一种基于二极管箝位多电平的动态电压恢复装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种基于二极管箝位多电平的动态电压恢复装置，属于电力设备技术领域，该动态电压恢复装置包括整流单元，所述整流单元与三相电网之间通过10kV/380V变压器、软起单元和滤波器连接，整流得到的直流电压对直流储能单元充电；所述直流储能单元为四电容器组串联结构，为三相二极管箝位五电平逆变单元提供能量；所述三相二极管箝位五电平逆变单元通过对直流电压的逆变产生补偿电压，该补偿电压经过滤波器滤波，滤波后的补偿电压通过耦合变压器耦合到三相电网，耦合变压器与旁路断路器并联；所述整流单元和三相二极管箝位五电平逆变单元均连有用于调整输出电压的调制信号。本实用新型专利技术简化了整流单元的设计与控制，提高了动态电压恢复装置的经济效益。

A dynamic voltage restorer based on diode clamping multilevel

The utility model discloses a dynamic voltage recovery device based on diode clamped multi-level, which belongs to the technical field of electric power equipment. The dynamic voltage recovery device comprises a rectifier unit. The rectifier unit is connected with a three-phase power network through a 10kV/380V transformer, a soft lifting unit and a filter, and the rectified DC voltage is obtained. The DC energy storage unit is charged; the DC energy storage unit is a four-capacitor series structure to provide energy for the three-phase diode-clamped Five-Level Inverter unit; the three-phase diode-clamped Five-Level Inverter unit generates a compensation voltage through the inverter of the DC voltage, which is filtered and filtered by a filter. The compensating voltage is coupled to a three-phase power grid through a coupling transformer, and the coupling transformer is parallel to a bypass circuit breaker. The rectifier unit and the three-phase diode-clamped Five-Level Inverter unit are connected with modulation signals for adjusting the output voltage. The utility model simplifies the design and control of the rectifier unit and improves the economic benefit of the dynamic voltage recovery device.

