[发明专利]超级电容储能型电能质量补偿器

摘要

一种超级电容储能型电能质量补偿器，系统结构包括补偿变压器、串联补偿器、并联补偿器、超级电容器组、限流电路、双向DC/DC斩波电路、信号采样电路、控制电路、驱动电路、人机界面以及相应辅助电路，形成三相三线制拓扑结构。本发明利用超级电容器功率密度大、充放电速度快和循环寿命长的优良特性，与双向DC/DC电路配合构成储能控制系统，在工作中起功率调节作用，稳定直流母线电压；本发明兼具动态电压恢复、有源滤波和无功补偿的功能，能够保证负载得到额定、正弦电压，电网电流为与电压基波正序有功分量同向(单位功率因数)的正弦电流，综合提高电能质量。无论对于公共电网还是用户来说，都具有积极的推广应用价值。

主权项

一种超级电容储能型电能质量补偿器，该电能质量补偿器包括：并联补偿器：与电网电源并联连接，由并联变流器(PVSI)、第一滤波电感(L1)和第一滤波电容(C1)组成，用于产生电流补偿量，其中并联变流器三相交流侧依次经第一滤波电感、第五接触器的常开触点(K5)和第一滤波电容串联后并接于电网电源三相进线端，直流侧接直流母线；其特征在于该电能质量补偿器还包括：串联补偿器：由串联变流器(SVSI)、第二滤波电感(L2)和第二滤波电容(C2)组成，用于产生电压补偿量；其中串联变流器交流侧经第二滤波电感和第二滤波电容后接至补偿变压器(TS)原边，直流侧与直流母线并联；所述的串、并联变流器直流侧共用直流母线，且所述串、并联变流器皆为由六组绝缘栅双极型晶体管(IGBT)反并联二极管模块构成的三相全控桥，采用高频PWM控制技术，具有双向四象限工作特性；补偿变压器：采用三个独立的单相变压器或采用三相耦合的三相变压器，串接于交流电网电源和非线性负载之间，副边采用星型接法，用于将串联补偿器输出的补偿电压按其变比叠加到电网电源电压上；超级电容器组(CS)：作为能量存储装置，经第二限流电路和双向DC/DC斩波电路后与直流母线并联连接，用于调节有功功率；双向DC/DC斩波电路：由两个绝缘栅双极型晶体管反并联二极管构成的模块、储能电感(L)和直流母线电容器(CF)组成，输入端经第二限流电路接超级电容器组两端，输出端并接于直流母线上，用于超级电容器组端电压的变换；第一限流电路：由并联在第一滤波电感(L1)上的第一限流电阻(R1)和第四接触器的常开触点(K4)串联组成，用于对直流母线电容器和超级电容器组预充电开始阶段限制充电电流；第二限流电路：由第二限流电阻(RS)和限流电感(LS)串联后再与第六接触器的常开触点(K6)并联组成，用于限制超级电容器组的充电电流和过电压；信号采样电路：包括信号采集电路和信号调理电路，其中，信号采集电路分电压信号采集电路和电流信号采集电路，用于将被测电压或电流信号转换为(-5V，+5V)之间的电压信号；信号调理电路用于将信号采集电路中的霍尔传感器输出的范围为(-5V，+5V)的电压信号转换为控制芯片DSP可接受的(-3V，+3V)范围内的电压信号；控制电路：以双DSP为控制核心，工作在主从模式，DSP芯片之间具有数据通讯功能；驱动电路：由专用的IGBT驱动模块组成，用于隔离放大PWM信号以驱动装置中IGBT的开通和关断；人机界面：采用按钮和液晶显示器的组合或者采用触摸屏，用于完成人机信息交换。