基于AC‑AC变换器的配电网分布式柔性调压拓扑结构制造技术

技术编号:17783103 阅读:36 留言:0更新日期:2018-04-22 13:45
基于AC‑AC变换器的配电网分布式柔性调压拓扑结构属于配电网运行配电调压技术领域,尤其涉及一种基于AC‑AC变换器的配电网分布式柔性调压拓扑结构。本发明专利技术提供一种可保证用户端电压的合格率,提高供电质量基于AC‑AC变换器的配电网分布式柔性调压拓扑结构。本发明专利技术包括工频双分裂变压器、第一双降压/升压型AC‑AC变换器模块、第二双降压/升压型AC‑AC变换器模块、电感L、电容C和旁路开关S,其结构要点工频双分裂变压器第一副边与第一双降压/升压型AC‑AC变换器模块输入端相连,工频双分裂变压器第二副边与第二双降压/升压型AC‑AC变换器模块输入端相连。

【技术实现步骤摘要】
基于AC-AC变换器的配电网分布式柔性调压拓扑结构
本专利技术属于配电网运行配电调压
,尤其涉及一种基于AC-AC变换器的配电网分布式柔性调压拓扑结构。
技术介绍
随着国民经济的快速发展,负荷增长迅速,配电网的电压跌落与电压突升等造成的配电网电能质量变差问题日益突出。电压的跌落与突升会影响用户用电设备的正常工作,尤其工业过程控制、精密仪器以及计算机系统等敏感负荷的安全稳定运行。虽然配电网电压质量问题受到了很大的重视,但是当前在配电网调压的实际应用中,通过无功补偿装置和变压器分接头调压具有电压调节范围有限、适应性差、灵敏度低等问题,无法满足电压实时跟踪补偿的要求,对一些精密仪器、敏感设备并不适用;动态电压调节器虽然可以实现对用电设备电压实时调控的功能,但电压调节范围有限,也做不到深度、长时的电压调节,并且直流储能单元的存在增大了设备体积和成本。基于此,有必要针对目前配电网电压跌落或者突升造成的电能质量问题,提供一种新型的、实用的、高效的、精确稳定的低压配电网电压调控装置。
技术实现思路
本专利技术就是针对上述问题,提供一种可保证用户端电压的合格率,提高供电质量基于AC-AC变换器的配电网分布式柔性调压拓扑结构。为实现上述目的,本专利技术采用如下技术方案,本专利技术包括工频双分裂变压器、第一双降压/升压型AC-AC变换器模块、第二双降压/升压型AC-AC变换器模块、电感L、电容C和旁路开关S,其结构要点工频双分裂变压器第一副边与第一双降压/升压型AC-AC变换器模块输入端相连,工频双分裂变压器第二副边与第二双降压/升压型AC-AC变换器模块输入端相连,第一双降压/升压型AC-AC变换器模块输出端一端通过电感L分别与电容C一端、旁路开关S一端相连,第一双降压/升压型AC-AC变换器模块输出端另一端与第二双降压/升压型AC-AC变换器模块输出端一端相连,第二双降压/升压型AC-AC变换器模块输出端另一端分别与电容C另一端、旁路开关S另一端相连;所述工频双分裂变压器第一副边和第二副边同名端位置不同,第一双降压/升压型AC-AC变换器模块和第二双降压/升压型AC-AC变换器模块输入电压的极性不同。作为一种优选方案,本专利技术所述第一双降压/升压型AC-AC变换器模块包括滤波电感Lf1、电容C1、开关管S1、二极管D1、二极管D2、耦合电感线圈CL1、开关管S2、开关管S3、二极管D3、电容C2、耦合电感线圈CL2、二极管D4、开关管S4;所述第二双降压/升压型AC-AC变换器模块包括滤波电感Lf2、电容C3、开关管S5、二极管D5、二极管D6、耦合电感线圈CL3、开关管S6、开关管S7、二极管D7、电容C4、耦合电感线圈CL4、二极管D8、开关管S8;电感Lf1一端与工频双分裂变压器第一副边一端相连,电感Lf1另一端分别与电容C1一端、开关管S1集电极、二极管D1阴极相连,开关管S1发射极分别与二极管D2阴极、耦合电感线圈CL1第一电感一端相连,耦合电感线圈CL1第一电感另一端分别与耦合电感线圈CL1第二电感一端、电感L相连,耦合电感线圈CL1第二电感另一端分别与开关管S2集电极、二极管D1阳极相连;开关管S2发射极分别与开关管S3发射