[實用新型]一種新型無變壓器串聯電壓調節器

有效

• 申請號: 201920960879.2
• 申請日: 2019-06-25
• 公開（公告）號: CN209929980U
• 公開（公告）日: 2020-01-10
• 發明（設計）人: 王森;劉詠妮;周大磊;田亞飛
• 申請（專利權）人: 蘇州愛科賽博電源技術有限責任公司
• 主分類號: H02J3/12
• 分類號: H02J3/12;H02M5/458
• 代理公司: 32357 蘇州啟華專利代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 徐偉華

本實用新型公開了一種新型無變壓器串聯電壓調節器，包括交流電網、單相VIENNA整流電路、三電平逆變電路、輸出濾波單元、旁路支路及負載，其中，單相VIENNA整流電路與交流電網相連，由工作在Boost模式下的升壓電感、功率橋臂及直流儲能單元組成；三電平逆變電路與直流儲能單元相連，包括連接在直流輸出電容側的兩個鉗位二極管以及IGBT開關管V1、IGBT開關管V2、IGBT開關管V3、IGBT開關管V4；輸出濾波單元連接在三電平逆變電路的輸出端上，包括電感Lf2及電容Cf。本實用新型解決了整流側的諧波污染問題，減少了開關器件的使用數量，整流側無橋臂直通問題，降低了系統控制的復雜度；而在逆變側控制方面，一定程度上消除了負載對控制性能的影響，提高了系統的響應速度和魯棒性。

技術領域

本實用新型涉及電能質量治理領域，具體涉及一種新型無變壓器串聯電壓調節器。

背景技術

針對電網存在的電壓暫降、低電壓、諧波等電能質量問題，串聯有源電壓質量調節器是一種直接有效的解決措施，通過向電網注入補償電壓來保證敏感負荷的正常工作。常規的直掛式拓撲有Dsyc的不控半橋整流和兩電平半橋逆變結構、H橋拓撲、以及三橋臂拓撲。其中，Dsyc拓撲存在整流側的諧波污染問題。H橋拓撲無論是兩電平或者三電平拓撲，整流側與逆變側都是橋式拓撲結構，存在直通問題，管子數量較多，控制復雜，對于不需要過電壓補償的現場，有些浪費。三橋臂拓撲中間橋臂存在耦合問題，同時中間橋臂的電流偏大。

常規的電壓源控制采用成熟電壓電流雙環控制方式，其中為了解決負載調整率的問題加入負載電流前饋，電壓源的真實控制對象是輸出濾波電容和負載，不同的負載特性會對電壓的控制效果產生影響。

如何解決現有的直掛式拓撲存在的問題，并消除現有的電壓源控制方式中加入負載電流前饋所帶來的不良影響，是本領域技術人員致力于解決的事情。

實用新型內容

本實用新型的目的是克服現有技術的不足，提供一種新型無變壓器串聯電壓調節器，其解決了整流側帶來的諧波污染以及管子數量多，控制復雜和直通等問題，提高了系統對擾動的動態響應速度及穩定性。

為達到上述目的，本實用新型采用的技術方案是：一種新型無變壓器串聯電壓調節器，包括交流電網、單相VIENNA整流電路、三電平逆變電路、輸出濾波單元、旁路支路及負載，其中，

所述單相VIENNA整流電路與交流電網相連，由工作在Boost模式下的升壓電感、功率橋臂及直流儲能單元組成，其中，所述升壓電感包括電網側電感Lfg與橋側電感Lf1；所述功率橋臂由快恢復整流二極管、功率開關及二極管整流橋組成，所述快恢復整流二極管包括二極管D5、二極管D6；所述功率開關包括開關V1，二極管整流橋包括二極管D1、二極管D2、二極管D3、二極管D4；所述直流儲能單元包括電容C1與電容C2；

所述三電平逆變電路與直流儲能單元相連，包括兩個鉗位二極管以及IGBT開關管V1、IGBT開關管V2、IGBT開關管V3、IGBT開關管V4；

所述輸出濾波單元連接在所述三電平逆變電路的輸出端上，包括電感Lf2及電容Cf。

優選地，電網正半周時，當開關V1開通，電流流經電網側電感Lfg、橋側電感Lf1、二極管D1、二極管D4后經直流儲能單元的電容中點流回交流電網負端，此時電感Lf2處于正向充電狀態；當開關V1關斷，電流流經電網側電感Lfg、橋側電感Lf1、二極管D1、二極管D5后向電容C1充電；電網負半周時，當開關V1開通，電流經交流電網負端、直流儲能單元的電容中點、二極管D3、二極管D2、橋側電感Lf1、電網側電感Lfg回到交流電網正端，此時電感Lf2處于反向充電狀態；當開關V1關斷，電流經交流電網負端、直流儲能單元的電容中點、電容C2、二極管D6、二極管D2、橋側電感Lf1、電網側電感Lfg回到交流電網正端，期間交流電網與電網側電感Lfg向電容C2充電。