V_N）和移相控制器（14）輸出的移相控制信號為瞬時電壓生成器（15）的輸入，瞬時電壓生成器（15）的輸出是負載瞬時參考電壓（V_ref）；負載瞬時參考電壓（V_ref）與負載電壓（V_L）之差為第一調節器（16）的輸入，其輸出與輸出濾波電感（L_f1）的電流（I_Lf1）之差為第二調節器（17）的輸入；電源電壓（V_S）與負載瞬時參考電壓（V_ref）之差形成的前饋信號與第二調節器（17）的輸出共同構成脈沖寬度調制控制器及執行器（18）的輸入信號，以控制逆變裝置（2）；脈沖寬度調制控制器及執行器（18）的輸出結果再經過濾波與負載回路（19）得到經控制調節后的負載電壓（V_L'）。

5.如權利要求1所述的一種基于寄生升壓電路的無變壓器串聯電壓質量調節器的控制方法，其特征在于：

首先，檢測電源電壓（V_S）、負載電壓（V_L）、第一電容器（C1）電壓(V_C1)、第二電容器（C2）電壓(V_C2)、負載電流（I_L）、輸出濾波電感（L_f1）的電流（I_Lf1）；

如果檢測的電源（1）的電壓高于負載（7）所需額定電壓，關閉可控整流裝置（5），電容儲能裝置（3）上的電壓由逆變裝置（2）控制；

如果電源（1）的電壓低于負載（7）所需額定電壓，通過對可控整流裝置（5）的控制，對電容儲能裝置（3）補充有功功率，維持電容儲能裝置（3）上逆變裝置（2）所需的直流電壓；

如果檢測的電源（1）的電壓低于負載（7）所需額定電壓，同時負載（7）的功率因數小于1，若電源（1）所能提供的最大有功功率大于負載（7）所需的有功功率和裝置本身的損耗，關閉可控整流裝置（5），通過對逆變裝置（2）的控制，提高電源（1）的功率因數，以對電容儲能裝置（3）充電，對電容儲能裝置（3）補充有功功率，維持逆變裝置（2）所需的直流電壓。