[發(fā)明專利]基于寄生升壓電路的無變壓器串聯(lián)電壓質(zhì)量調(diào)節(jié)器及其控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210257751.2
• 申請(qǐng)日: 2012-07-24
• 公開（公告）號(hào): CN102769389A
• 公開（公告）日: 2012-11-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 肖國(guó)春;盧勇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號(hào): H02M5/458
• 分類號(hào): H02M5/458;H02M1/42
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 徐文權(quán)

【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明屬于電工技術(shù)中的電壓質(zhì)量控制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于寄生升壓電路的無變壓器串聯(lián)交流電壓質(zhì)量調(diào)節(jié)器及其控制方法。

【背景技術(shù)】

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，一方面，造成電能質(zhì)量問題的因素不斷增長(zhǎng)；另一方面，各種復(fù)雜的、精密的、對(duì)電能質(zhì)量敏感的用電設(shè)備不斷普及，人們對(duì)電能質(zhì)量及可靠性的要求越來越高，上述問題的矛盾愈來愈突出。

電能質(zhì)量問題大多可以歸結(jié)為電壓質(zhì)量問題，特別是公共結(jié)點(diǎn)的電壓質(zhì)量問題。電網(wǎng)電壓存在的各種干擾，如電壓升高、跌落、瞬變、諧波等，將導(dǎo)致一些重要負(fù)載或?qū)﹄妷嘿|(zhì)量敏感設(shè)備的正常使用、性能降低、壽命縮短，還會(huì)造成一些生產(chǎn)設(shè)備無法正常運(yùn)行、甚至損壞，嚴(yán)重的電壓質(zhì)量問題還有可能造成重大事故。

目前，解決電壓質(zhì)量問題的一個(gè)傳統(tǒng)技術(shù)方法是采用交流穩(wěn)壓電源裝置。交流穩(wěn)壓電源在工礦企業(yè)、國(guó)防科研、醫(yī)療設(shè)備、家用電器等許多方面得到了廣泛應(yīng)用。經(jīng)過多年發(fā)展，交流穩(wěn)壓電源已成為電源技術(shù)的一個(gè)重要分支。

但是現(xiàn)有的各種交流穩(wěn)壓電源還存在著明顯的不足。參數(shù)穩(wěn)壓器，它是根據(jù)穩(wěn)壓變壓器原理構(gòu)成的。優(yōu)點(diǎn)：穩(wěn)壓范圍寬，具有一定的濾波能力；電路簡(jiǎn)單，可靠性高。缺點(diǎn)：負(fù)載適應(yīng)性差、對(duì)頻率變化敏感、體積大。大功率補(bǔ)償型穩(wěn)壓器，它主要由補(bǔ)償變壓器及檢測(cè)控制電路等組成，沒有濾波能力。凈化型交流穩(wěn)壓器是利用可控硅移相形成可變電感，與主回路其它電感電容一起對(duì)正弦能量的儲(chǔ)存與釋放進(jìn)行再分配，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓，校正波形和抗干擾的功能。優(yōu)點(diǎn)：效率高、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、抗干擾能力強(qiáng)，有一定濾波能力。缺點(diǎn)：對(duì)頻率變化很敏感，負(fù)載適應(yīng)能力差。

總結(jié)上述幾種常見交流穩(wěn)壓電源的特點(diǎn)，它們的穩(wěn)壓性能都是非常好的，其性能基本上都是由無源參數(shù)的調(diào)整實(shí)現(xiàn)的，因而它們的濾波能力是非常有限的。而且無源參數(shù)對(duì)頻率非常敏感，這就導(dǎo)致上述幾種交流穩(wěn)壓電源在電網(wǎng)頻率波動(dòng)的情況下，穩(wěn)壓性能變差且很容易與電網(wǎng)發(fā)生諧振，不能正常工作。

現(xiàn)代電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展,各種電力電子裝置、設(shè)備等非線性負(fù)荷得到廣泛應(yīng)用，電網(wǎng)中的電壓諧波含量越來越高，對(duì)電壓質(zhì)量影響日益嚴(yán)重，上述幾種交流穩(wěn)壓電源已不能滿足目前各種對(duì)電壓質(zhì)量敏感負(fù)荷的需求。為此，人們提出了許多利用電力電子技術(shù)的電壓質(zhì)量控制裝置。

對(duì)于敏感負(fù)荷端，解決電壓質(zhì)量問題的一種直接有效措施是在電網(wǎng)和敏感負(fù)荷之間加裝串聯(lián)有源電壓質(zhì)量控制器，通過向電網(wǎng)注入補(bǔ)償電壓來保證敏感用戶端的電壓質(zhì)量。由于串聯(lián)裝置只需要補(bǔ)償系統(tǒng)電壓的畸變和與額定值相差部分，而大部分能量還是直接由電網(wǎng)提供給負(fù)載，所以，通常它們具有更高的效率。目前與此相類似的裝置有串聯(lián)有源電力濾波器、動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器及統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器等。串聯(lián)有源電壓質(zhì)量調(diào)節(jié)器（或控制器）可以針對(duì)負(fù)荷側(cè)電壓與額定值偏差較大（過壓或欠壓）、電壓波形嚴(yán)重畸變、供電頻率出現(xiàn)偏差時(shí)用來保證敏感用戶的供電電壓質(zhì)量，并且能夠抑制電網(wǎng)振蕩，是一種非常理想的電壓質(zhì)量控制裝置。

但是，現(xiàn)有大多數(shù)串聯(lián)有源交流電壓質(zhì)量調(diào)節(jié)器都采用變壓器與電網(wǎng)進(jìn)行耦合或隔離，以便將系統(tǒng)所需補(bǔ)償電壓耦合到電網(wǎng)或與電網(wǎng)進(jìn)行電氣隔離。變壓器體積大，造價(jià)高，成為了裝置的主要部件。并且制造變壓器最基本的重要材料鐵、銅等是不可再生資源。我國(guó)的礦產(chǎn)資源未來將全面短缺，將增加對(duì)進(jìn)口的依賴程度。因而變壓器未來將越來越少，也越來越貴。所以研制無變壓器耦合或隔離的串聯(lián)有源交流電壓質(zhì)量調(diào)節(jié)器，不論從提高裝置效率，減小裝置的體積、造價(jià)，還是節(jié)約資源均具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

請(qǐng)參閱圖1所示，為現(xiàn)有的無變壓器串聯(lián)有源交流電壓質(zhì)量調(diào)節(jié)器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖，但是，該調(diào)節(jié)器的補(bǔ)償能力有限，且受電網(wǎng)影響較大。

鑒于以上缺陷，實(shí)有必要提供一種可以解決上述技術(shù)問題的無變壓器串聯(lián)電壓質(zhì)量調(diào)節(jié)器。

【發(fā)明內(nèi)容】

針對(duì)以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種基于寄生升壓電路的無變壓器串聯(lián)電壓質(zhì)量調(diào)節(jié)器及其控制方法，大大提高了無變壓器串聯(lián)有源交流電壓質(zhì)量控制器的補(bǔ)償能力、減小了電網(wǎng)對(duì)補(bǔ)償能力的影響。

為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：