极、二极管D2阳极、二极管D3阳极、电容C1另一端、电容C2一端相连,开关管S3集电极分别与耦合电感线圈CL2第一电感一端、二极管D4阳极相连,耦合电感线圈CL2第一电感另一端分别与耦合电感线圈CL2第二电感一端、耦合电感线圈CL3第一电感一端、耦合电感线圈CL3第二电感一端相连,耦合电感线圈CL2第二电感另一端分别与二极管D3阴极、开关管S4发射极相连,开关管S4集电极分别与电容C2另一端、二极管D4阴极、工频双分裂变压器第一副边另一端相连;电感Lf2一端与工频双分裂变压器第二副边一端相连,电感Lf2另一端分别与电容C3一端、开关管S5集电极、二极管D5阴极相连,开关管S5发射极分别与二极管D6阴极、耦合电感线圈CL3第一电感另一端相连,耦合电感线圈CL3第二电感另一端分别与开关管S6集电极、二极管D5阳极相连;开关管S6发射极分别与开关管S7发射极、二极管D6阳极、二极管D7阳极、电容C3另一端、电容C4一端相连,开关管S7集电极分别与耦合电感线圈CL4第一电感一端、二极管D8阳极相连,耦合电感线圈CL4第一电感另一端分别与耦合电感线圈CL4第二电感一端、电容C相连,耦合电感线圈CL4第二电感另一端分别与二极管D7阴极、开关管S8发射极相连,开关管S8集电极分别与电容C4另一端、二极管D8阴极、工频双分裂变压器第二副边另一端相连。作为另一种优选方案,本专利技术所述开关管S1、开关管S2、开关管S3、开关管S4、开关管S5、开关管S6、开关管S7、开关管S8采用全控型功率开关管。作为另一种优选方案,本专利技术所述电感Lf1与工频双分裂变压器第一副边的连接端、电感Lf2与工频双分裂变压器第二副边的连接端为异名端。作为另一种优选方案,本专利技术所述电感L采用400μH电感,开关管的频率为20kHz,电容C容值为μF。作为另一种优选方案,本专利技术所述工频双分裂变压器原边、第一副边、第二副边的变比为N1:N2:N3=4:3:1。作为另一种优选方案,本专利技术所述开关管S1、开关管S2、开关管S3、开关管S4、开关管S5、开关管S6、开关管S7、开关管S8均带有反并联二极管。作为另一种优选方案,本专利技术所述全控型功率开关管采用绝缘栅双极晶体管IGBT。作为另一种优选方案,本专利技术所述当电网电压发生波动时,旁路开关S打开,调压装置工作于补偿模式,产生同相位的补偿电压UC,负荷侧电压ULoad等于电网电压Uin与补偿电压UC的代数和;当电网电压未发生波动时,旁路开关S闭合,调压装置工作于旁路模式,此时负荷侧的电压就等于电网电压。其次,本专利技术所述双降压/升压型AC-AC变换器模块采用双调制比单极性脉宽调制,第一双降压/升压型AC-AC变换器模块、第二双降压/升压型AC-AC变换器模块的调制比分别为d1、d2,产生的补偿电压为:当调制比为0时,双降压/升压型AC-AC变换器产生的补偿电压为0;当调制不等于0时,双降压/升压型AC-AC变换器产生补偿电压UC;当电网侧电压发生跌落时,调压装置产生同相位的电压来调节电压,旁路开关S打开,调压装置工作于补偿电压模式;此时,电压峰值检测器采集到的负荷侧峰值电压ULoadm与参考电压峰值Urefm(Urefm等于电网额定电压峰值)进行做差,得到一个差值ΔU,然后经过PI调节器产生相应的占空比,通过DSP分别控制第一双降压/升压型AC-AC变换器模块、第二双降压/升压型AC-AC变换器模块的调制比d1、d2为一个合适的值产生同相位的补偿电压。另外,本专利技术三相电每相串联接入一个基于AC-AC变换器的配电网分布式柔性调压拓扑结构。本专利技术有益效果。本专利技术直接AC-AC变换器的配电网分布式柔性调压拓扑结构,其调压范围大、精度高,并且在不改变现有配电网网架结构的情况下,就可以达到调节配电网电压跌落或者突升的目的,从而保证用户端电压的合格率,提高供电质量。将工频双分裂变压器与2个双降压/升压型AC-AC变换器模块采取串联相耦合的方式,实现了双极性电压AC到AC的单级功率变换。此外,将其串联接入电网本文档来自技高网...
