绕组结构的动态电压恢复器及其控制方法转让专利
申请号 : CN202010223078.5
文献号 : CN111416362B
文献日 : 2022-01-21
发明人 : 刘水 , 林杰欢 , 梅成林 , 马明 , 朱晓锋 , 卫才猛 , 郭琳
申请人 : 广东电网有限责任公司 , 广东电网有限责任公司惠州供电局
摘要 :
权利要求 :
1.一种绕组结构的动态电压恢复器,应用于电力系统上,该电力系统包括负载和给所述负载供电的交流电以及连接在所述负载和所述交流电之间的绕组结构的动态电压恢复器,其特征在于,该绕组结构的动态电压恢复器包括变压器以及与所述变压器连接的两组补偿模块;
所述补偿模块用于给所述负载提供补偿电压,每组所述补偿模块包括补偿电源、与补偿电源连接的逆变器和与所述逆变器输出端连接的滤波电路,所述滤波电路与所述变压器连接;
两组所述补偿模块分别为第一补偿模块和第二补偿模块;所述第一补偿模块包括第一补偿电源、第一逆变器和第一滤波电路;所述第二补偿模块包括第二补偿电源、第二逆变器和第二滤波电路;其中,当所述第一补偿模块出现故障时,所述第一逆变器的输出端短接,所述第二补偿模块给所述负载提供补偿电压;当所述第二补偿模块出现故障时,所述第二逆变器的输出端短接,所述第一补偿模块给所述负载提供补偿电压;所述第一逆变器与所述第二逆变器串联连接;
所述补偿模块提供补偿电压的电压空间矢量Vref,Vref=Vs1‑Vs2,其中,Vs1和Vs2分别为第一逆变器和第二逆变器产生的空间电压矢量。
2.根据权利要求1所述的绕组结构的动态电压恢复器,其特征在于,所述第一逆变器和所述第二逆变器均为二电平逆变器或三电平逆变器;或者所述第一逆变器为三电平逆变器,所述第二逆变器为二电平逆变器;或者所述第一逆变器为二电平逆变器,所述第二逆变器为三电平逆变器。
3.根据权利要求1所述的绕组结构的动态电压恢复器,其特征在于,所述变压器上设置有三个输入端、三个第一连接端、三个第二连接端和三个输出端,三个所述输入端与所述交流电连接,三个所述第一连接端与所述第一逆变器的输出端连接,三个所述第二连接端与所述第二逆变器的输出端连接,三个所述输出端分别与所述负载的三相连接。
4.根据权利要求1所述的绕组结构的动态电压恢复器,其特征在于,所述逆变器为三相全桥结构或三相四桥臂结构的逆变器。
5.根据权利要求1所述的绕组结构的动态电压恢复器,其特征在于,所述滤波电路包括滤波电感和滤波电容。
6.根据权利要求1所述的绕组结构的动态电压恢复器,其特征在于,所述补偿电源为铅酸蓄电池组或带充电的电池组。
7.一种绕组结构的动态电压恢复器,应用于电力系统上,该电力系统包括负载和给所述负载供电的交流电以及连接在所述负载和所述交流电之间的绕组结构的动态电压恢复器,其特征在于,该绕组结构的动态电压恢复器包括变压器以及与所述变压器连接的补偿模块;
所述补偿模块用于给所述负载提供补偿电压,所述补偿模块包括补偿电源、分别与补偿电源连接的第一逆变器和第二逆变器,所述第一逆变器的输出端与所述第二逆变器的输出端之间连接有滤波电路,所述滤波电路与所述变压器连接,所述第一逆变器和所述第二逆变器串联连接;
所述补偿模块提供补偿电压的电压空间矢量Vref,Vref=Vs1‑Vs2,其中,Vs1和Vs2分别为第一逆变器和第二逆变器产生的空间电压矢量。
8.一种基于权利要求1‑7任意一项所述绕组结构的动态电压恢复器的控制方法,其特征在于,包括:
若交流电供电电压出现突变,两组补偿模块给负载提供补偿电压;
若其中一组所述补偿模块无法给所述负载提供补偿电压,另一组所述补偿模块给所述负载提供补偿电压。
9.根据权利要求8所述的绕组结构的动态电压恢复器的控制方法,其特征在于,该绕组结构的动态电压恢复器的控制方法还包括:若所述交流电供电电压出现突变,控制两组所述补偿模块独立给所述负载的三相提供补偿电压。
说明书 :
绕组结构的动态电压恢复器及其控制方法
技术领域
背景技术
