[发明专利]一种超级电容动态电压恢复系统和电源系统

说明书

技术领域

本发明涉及电气技术，具体涉及一种超级电容动态电压恢复系统和电源系统。

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活息息相关的重要因素，随着工业发展对生产提出的要求，对电能质量的要求也越来越高，电网电压瞬间骤升、骤降和闪变频繁发生，对这些精密设备和仪器的运行精度和使用安全构成很大的威胁。

动态电压恢复器（Dynamic Voltage Restorer，简称DVR）就是连接在各种精密设备和仪器前端，用于检测和解决各种瞬态电能质量，该装置在检测到电压跌落时，快速将补偿电压叠加到主回路，达到“恢复”电压的目的，从而保证各种精密设备和仪器的工作电压稳定。

传统的动态电压恢复器中，其储能装置采用的基本是蓄电池储能、飞轮储能和超导储能，其中，蓄电池不能提供较大的功率，不能实时满足DVR在电压补偿时瞬时释放较大功率的需求；飞轮储能能够提供较高的功率，但是用增大飞轮转动惯量的方法来增加飞轮的动能是有限的；超导储能虽然能够在短时间内提供非常大的功率，但是超导材料的临界温度低、材料价格高的缺陷给超导储能的应用带来一定的限制。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种超级电容的动态电压恢复系统，来优化动态电压恢复设备的性能。

一方面，本发明提供了一种超级电容动态电压恢复系统，包括电源、动态电压恢复器和负载，其中，所述动态电压恢复器包括储能模块、逆变模块、滤波模块、控制电路以及保护电路，

所述储能模块包括超级电容单元和直流储能单元，通过电子开关与电源连接，用于存储补偿电能；

所述逆变模块，与所述储能模块并联连接，用于从储能模块获取补偿电压并输出；

所述滤波模块，与逆变模块并联连接，用于滤除逆变模块输出的补偿电压中的高次谐波；

所述控制电路包括第一DSP控制模块和第二DSP控制模块，所述控制电路的输入端与储能模块并联连接，输出端与逆变模块连接，其中，所述第一DSP控制模块用于对储能模块电路中的电压和电流信号进行实时检测与分析，所述第二DSP控制模块用于实时显示电压和电流信号的状态，并将所述电压和电流信号的状态反馈给所述逆变模块；

所述保护电路，所述保护电路的输入端与滤波模块连接，同时与电源和负载组成的电力系统连接，输出端与逆变模块连接，用于对动态电压恢复器进行保护。

进一步地，所述逆变模块采用三单相H桥作为主电路拓扑结构，其中，所述三单相H桥包括12只功率开关管和二极管对。

进一步地，所述超级电容单元包括至少一个超级电容器，其中，所述至少一个超级电容器通过串联和/或并联后形成阵列。

进一步地，所述储能模块还包括蓄电池，用于提供补偿电能。

进一步地，所述动态电压恢复器还包括机械旁路开关、固态旁路开关及并网开关，

所述机械旁路开关连接在电源与负载之间，由机械开关构成；

所述并网开关分别连接在动态电压恢复器与电源之间以及动态电压恢复器与负载之间，由机械开关构成；

所述固态旁路开关连接在两个并网开关之间，并与动态电压恢复器并联连接，由可控电力电子开关构成。

进一步地，所述机械开关是断路器或接触器中的其中一种。

进一步地，所述电力电子开关是IGBT或者MOSFET。

进一步地，所述动态电压恢复器还包括耦合变压器，所述耦合变压器的副边与滤波模块并联连接，原边接入电源和负载组成的电力系统。

另一方面，本发明提供了一种电源系统，包括本发明任意实施例提供的超级电容动态电压恢复系统，所述电源系统为三相三线电源系统或者三相四线电源系统。

本发明实施例提供的超级电容动态电压恢复系统，通过采用超级电容器作为超级电容动态电压恢复器的储能设备，通过采用双DSP控制模块对所述超级电容动态电压恢复器进行控制，其中，第一DSP控制模块用于对电压和电流信号进行实时检测与分析，第二DSP控制模块用于实时对电压和电流信号状态进行显示，并将电压和电流检测信息反馈到逆变模块，逆变模块快速响应反馈信息启动补偿，产生一个幅值和相角可调的电压，与系统电压叠加后，使得负荷端电压不受影响。由此，使得超级电容动态电压恢复系统具有响应速度快、储存容量大、节能效果好、实时性强的有益效果。

附图说明