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【技术保护点】
基于AC‑AC变换器的配电网分布式柔性调压拓扑结构,包括工频双分裂变压器、第一双降压/升压型AC‑AC变换器模块、第二双降压/升压型AC‑AC变换器模块、电感L、电容C和旁路开关S,其特征在于工频双分裂变压器第一副边与第一双降压/升压型AC‑AC变换器模块输入端相连,工频双分裂变压器第二副边与第二双降压/升压型AC‑AC变换器模块输入端相连,第一双降压/升压型AC‑AC变换器模块输出端一端通过电感L分别与电容C一端、旁路开关S一端相连,第一双降压/升压型AC‑AC变换器模块输出端另一端与第二双降压/升压型AC‑AC变换器模块输出端一端相连,第二双降压/升压型AC‑AC变换器模块输出端另一端分别与电容C另一端、旁路开关S另一端相连;所述工频双分裂变压器第一副边和第二副边同名端位置不同,第一双降压/升压型AC‑AC变换器模块和第二双降压/升压型AC‑AC变换器模块输入电压的极性不同。

【技术特征摘要】
1.基于AC-AC变换器的配电网分布式柔性调压拓扑结构,包括工频双分裂变压器、第一双降压/升压型AC-AC变换器模块、第二双降压/升压型AC-AC变换器模块、电感L、电容C和旁路开关S,其特征在于工频双分裂变压器第一副边与第一双降压/升压型AC-AC变换器模块输入端相连,工频双分裂变压器第二副边与第二双降压/升压型AC-AC变换器模块输入端相连,第一双降压/升压型AC-AC变换器模块输出端一端通过电感L分别与电容C一端、旁路开关S一端相连,第一双降压/升压型AC-AC变换器模块输出端另一端与第二双降压/升压型AC-AC变换器模块输出端一端相连,第二双降压/升压型AC-AC变换器模块输出端另一端分别与电容C另一端、旁路开关S另一端相连;所述工频双分裂变压器第一副边和第二副边同名端位置不同,第一双降压/升压型AC-AC变换器模块和第二双降压/升压型AC-AC变换器模块输入电压的极性不同。2.根据权利要求1所述基于AC-AC变换器的配电网分布式柔性调压拓扑结构,其特征在于所述第一双降压/升压型AC-AC变换器模块包括滤波电感Lf1、电容C1、开关管S1、二极管D1、二极管D2、耦合电感线圈CL1、开关管S2、开关管S3、二极管D3、电容C2、耦合电感线圈CL2、二极管D4、开关管S4;所述第二双降压/升压型AC-AC变换器模块包括滤波电感Lf2、电容C3、开关管S5、二极管D5、二极管D6、耦合电感线圈CL3、开关管S6、开关管S7、二极管D7、电容C4、耦合电感线圈CL4、二极管D8、开关管S8;电感Lf1一端与工频双分裂变压器第一副边一端相连,电感Lf1另一端分别与电容C1一端、开关管S1集电极、二极管D1阴极相连,开关管S1发射极分别与二极管D2阴极、耦合电感线圈CL1第一电感一端相连,耦合电感线圈CL1第一电感另一端分别与耦合电感线圈CL1第二电感一端、电感L相连,耦合电感线圈CL1第二电感另一端分别与开关管S2集电极、二极管D1阳极相连;开关管S2发射极分别与开关管S3发射极、二极管D2阳极、二极管D3阳极、电容C1另一端、电容C2一端相连,开关管S3集电极分别与耦合电感线圈CL2第一电感一端、二极管D4阳极相连,耦合电感线圈CL2第一电感另一端分别与耦合电感线圈CL2第二电感一端、耦合电感线圈CL3第一电感一端、耦合电感线圈CL3第二电感一端相连,耦合电感线圈CL2第二电感另一端分别与二极管D3阴极、开关管S4发射极相连,开关管S4集电极分别与电容C2另一端、二极管D4阴极、工频双分裂变压器第一副边另一端相连;电感Lf2一端与工频双分裂变压器第二副边一端相连,电感Lf2另一端分别与电容C3一端、开关管S5集电极、二极管D5阴极相连,开关管S5发射极分别与二极管D6阴极、耦合电感线圈CL3第一电感另一端相连,耦合电感线圈CL3第二电感另一端分别与开关管S6集电极、二极管D5阳极相连;开关管S6发射极分别与开关管S7发射极、二极管D6阳极、二极管D7阳极、电容C3另一端、电容C4一端相连,开关管S7集电极分别与耦合电感线圈CL4第一电感一端、二极管D8阳极相连,耦合电感线圈CL4第一电感另一端分别与耦合电感线圈CL4第二电感一端、电容C相连,耦合电感线圈CL4第二电感另一端分别与二极管D7阴极、开关管S8发射极相连,开关管S8集电极分别与电容C4另一端、二极管D8阴极、工频双分裂变压器第二副边另一端相连。