[发明专利]一种电网电压恢复装置及其控制方法

说明书

本发明涉及智能电网领域，具体涉及一种电网电压恢复装置及其控制方法，其在供电电源跌落或中断时，能通过该电压恢复装置的两组电压源换流器，第一电源侧电压源换流器和第二电源侧电压源换流器分别从主供电源或备用电源取得充电电源，保证直流系统能够稳定运行。该电压恢复装置不仅能够实现任意跌落深度的电压暂降补偿，而且可以解决长时间电压中断问题，解决了传统DVR和SSTS设备供电时间短或切换过渡时间过长等问题。

技术领域

本发明属于智能电网领域，特别涉及一种电网电压恢复装置及其控制方法。

背景技术

随着现代化加工工艺精密度的越来越高，特别是在芯片加工、汽车制造、PLC控制、精密仪器等敏感负荷日益增加，电网电压暂降和中断的危害问题变得越来越突出。电压暂降、中断会导致敏感负荷发生故障、停运、损坏等种种问题，给企业带来巨大经济损失。按照电气与电子工程师协会IEEE的定义，电压暂降是指工频条件下电压均方根值减小到0.1～0.9pu额定电压之间、持续时间为0.5周波(以我国工频50HZ算，1周波是20ms)至1min的短时间电压变动现象。电压中断则是指电压跌落至0.1pu额定电压以内。对于敏感负荷，电压暂降、中断的时间越长，深度越大，对设备的危害就越严重。

在现有技术中，普遍是通过动态电压恢复器(DVR)和固态双路电源切换开关(SSTS)来解决系统电压暂降和供电中断问题，提高供电可靠性，但是都存在一定的问题和不足之处。

动态电压恢复器(DVR)串联在电源和敏感负荷之间，系统电压正常时，DVR旁路；系统电压跌落或短时中断时，DVR以ms级的速度断开电源并由自身储能电源为负荷供电，保证负荷供电的连续性。其主要缺点是补偿时间短，即使采用超级电容，在大功率应用场合，其供电时间也仅为几百ms或数s，对长时间的暂降或电压中断无能为力，如果要长时间供电则需匹配超大容量蓄电池和大功率散热系统，经济效益直线下降。

固态双路电源切换开关(SSTS)由晶闸管阀组和快速机械开关构成，检测到电压暂降或中断后，SSTS快速开关和阀体按照既定逻辑动作，实现两路电源的切换，在一定程度上缓解电压暂降和中断问题。SSTS控制逻辑复杂，切换速度慢，即使采用快速机械开关，其响应速度也很难做到15ms以内，对于很多敏感负荷来说，如此长切换时间已经产生难以挽回的经济损失，另外，SSTS装置对两路电源的要求很高，既要求两路相互独立，又要求幅值、相位差尽量小，一般配电网络很难得到同时满足上述苛刻要求的两路电源。受限于上述缺点和不足，SSTS装置目前工程应用较少。

因此，为了适应智能电网的发展需要，有必要提出一种电压恢复装置能够保证供电可靠性、避免电压暂降、中断对敏感负荷的影响。

发明内容

本发明提出一种电网电压恢复装置及其控制方法，其在供电电源跌落或中断时，能通过该电压恢复装置的两组电压源换流器，第一电源侧电压源换流器和第二电源侧电压源换流器分别从主供电源或备用电源取得充电电源，保证直流系统能够稳定运行。该电压恢复装置不仅能够实现任意跌落深度的电压暂降补偿，而且可以解决长时间电压中断问题，解决了传统DVR和SSTS设备供电时间短或切换过渡时间过长等问题。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种电网电压恢复装置，该电压恢复装置为三相低压设备，采用第一电源和第二电源双路电源供电，输出侧为三相敏感负荷，其包括主回路以及控制回路；其中所述主回路包括第一电源侧晶闸管旁路阀(10)、第二电源侧晶闸管旁路阀(11)、第一电源侧电压源换流器的电抗器(12)、第一电源侧电压源换流器VSC1(13)、第二电源侧电压源换流器的电抗器(14)、第二电源侧电压源换流器VSC2(15)、直流正极母线(16)、直流负极母线(17)、直流支撑电容器(18)、负荷侧电压源换流器VSC3(19)、负荷侧电压源换流器的电抗器(20)；所述控制回路包括多路交直流电压信号检测单元(21)、交流电流信号检测单元(22)、第一状态控制开关K1(23)、第二状态控制开关K2(24)、第三状态控制开关K3(25)、逻辑控制及信号调制系统(26)。