[发明专利]基于功率单元级联的10kV动态电压恢复器

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统与电力电子技术中的动态电压恢复器(DynamicVoltage Restorer，DVR)，特别是涉及一种基于功率单元级联的10kV动态电压恢复器。

背景技术

随着电子信息技术的飞速发展，企业中广泛应用的自动生产线、精密加工机械、计算机系统等先进设备对电能质量的要求越来越高。电网电压的暂降或突升会使这些企业用户遭受重大损失。在电网电压发生暂降或突升时，动态电压恢复器(DVR)通过向配电系统中串入一个电压源来保障用户端的电压质量。

10kV动态电压恢复器通常由储能装置、逆变装置、并网装置等构成。其中储能装置的构成和逆变装置的拓扑结构是10kV动态电压恢复器设计中的重点。常见的储能装置有超级电容、超导储能、蓄电池、飞轮储能等，受成本及补偿能力等多种因素的制约，这些装置在目前的10kV动态电压恢复器结构中不是非常实用。现有10kV动态电压恢复器的元器件发生故障时，需要停机，然后对设备进行维护，不能实现不停机更换故障的元器件。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于功率单元级联的10kV动态电压恢复器，其能实现不停机更换故障功率单元。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种基于功率单元级联的10kV动态电压恢复器，其特征在于，其包括单输入多输出变压器、三十个功率单元、三十个机械旁路机构、三个LC滤波电路，每个LC滤波电路均由一个电感和一个电容串联组成，单输入多输出变压器将电网电压变换为三十路输出的三相电压，每一路输出电压接至一组功率单元的输入端；十个功率单元为一组，每一组功率单元的输出端级联后经过一个LC滤波电路串入电网，每个功率单元的输出端并联一个机械旁路机构。

优选地，所述功率单元包括第一保险丝、第二保险丝、第三保险丝、第一PWM整流电路、第二PWM整流电路、第三PWM整流电路、直流电容、第一PWM逆变电路、第二PWM逆变电路和电子旁路机构，第一PWM整流电路包括相互串联的第一IGBT管和第二IGBT管，第二PWM整流电路包括相互串联的第三IGBT管和第四IGBT管，第三PWM整流电路包括相互串联的第五IGBT管和第六IGBT管，第一保险丝接在第一IGBT管和第二IGBT管之间，第二保险丝接在第三IGBT管和第四IGBT管之间，第三保险丝接在第五IGBT管和第六IGBT管之间，第一PWM整流电路、第二PWM整流电路、第三PWM整流电路构成三相PWM整流电路，第一PWM逆变电路包括相互串联的第七IGBT管和第八IGBT管，第二PWM逆变电路包括相互串联的第九IGBT管和第十IGBT管，第一PWM逆变电路和第二PWM逆变电路构成单相PWM逆变电路，三相PWM整流电路的六个IGBT管给直流电容充电，直流电容的输出接单相PWM逆变电路，单相PWM逆变电路的输出接至电子旁路机构的两端，电子旁路机构由双向可控硅构成，双向可控硅的输出接到功率单元的输出端。

优选地，所述三相PWM整流电路和直流电容组成功率单元的储能装置。

优选地，所述机械旁路机构由短接铜片、绝缘连杆、连动杆、旋转手柄组成。

本发明的积极进步效果在于：功率单元内部采用常规IGBT管构成PWM整流电路和PWM逆变电路，可以实现能量双向流动，电网电压跌落时，功率单元可以从吸收电网能量，对负载侧电网电压跌落进行补偿；电网电压突升时，功率单元可以从负载侧吸收突升电压，由装置回馈到电网，同时，模块化的设计，提高了10kV动态电压恢复器的可维护性；功率单元输出端级联也可以满足10kV动态电压恢复器的应用要求。功率单元内部三相PWM整流电路能够减少整流单元对电网谐波和功率因素的影响；功率单元内部三相PWM整流电路和直流电容构成的储能装置，能够保证电网电压在一定范围波动时直流电容电压的稳定，提高动态电压恢复器的补偿能力。功率单元内部的双向可控硅构成的电子旁路机构，可以在功率单元出现故障时，让主回路电流经双向可控硅流过，使故障功率单元内的元件脱离主回路，保证系统在1-2个功率单元出现故障时，仍可以正常运行；故障功率单元外部的机械旁路机构可以将故障功率单元脱离系统；电子旁路机构和机械旁路机构的联合作用可以实现故障功率单元的不停机更换，提高了10kV动态电压恢复器的可靠性。

附图说明

图1为本发明基于功率单元级联的10kV动态电压恢复器的原理示意图。

图2为本发明基于功率单元级联的10kV动态电压恢复器中的功率单元的原理示意图。

图3为本发明基于功率单元级联的10kV动态电压恢复器中的功率单元抽屉的原理示意图。

具体实施方式