运行,重则毁坏负载,甚至会使电网供电系统奔溃。
年停电及电能质量造成的损失在百亿美元,单是化工行业的一次电压跌落所造成的损失在
50万美元。
的大量产品出现质量问题而报废,而且可能引起控制器控制程序紊乱,生成模具的损坏,从
而导致每次停电造成的损失按近百万元会造成巨大的经济损失。
待解决的重要技术问题。
发明内容
复器,该绕组结构的动态电压恢复器包括变压器以及与所述变压器连接的两组补偿模块;
压器连接。
输出端短接,所述第一补偿模块给所述负载提供补偿电压;
变器为二电平逆变器,所述第二逆变器为三电平逆变器。
输出端连接,三个所述第二连接端与所述第二逆变器的输出端连接,三个所述输出端分别
与所述负载的三相连接。
的动态电压恢复器,该绕组结构的动态电压恢复器包括变压器以及与所述变压器连接的补
偿模块;
的输出端之间连接有滤波电路,所述滤波电路与所述变压器连接,所述第一逆变器和所述
第二逆变器串联连接。
侧电网电压稳定,确保负载的持续稳定工作,避免交流电电压波动带来的负面损失,解决了
现有电网电压发生突变,配电线路的电压不稳定导致无法给负载稳定供电的技术问题。该
供电控制电路可应用在高精度负载供电或者电网电能质量较差的应用场合,使用范围广;
面损失,解决了现有电网电压发生突变,配电线路的电压不稳定导致无法给负载稳定供电
的技术问题。该绕组结构的动态电压恢复器的控制方法还可以通过控制两组补偿模块独立
给负载的三相提供补偿电压,实现不平衡负载的电压补偿;也可以通过容错方式控制补偿
模块给负载提供补偿电压,提高该绕组结构的动态电压恢复器的可靠性。
附图说明
发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可
以根据这些附图获得其它的附图。
具体实施方式
的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而非全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域
普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护
的范围。
行。
业大量发展,全部生产线的自动化程度很高,采用了大量的PLC控制器,因每次电压波动,不
仅当时在生产线的大量产品出现质量问题而报废,而且可能引起控制程序紊乱,模具损坏,
重新启动整条生产线也至少需要半个小时,每次停电造成的损失按近百万元会造成巨大的
经济损失。
线路注入幅值、相位可控的串联补偿电压,能够实现负载侧电网电压稳定,用于解决现有电
网电压发生突变,配电线路的电压不稳定导致无法给负载稳定供电的技术问题。
的绕组结构的动态电压恢复器30,该绕组结构的动态电压恢复器30包括变压器TR1以及与
变压器TR1连接的两组补偿模块31;
偿电压,能够实现负载侧电网电压稳定,确保负载的持续稳定工作,避免交流电电压波动带
来的负面损失,解决了现有电网电压发生突变,配电线路的电压不稳定导致无法给负载稳
定供电的技术问题。该供电控制电路可应用在高精度负载供电或者电网电能质量较差的应
用场合,使用范围广。
逆变器INV2串联连接。其中,当第一补偿模块出现故障时,第一逆变器INV1的输出端短接,
第二补偿模块给负载2提供补偿电压;当第二补偿模块出现故障时,第二逆变器INV2的输出
端短接,第一补偿模块给负载20提供补偿电压。在本实施例中,具体地,当第一逆变器INV1
故障时,封锁第一逆变器INV1全部脉冲,即是将第一逆变器INV1输出端的a1、b1、c1短接一
起,此时第二逆变器INV2独立工作,进行给负载20提供电压补偿;当第二逆变器INV2故障
时,封锁第二逆变器INV2全部脉冲,即是将第二逆变器INV2的输出端a2、b2、c2短接一起,此
时第一逆变器INV1独立工作,进行给负载20提供电压补偿。从而使得该绕组结构的动态电
压恢复器30具备容错能力。
