[实用新型]一种兼顾电压支撑及故障限流的电力电子系统有效
申请号: | 201220463194.5 | 申请日: | 2012-09-12 |
公开(公告)号: | CN202797977U | 公开(公告)日: | 2013-03-13 |
发明(设计)人: | 涂春鸣;帅智康;盘宏斌;蒋玲;张杨;肖凡;姚鹏;楚烺;戴晓宗 | 申请(专利权)人: | 湖南大学 |
主分类号: | H02J3/12 | 分类号: | H02J3/12;H02H9/02 |
代理公司: | 长沙正奇专利事务所有限责任公司 43113 | 代理人: | 马强 |
地址: | 410082 湖*** | 国省代码: | 湖南;43 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 兼顾 电压 支撑 故障 限流 电力 电子 系统 | ||
技术领域
本实用新型涉及一种兼顾电压支撑及故障限流的高效电力电子系统。
背景技术
随着电力系统规模的逐渐扩大以及电力设备使用的日益普及,电能已经成为与人类生产生活息息相关的重要因素。而且随着电力用户对电能的依赖程度的加深,以及工业发展对生产提出的要求,对于电能质量的关注也逐渐受到越来越多的重视。在诸多的电能质量问题中,电压凹陷是发生最为频繁、损失最为严重的。这种故障可能造成电力系统中的供变电设备、用电设备的损坏,危及电力系统正常安全稳定运行,影响用户的正常生产、生活活动。为解决这一问题,对抑制电压凹陷的装置提出了更高的要求:能够补偿电网的电压凹陷的同时还能快速限制短路电流。而现有的一些装置存在不足:对于电压凹陷问题目前常采用的是动态电压恢复器DVR,单独使用的DVR有串联型和串并联混合型的。虽然该装置能有效的补偿电压波动,但是对于串联型的DVR,其补偿跌落电压持续的时间受到直流储能装置的容量限制,而对于串并联型的DVR,其造价较高而且占地面积大。并且当负载侧发生短路的时候,两种型式的DVR都不能有效的抑制短路电流。如图1所示为并联型的DVR,其工作原理为:当电网侧电压 发生电压暂将时,DVR向线路中注入一个幅值、相位可控的补偿电压,以保证负荷电压稳定。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是,针对现有技术不足,提供一种兼顾电压支撑及故障限流的电力电子系统,降低低压配电网的电能损耗和装置成本,实现经济和效果上的最优化。
为解决上述技术问题,本实用新型所采用的技术方案是:一种兼顾电压支撑及故障限流的电力电子系统,包括兼顾电压支撑及故障限流的电力电子系统,所述兼顾电压支撑及故障限流的电力电子系统包括电源、耦合变压器、开关管、动态电压恢复器、短路电流检测电路、控制器、限流电感、负载,所述动态电压恢复器包括依次连接的整流桥、逆变桥和滤波装置,整流桥与电源连接,电源通过限流电感与负载连接,限流电感并接入耦合变压器原边,耦合变压器通过开关管与滤波装置连接,控制器控制整流桥和逆变桥的开关管,短路电流检测电路通过驱动电路与耦合变压器、滤波装置之间的开关管连接。
该电力电子系统的控制方法为:
1)检测电源电压和电流、逆变桥直流侧电容电压、负载侧电流、动态电压恢复器输出补偿电压以及动态电压恢复器的输入电流瞬时值;
2)根据检测到的负载侧电流值,短路电流检测电路判断负载侧是否出现短路故障,并输出相应的开关信号;如果负载侧出现短路,短路电流检测电路输出低电平,即为0,则第一驱动电路使动态电压恢复器与耦合变压器副边之间的开关管全部断开,同时第二驱动电路使动态电压恢复器的整流桥部分的开关管全部关断,第三驱动电路使逆变桥部分的开关管全部断开,动态电压恢复器完全退出运行;如果负载侧出现电压波动故障,短路电流检测电路输出高电平,即为1,则第一驱动电路使动态电压恢复器与耦合变压器副边之间的开关管全部导通,第二驱动电路和第三驱动电路使动态电压恢复器工作在电压补偿状态,动态电压恢复器投入运行,进入3);
3)根据采样电压值、、和电流值、,按照专家推理判断的规则,确定动态电压恢复器的补偿电压值,通过控制器给动态电压恢复器工作信号,同时提供动态电压恢复器的补偿电压给定值,动态电压恢复器根据其给定的参考信号值,由第二驱动电路和第三驱动电路产生PWM信号给整流桥和逆变桥,同时将直流侧电容电压反馈回来,形成电压内环反馈,将逆变桥输出的电压反馈回来,形成独立的外环电压反馈。
通过动态电压恢复器及故障限流器(限流电感和与耦合变压器串联的开关管)的共同作用,实现了电压实时补偿和快速限流性能。
本实用新型的工作原理为:所述兼顾电压支撑及故障限流的高效电力电子系统包括动态电压恢复器DVR和故障限流器FCL。根据系统实时数据,由专家推理判断单元来得出DVR要补偿的电压和限制的短路电流信号的控制模式等决策信息。由驱动电路的智能处理级(PI)控制器和比较模块发出的PWM信号对执行级的整流桥和电压型逆变桥进行控制;当发生短路时,工作于FCL模式,当负载正常运行或发生电压波动时,工作于DVR模式。
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