3.根据权利要求2所述基于AC-AC变换器的配电网分布式柔性调压拓扑结构,其特征在于所述开关管S1、开关管S2、开关管S3、开关管S4、开关管S5、开关管S6、开关管S7、开关管S8采用全控型功率开关管。4.根据权利要求2所述基于AC-AC变换器的配电网分布式柔性调压拓扑结构,其特征在于所述电感Lf1与工频双分裂变压器第一副边的连接端、电感Lf2与工频双分裂变压器第二副边的连接端为异名端。5.根据权利要求1所述基于AC-AC变换器的配电网分布式柔性调压拓扑结构,其特征在于所述电感L采用400μH电感,开关管的频率为20kHz,电容C容值为μF。6.根据权利要求1所述基于AC-AC变换器的配电网分布式柔性调压拓扑结构,其特征在于所述工频双分裂变压器原边、第一副边、第二副边的变比为N1:N2:N3=4:3:1。7.根据权利要求2所述基于AC-AC变换器的配电网分布式柔性调压拓扑结构,其特征在于所述开关管S1、开关管S2、开关管S3、开关管S4、开关管S5、开关管S6、开关管S7、开关管S8均带有反并联二极管。8.根据权利要求3所述基于AC-AC变换器的配电网分布式柔性调压拓扑结构,其特征在于所述全控型功率开关管采用绝缘栅双极晶体管IGBT。9.根据权利要求1所述基于AC-AC变换器的配电网分布式柔性调压拓扑结构,其特征在于所述当电网电压发生波动时,旁路开关S打开,调压装置工作于补偿模式,产生同相位的补偿电压UC,负荷侧电压ULoad等于电网电压Uin与补偿电压UC的代数和;当电网电压未发生波动时,旁路开关S闭合,调压装置工作于旁路模式,此时负荷侧的电压就等于电网电压。10.根据权利要求1所述基于AC-AC变换器的配电网分布式柔性调压拓扑结构,其特征在于所述双降压/升压型AC-AC变换器模块采用双调制比单极性脉宽调制,第一双降压/升压型AC-AC变换器模块、第二双降压/升压型AC-AC变换器模块的调制比分别为d1、d2,产生的补偿电压为:当调制比为0时,双降压/升压型AC-AC变换器产生的补偿电压为0;当调制不等于0时,双降压/升压型AC-AC变换器产生补偿电压UC;当电网侧电压发生跌落时,调压装置产生同相位的电压来调节电压,旁路开关S打开,调压装置工作于补偿电压模式;此时,电压峰值检测器采集到的负荷侧峰值电压ULoadm与参考电压峰值Urefm(Urefm等于电网额定电压峰值)进行做差,得到一个差值,然后经过PI调节器产生相应的占空比,通过DSP分别控制第一双降压/升压型AC-AC变换器模块、第二双降压/升压型AC-AC变换器模块的调制比d1、d2为一个合适的值产生同相位的补偿电压。11.根据权利要求1所述基于AC-AC变换器的配电网分布式柔性调压拓扑结构,其特征在于三相电每相串联接入一个基于AC-AC变换器的配电网分布式柔性调压拓扑结构。12.根据权利要求10所述基于AC-AC变换器的配电网分布式柔性调压拓扑结构,其特征在于所述DSP发出PWM信号通过IGBT驱动器驱动IGBT管。13.根据权利要求12所述基于AC-AC变换器的配电网分布式柔性调压拓扑结构,其特征在于所述PWM信号是由调制波与载波做比较产生的。14.根据权利要求8所述基于AC-AC变换器的配电网分布式柔性调压拓扑结构,其特征在于所述IGBT驱动器采用2SC0435T驱动器。15.根据权利要求10所述基于AC-AC变换器的配电网分布式柔性调压拓扑结构,其特征在于所述DSP采用TMS320F28335芯片U500,U500的74脚依次通过电阻R239、电阻R236与U500的2脚相连,U500的75脚依次通过电阻R238、电阻R237与U500的141脚相连;U500的113脚分别...

【专利技术属性】
技术研发人员:黄旭蔡继伟冯喜强李践李悦悦黄略张义德王炜黃哲洙郭东波
申请(专利权)人:国网辽宁省电力有限公司沈阳供电公司国家电网公司东北电力大学
类型:发明
国别省市:辽宁,21

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