变器INV1为二电平逆变器,第二逆变器INV2为三电平逆变器。
下计算公式可以得到两组补偿模块31给负载20提供补充电压的电压值,公式如下:
感的电流、滤波电容的电流和负载的电流,逆变器输出电压为Vi,Vi是由第一逆变器INV1和
第二逆变器INV2的电压Vx1、Vx2共同构成。在本实施例,变压器TR1上设置有三个输入端、三
个第一连接端、三个第二连接端和三个输出端,三个输入端与交流电10连接,三个第一连接
端分别与第一逆变器INV1的输出端a1、b1、c1连接,三个第二连接端分别与第二逆变器INV
的输出端a2、b2、c2连接,三个输出端分别与负载20的三相连接。由于负载20具有三相,补偿
模块31既可以实现负载20的电压三相平衡波动补偿,又可以实现负载20的三相不平衡波动
补偿。
和第二逆变器INV2产生的空间电压矢量。其中,如图4所示第一逆变器INV1或第二逆变器
INV2三电平空间矢量图,其为单独逆变器作用时空间矢量分布,包括长矢量(幅值2Vdc/3)、
中矢量(幅值 )、小矢量(幅值Vdc/3)和零矢量(幅值0)。将两组逆变器开关矢量进行
排列组合叠加后即可以得到绕组的动态电压恢复器30的空间矢量图,如图5所示。从图5中
可知,当第一逆变器INV1发出矢量Vs1为NOP(空间位置矢量)时,逆变器2发出矢量Vs2为ONN
或POO,将Vs1和Vs2叠加后得到空间矢量Vref,实现对空间矢量分布的扩展。
本矢量,每相桥臂(每相桥臂三种电平)都可以实现3中工作状态,分别输出+Vdc/2、0、‑Vdc/
2,故共有36=729种开关组合,要多于五电平的53=125中开关组。
可靠性,也使得,提高逆变器输出电平数量,在相同滤波器参数条件下,提升该绕组结构的
动态电压恢复器补偿电压精度,降低谐波含量。
之间的绕组结构的动态电压恢复器30,该绕组结构的动态电压恢复器30包括变压器以及与
变压器连接的补偿模块31;
INV2的输出端之间连接有滤波电路,滤波电路与变压器TR1连接,第一逆变器INV1和第二逆
变器INV2串联连接。
结构的动态电压恢复器不可以注入零序电压同独立直流母线,起直流电压利用率相对较
低。实施例二中的绕组结构的动态电压恢复器因为采用同一组电池组BAT1供电,在输出相
同交流电压等级下,电池电压等级比独立直流母线直流电压等级高。实施例二中的绕组结
构的动态电压恢复器中的第一逆变器INV1和第二逆变器INV2共用一个补偿电源BAT,其他
的电子元件结构及连接关系与实施例一的相同或相似,因此在本实施例一中不在一一阐
述。
态电压恢复器的可靠性。
实施例中不在一一描述了。
定工作,避免交流电电压波动带来的负面损失,解决了现有电网电压发生突变,配电线路的
电压不稳定导致无法给负载稳定供电的技术问题。该绕组结构的动态电压恢复器的控制方
法还可以通过控制两组补偿模块独立给负载的三相提供补偿电压,实现不平衡负载的电压
补偿;也可以通过容错方式控制补偿模块给负载提供补偿电压,提高该绕组结构的动态电
压恢复器的可靠性。
划分,仅仅为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式,例如多个单元或组件
可以结合或者可以集成到另一个系统,或一些特征可以忽略,或不执行。另一点,所显示或
讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口,装置或单元的间接耦
合或通信连接,可以是电性,机械或其它的形式。
网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目
的。
元既可以采用硬件的形式实现,也可以采用软件功能单元的形式实现。
述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些
修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。