[發明專利]動態電壓雙向無極調節變壓器

無效

• 申請號: 201410620023.2
• 申請日: 2014-11-06
• 公開（公告）號: CN104333006A
• 公開（公告）日: 2015-02-04
• 發明（設計）人: 江友華;王林;陳江偉;王潤超;田書錦
• 申請（專利權）人: 上海電力學院
• 主分類號: H02J3/12
• 分類號: H02J3/12
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 吳寶根

技術領域

本發明涉及一種配電變壓器，特別涉及一種動態電壓雙向無極調節變壓器。

背景技術

由于電網電壓用電容量隨時變化，其配電變壓器的一次側電壓波動很大，導致配電變壓器二次側電壓不穩定，從而影響用戶的用電質量。研究表明，電壓跌落問題已成為影響許多用電設備正常、安全運行的電能質量問題之一。在現代工業生產中，電壓跌落將引起廠家的產品質量下降，甚至導致全廠生產過程中斷，從而造成巨大的經濟損失。因此，如何抑制電壓跌落對電力用戶的干擾、提高配電系統的動態電能質量，已成為擺在電力研究人員面前十分迫切的問題。

傳統的有載調壓方法是采用機械式有載分接開關調壓來實現電網電壓的穩定。隨著社會的發展和用電量的迅速增長，電網規模不斷擴大、網絡結構越來越復雜，這種機械分接開關有載調壓方法己經不能完全滿足現代電網的安全和經濟運行的要求，而且暴露出明顯的弊端，其中，有三個固有的缺陷難以消除：①在分接頭切換過程中產生電弧，導致機械觸頭燒損和變壓器絕緣油介質極化；②分接開關的動作速度慢，調壓響應時間長，容易錯檔、錯位，不能進行動態調壓，而且故障率高，維護量大；③機械開關動作時間具有分散性，使調壓時刻無法準確控制，而且在調壓過程中可能出現過渡過程，甚至出現錯檔、錯位現象，對電網的安全運行帶來不利的影響。

隨著電力電子技術的飛速發展，基于高壓大功率開關器件的動態電能質量調節技術的出現為解決電壓跌落問題提供了新的手段。目前研究的比較多的是無觸點晶閘管有載調壓裝置，這種裝置相對于傳統的機械式有載調壓裝置，性能有所提高，但還有以下不足：

a.????在不同觸點之間進行切換時，由于晶閘管不是立即關斷，所以觸點之間存在環流，控制不當，很容易燒毀裝置；

b.????由于晶閘管是半控器件，響應速度受到限制，想再次提高比較困難，通常在10毫秒以上；

c.????由于晶閘管是直接串在主電路中，承受的電壓值比較高，器件容量比較大，致使成本增加；

d.????這種裝置實現的是有級調壓，調壓精度受到限制。

發明內容

本發明是針對傳統的有載調壓方法和無觸點晶閘管有載調壓不足問題，提出了一種動態電壓雙向無極調節變壓器，將動態電壓調節器（DVR）引入其中，通過串接于線路的補償變壓器向系統注入幅值連續可調的電壓，自動保持負載電壓穩定，實現變壓器的有載調壓。本發明不僅具有傳統機械式有載調壓變壓器、無觸點晶閘管有載調壓裝置的優點，還可以克服其固有的缺點，從而使之性能得到大大的提高。

本發明的技術方案為：一種動態電壓雙向無極調節變壓器，包括微控制器、動態電壓雙向調節器DV、主變壓器T1、串聯補償變壓器T2，電網輸入電壓和主變壓器T1初級電壓信號轉換后輸入到微控制器，微控制器輸出控制信號到動態電壓雙向調節器DV，動態電壓雙向調節器DV輸出接串聯補償變壓器T2初級，串聯補償變壓器T2次級與電網電壓相串聯接主變壓器T1初級。

所述串聯補償變壓器T2次級并聯旁路開關。

所述動態電壓雙向調節器DV依次包括三相PWM整流器、儲能電容、單相PWM逆變器、正弦波濾波器，三相PWM整流器將交流電變成直流電，再經過并聯的儲能電容儲能和平波后輸出到單相PWM逆變器，單相PWM逆變器將直流電轉換成幅值大小可連續調節、頻率為工頻周期的交流電輸出，再經過正弦波濾波器濾波，最后通過串聯補償變壓器耦合到供電電網，微控制器輸出控制信號到三相PWM整流器和單相PWM逆變器。

所述微控制器包括DSP控制板、PWM驅動電路、檢測電路、保護電路，檢測電路包括電網電壓瞬時值檢測和電網電壓相位檢測，檢測電路輸出到DSP控制板進行控制補償計算，得到相應的PWM驅動脈沖，通過PWM驅動電路對PWM脈沖進行放大，輸出控制三相PWM整流器和單相PWM逆變器中功率器件IGBT開通和關斷；保護電路檢測動態電壓雙向調節器DV直流母線電流和電壓，用于保護動態電壓調節器的功率器件。所述電網電壓瞬時值檢測將電網輸入電壓相電壓經過兩個串聯的反相比例電路，再經過直流偏置電路后，經過二極管限壓保護后輸出到DSP控制板AD采集口。所述電網電壓相位檢測將電網輸入電壓相電壓經過二極管限幅削波，再經過比較器輸出工頻周期方波，方波經過光耦隔離，再經過整形反相輸出到DSP控制板。