[發明專利]一種交流調壓裝置及控制方法

在審

• 申請號: 202110222031.1
• 申請日: 2021-02-28
• 公開（公告）號: CN112803824A
• 公開（公告）日: 2021-05-14
• 發明（設計）人: 張東勝
• 申請（專利權）人: 新能動力（北京）智慧能源科技有限公司
• 主分類號: H02M7/797
• 分類號: H02M7/797;H02M1/088;H02M1/32;H02H7/122;H02M1/12
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本發明公開了一種交流調壓裝置及控制方法，其包括包括連接電網的輸入端（Ui1、Ui2）、上端電容（3）及下端電容（4）、上橋臂（1）、下橋臂（2）、輸出端（Uo1、Uo2），通過調節上橋臂（1）、下橋臂（2）開關器件PWM占空比，則可控制Uo1、Uo2輸出總電壓，從而達到一個預設的電壓值。本發明的一種交流調壓裝置及控制方法可實現交流供電的直接穩壓，相比已經有技術，顯著降低了線路復雜程度及裝置成本，可有效穩定電網供電電壓，其具有響應速度快，成本低，可靠性高，維護方便、效率高。

技術領域

本發明涉及一用于電網供電系統的一種交流調壓裝置及控制方法，屬于電力電子領域。

背景技術

隨著人們生活水平的提高和家用電器的普及，別是住宅用戶的用電量逐年大幅增長，然而廠礦單位、住宅小區、商店等配電線路更新改造速度相對滯后，導致線路末端電壓遠低于允許范圍，同時電壓波動很大，電網普遍頻繁出現過負荷現象，洗衣機、空調器、電視機等非照明負荷難以正常工作，并對電器設備造成巨大危害。同時，由于新增電氣負荷大量采用電動機、壓縮機等旋轉設備和電力電子裝置，對無功功率需求很大，并產生大量高次諧波電流，因而導致低壓線路損耗顯著增大，整個電網的功率因數低，供電電壓波動很大。

解決上述低電壓及電壓波動大的問題的最佳方案是，在配電網上，直接加裝供電電壓穩定裝置。為低壓電網加裝電壓自動調節裝置，可實時自動調節供電電壓，使其穩定于標準值，可向用電設備直接提供無功，提高配電網實際輸電容量；提高供電變壓器運行安全性；大幅度改善由于高壓線路雷擊、瞬間短路、過負荷等原因造成的電壓閃變等異常情況，保護用電設備的安全。

中國專利CN204360256U公開了一種無觸點交流穩壓器，其采用多繞組變壓器及多路晶閘管切換開關來實現穩壓功能。該技術為有級調壓，同時為實現級差不至于過大，需要很多路晶閘管切換開關，電路復雜，成本高，同時由于晶閘管開關切換速度慢，最快僅為10mS，對于電網的快速電壓波動無能為力。尤其是，當其調節輸出電壓在高位時，如果電網電壓發生快速躍升，其輸出電壓則會因為響應速度慢而產生過電壓，危害用電設備安全。

發明內容

本發明的目的是設計一種交流調壓裝置及控制方法，可有效穩定電網供電電壓，可實現電能雙向傳輸，其具有響應速度快，成本低，可靠性高，維護方便、效率高。

本發明的一種交流調壓裝置，包括：

連接電網的輸入端（Ui1、Ui2），接入交流電網電壓；

還包括上端電容（3）及下端電容（4），所述上端電容（3）、電容下端（4）串聯連接，其兩個端點分別與輸入端（Ui1、Ui2）連接，用于濾除電網電壓電流高頻成份，穩定輸入電壓；

還包括上橋臂（1），其與上端電容（3）并聯連接，用于輸入、輸出之間的電壓電流變換，并可實現電能雙向流動；

還包括下橋臂（2），其與下端電容（4）并聯連接，用于輸入、輸出之間的電壓電流變換，并可實現電能雙向流動；

還包括輸出端（Uo1、Uo2），分別與上橋臂（1）、下橋臂（2）連接，作為本裝置的電壓輸出端口。

本發明的一種交流調壓裝置，還包括一個輸入電感（5），其串聯在電網輸入端，用于濾除電網電流的高頻成份；還包括一個輸出電感（6），其串聯在本裝置的輸出端，用于濾除輸出電壓、電流的高頻成份。

本發明的一種交流調壓裝置，所述的上橋臂（1）及下橋臂（2）分別包括兩個正向串聯連接的上管（7）及下管（8）、上管（10）及下管（9），形成兩個由半導體開關器件組成的橋臂，每個橋臂的兩個端點分別與所述上端電容（3）及下端電容（4）并聯連接，兩個橋臂中點分別作為所述裝置的兩個輸出端（Uo1、Uo2）、或者經過所述輸出電感（6）輸出，所述半導體開關器件是逆導型IGBT、MOSFET、IGCT等功率半導體的一種；所述的上橋臂（1）及下橋臂（2）用于輸入、輸出之間的電壓電流變換，并可實現電能雙向流動。