[发明专利]用于三相电源系统的动态电压补偿器

说明书

技术领域

本发明涉及配电系统供电领域，具体涉及在三相电源供电系统中利用动态电压恢复器来补偿电压波动。

背景技术

近年来，随着敏感电源电子设备在过程控制和自动化领域中应用的激增，电源质量问题引起了越来越多的关注。这是由于电源质量问题会导致过程中断，并对产业用户产生巨大的经济损失。电压波动被认为是能够影响配电系统供电质量的其中一个最具破坏性的电源质量问题。串联用户电源补偿法(Series Custom Power Compensation)由于其快速的响应和高可靠性，被认为是提高电源质量的有希望且有效的方法。例如，采用这种方法的一种设备是动态电压恢复器(DVR)，它可以通过向下游敏感负载注入能量来减小源侧电压波动的影响。

在单相系统中使用的典型DVR硬件结构如图1所示。

如图1所示，DVR主要由下列几部分构成：

电压源逆变器(VSC)：以脉宽调制(PWM)或其他方式控制的VSC是DVR的最重要组成部分，它是用来通过在脉宽调制反相器中利用功率电力电子器件(如IGBT，MOEFET等)来合成注入电压。在本专利中列出了VSC中的一个典型结构：三个单相全桥VSC，它包括四个IGBT(G)和二极管(D)对。此专利也可以利用在其他形式结构的VSC中。

能量存储器：VSC的直流端将连接到能量源或适当容量的能量存储器设备。存储设备将为VSC提供必要的能量，并可以产生注入的电压。此能量储存器既可以为三相共用一个，也可以每相各有一个。此能量存储器可以是电池，大容量电容等能量储存器件。

隔离变压器：包含隔离变压器的目的是提升由VSC产生的注入电压，并将该注入电压耦合到馈送电路中。升压变压器的线圈比经过了仔细选择，使得VSC能够以最小的DC连接电压来补偿电压骤降。在某些DVR设计中，此隔离变压器也可省略。

谐波滤波器：由于VSC的高开关频率使得PWM控制的VSC的输出将包含大量的高阶谐波。因此，有必要使用谐波滤波系统从而在隔离变压器的原边提供干净的注入电压。通常，滤波器系统由L-C部分构成，滤波器元件的值将取决于VSC产生的高频谐波电压的频率。

在该图中，V_S和V_L分别表示DVR的源侧和负载侧上的电压。这些量是易于测量的。利用安装在受保护的负载及其源总线之间的DVR，可以使来自DVR的注入电压V_inj抵消在V_S中出现的电压波动，以保证高质量的负载电压。

对于在三相三线或四线系统中应用的DVR，如果仅仅考虑其硬件结构而不考虑它们可能同时共享一个公共的能量存储器的话，实际上可以将其看作是三个单相DVR的组合。三相DVR硬件结构如图2所示。在图2中，源侧和负载侧之间连接有旁路开关，用于选择是否接入DVR。

在图2中，清楚地示出了三相DVR用于监测源侧相电压一旦在系统中出现电压波动，DVR则将电压分量注入到每个相，以便将负载侧相电压恢复到标称电平，这可以描述为：

V→La=V→Sa+V→inja]]>