[发明专利]基于双母线交叉供电的动态电压恢复系统

说明书

本发明公开了一种基于双母线交叉供电的动态电压恢复系统，解决负载侧多敏感负荷同时发生电压暂降故障时暂降补偿困难的问题。本发明采用全桥直流升压电路与级联27电平逆变主电路拓扑结构，直流单元采用超级电容储能与蓄电池组按需供电，减少大电网投入。电压恢复系统通过检测电压暂降幅值大小判断电压暂降与电压中断，确定将何种系统并入电网进行电压补偿。在进行电压中断补偿时基于双母线交叉供电方式，通过控制补偿装置的孤岛与并网运行模式的切换，伴随微网工作在孤岛方式、由孤岛向并网切换运行方式、并网运行方式3种运行模式，实现两段母线交叉供电，确保了微网中敏感负荷供电可靠性。本发明有效补偿电压暂降，改善电能质量。

技术领域

本发明涉及一种基于双母线交叉供电的动态电压恢复系统，属于暂态电能质量扰动信号的分析与治理技术领域。

背景技术

长期以来，供电企业对于电能质量的关注多在电网侧，主要监测指标有电压、频率等，但是在供电企业所提供的合格电能质量中，有时候却因为系统扰动造成的电压暂降等因素不能满足一些特殊企业的要求，一般集中在拥有进口设备或精密仪器的用户和厂家。而目前国家对于电压暂降又未出台明确的标准和要求，所以供电企业对特殊用户的内部用电需求研究较少，这些特殊企业如果想要保证仪器、机器设备的正常运转，往往要自己购置稳压设备或电压恢复装置来维持，但是单体的电压控制或恢复装置的效果往往不尽如人意，无法系统的解决这类用户的困境与难题，这就需要研究更为高效和智能便捷的技术来解决上述问题。

自上世纪80年代开始，电能质量问题已经成为大家彼此共同关注的一个热点问题。电能质量问题被定义为：“任何电能质量问题表现为电压、电流、频率的偏差，导致电力用户设备的损坏或不正常的工作。”

在电能质量问题中，电压问题是一个重要的内容。电压问题主要包含电压的骤升、跌落、闪变、缺口、谐波和中断等多种现象。其中，电压的短时跌落(暂降)或中断一般称之为“晃电”。根据对电压故障的统计分析，在所有的破坏性电压故障中，晃电故障出现的次数最多，达80％左右，造成的损失也最大。目前，解决电压暂降与中断问题的方法主要是在用户侧敏感设备电源入口处，有针对性地安装动态电压恢复器(Dynamic Voltage Restore,DVR)、PQC、UPS等电力电子装置来瞬时补偿电压跌落值，保证用户的正常运行。目前最常用的改善电能质量扰动的有效方法是采用动态电压恢复器(Dynamic Voltage Restore,DVR)。它是一种电压源型电力电子补偿装置，串接于电源和重要负荷之间，具有良好的动态性能。当发生短时电压扰动时，DVR能在很短的时间(几个毫秒)内将故障处电压恢复到正常值。相对于其他几种电能质量治理装置而言，DVR具有更高的灵活性，是最经济、最有效的手段，应用前景非常广阔。但随着用户中敏感设备的增多,多设备同时补偿存在着多补偿器相互配合、相互影响的问题。此时仍然采用分散补偿的电压暂降治理方案，总的投资和损耗将大幅度上升，投资效益降低，电危害改善也有限。并且现在国内外基于电力电子装置解决供电电压质量问题的研究目前主要以单母线供电系统为研究对象。没有综合考虑实际工业现场多为双母线供电的情况，装置的补偿容量和补偿时间均受限。当电网完全断电时，传统DVR并不能解决用户连续生产中断的问题。这样不但造成了很大的经济损失，有时还会对员工的人身安全造成伤害。由此可见，解决晃电问题不仅可以避免生产企业的经济损失，还可以避免由此造成的安全事故，具有重要意义。

因此，采用供电侧集中解决晃电问题可以最大限度地提高所有用户的电能质量。本发明旨在解决电力用户中特殊重要用户的电压暂降的电能质量问题。针对重要用户一般为双段母线供电的方式，且双段母线同时发生电压跌落的概率很小的实际情况，依托先进的电力电子技术，针对特殊用户，研究从电源侧集中治理的抗晃电技术，将晃电故障对用户的扰动降低到最小，以避免用电单位的连续生产过程因晃电而中断，造成重大经济损失甚至安全事故的问题，以提高供电质量并有效应对用电生产企业因电压暂降与中断问题带来的各种经济和安全问题。因此，在双母线供电情况下，在电源侧实现大功率集中补偿的动态电压恢复技术研究具有非常重要的意义。

发明内容