【技术实现步骤摘要】
一种基于二极管箝位多电平的动态电压恢复装置
本技术公开了一种基于二极管箝位多电平的动态电压恢复装置，属于电力设备

技术介绍
随着科技的发展和工业的进步，用户对电能质量提出了比以往更苛刻的要求。在诸多电能质量问题中，电压暂降发生的频率最高，造成的经济损失最大。动态电压恢复装置(DynamicVoltageRestorer,DVR)作为一种串联型电能质量补偿装置，因其良好的动态性能和补偿特点，被广泛应用于解决电压暂降、电压骤升、电压谐波及三相不平衡等电能质量问题，是目前保障电压质量的有效手段之一。传统的多电平动态电压恢复装置为级联型多电平结构，整流单元采用二极管三相不可控整流或全控型PWM整流方式。采用二极管三相不可控整流虽然降低了成本，但是直流电压不能闭环控制，对负载突变的响应慢，会造成动态电压恢复装置动态性能降低。级联型多电平动态电压恢复装置采用全控型PWM整流方式虽然动态性能好，但是每个H桥逆变模块都必须配一个全控型PWM整流单元，成本较高，经济效益低。研究二极管箝位五电平逆变器作为动态电压恢复装置的逆变单元，在提高逆变器输出电平数的同时，三相五电平逆变器只需一个整流单元，减少了整流单元个数，简化了整流单元的设计与控制，提高了动态电压恢复装置的经济效益。
技术实现思路
技术问题：本技术提供一种基于二极管箝位多电平动态电压恢复装置，其目的是解决当前多电平动态电压恢复装置需要多个整流单元，经济效益低的问题，实现多电平三相动态电压恢复装置只需单个整流单元，输出直流电压闭环控制，提高了装置的动态响应能力。技术方案：本技术的技术方案如下：一种基于二极管箝位多电平的动态电压恢复装置，包括整流单元4，所述整流单元4与三相电网之间通过10kV/380V变压器1、软起单元2和第一滤波器3连接，整流得到的直流电压对直流储能单元5充电；所述直流储能单元5为四电容器组串联结构，为三相二极管箝位五电平逆变单元6提供能量；所述三相二极管箝位五电平逆变单元6通过对直流电压的逆变产生补偿电压，该补偿电压经过第二滤波器7滤波，滤波后的补偿电压通过耦合变压器8耦合到三相电网，耦合变压器8与旁路断路器9并联；所述整流单元4和三相二极管箝位五电平逆变单元6均连有用于调整输出电压的调制信号。所述整流单元4由三组绝缘栅双极型晶体管10全控型开关器件并联组成，每组所述全控型开关器件由两个绝缘栅双极型晶体管10串联形成；所述整流单元4与三相电网之间通过10kV/380V变压器1、软起单元2和第一滤波器3连接；所述软起单元2为电阻串联继电器之后再与继电器并联而成；所述第一滤波器3为单电感滤波器。所述直流储能单元5为四个电容器组串联结构，每两个电容器组之间具有一根引出线11，串联电容器组整体与所述整流单元4并联。所述三相二极管箝位五电平逆变单元6由三个单相二极管箝位五电平逆变器并联组成；每个所述单相二极管箝位五电平逆变器12与直流储能单元5并联。所述三相二极管箝位五电平逆变单元6与三相电网之间依次串联有第二滤波器7和耦合变压器8；所述第二滤波器7为LCL滤波器；所述耦合变压器8为单相变压器，所述旁路断路器为10kV断路器。所述整流单元采用SPWM调制方法；所述三相二极管箝位五电平逆变单元6采用SVPWM调制方法。有益效果相对于现有技术，本技术优点如下：1、经济效益高：逆变侧采用三相二极管箝位五电平逆变器，一个四电容串联直流侧储能单元即可为三相五电平逆变器供电，所以只需一个三相半桥全控整流单元给四电容串联直流侧储能单元提供能量，整个动态电压恢复装置就能正常工作，相比传统级联型多电平动态电压恢复装置，本技术需要的整流单元少，经济效益高。2、动态性能好：由于直流侧只需一个整流单元，整流控制算法大为简便，直流侧电压响应速度与稳定性更好。动态电压恢复装置逆变侧发出的补偿电压受直流电压的影响，直流侧电压越稳定，逆变侧发出的补偿电压波形也就越稳定。附图说明图1是本技术基于二极管箝位多电平的动态电压恢复装置结构示意图。图2为本技术中三相半桥全控型整流单元结构示意图。图3为本技术中单相二极管箝位五电平逆变单元结构示意图。图中：1--10kV/380V变压器；2--软起单元；3--第一滤波器；4--整流单元；5--直流储能单元；6--三相二极管箝位五电平逆变单元；7--第二滤波器；8--耦合变压器；9--旁路断路器；10--绝缘栅双极型晶体管；11--引出线；12--单相二极管箝位五电平逆变单元。具体实施方式图1是本技术基于二极管箝位多电平的动态电压恢复装置结构示意图。如图1所示，本技术的基于二极管箝位多电平的动态电压恢复装置包括10kV/380V变压器1、软起单元2、第一滤波器3、整流单元4、直流储能单元5、三相二极管箝位五电平逆变单元6、耦合变压器8和旁路断路器9。三相电网的每一相分别依次连接有10kV/380V变压器1、软启单元2和第一滤波器3，第一滤波器3再与整流单元4相连。其中，软启单元2用于减小装置启动时的电流突变，由电阻串联一继电器再与另一继电器并联而成。在接收到启动指令后，装置启动瞬间，软启单元2连通电阻，限制启动电流的大小；当达到一定时间后，连通无串联电阻的继电器，将此电阻旁路，以实现平滑启动，降低启动电流，避免启动过流跳闸，起到保护装置电路的作用。第一滤波器3是一电感元件，起到滤波的作用。整流单元4由三组绝缘栅双极型晶体管10全控器件并联组成，三组全控型开关器件并联后再与直流储能单元5并联；每组全控型开关器件由两个绝缘栅双极型晶体管10串联形成，串联的两个绝缘栅双极型晶体管10之间分别接第一滤波器3输出端；整流单元4用于将交流电压整流成直流电压，给直流储能单元5充电。直流储能单元5为四个电容器组串联结构，每两个电容器组之间具有一根引出线11，为三相二极管箝位五电平逆变单元6提供能量，如图2所示。三相二极管箝位五电平逆变单元6由三个单相二极管箝位五电平逆变单元并联组成；在本技术中，二极管箝位逆变单元采用五电平结构，但本技术并不止于此，二极管箝位逆变单元的电平数可根据实际需要增加为七电平或九电平；每个单相二极管箝位五电平逆变单元与直流储能单元并联；三相二极管箝位五电平逆变单元6通过对直流电压的逆变产生补偿电压，补偿电压经过第二滤波器7滤波，滤波后的补偿电压通过耦合变压器耦合到三相电网。第二滤波器7为LCL滤波器，用于减小输出电压的毛刺，起到滤波的作用。耦合变压器8为单相变压器，耦合变压器8上并联着用于保护装置的10kV旁路断路器9。图3为本技术中单相二极管箝位五电平逆变单元6示意图。如图3所示，单相二极管箝位五电平逆变单元6由VT1～VT8八个绝缘栅双极型晶体管10和VD1～VD6六个二极管组成。其中八个绝缘栅双极型晶体管10串联在一起，二极管每两个分为一组同向串联在一起，分别为为VD1VD2、VD3VD4、VD5VD6。绝缘栅双极型晶体管VT1、VT2、VT3发射极上分别接二极管VD1、VD3和VD5的阴极，VT5、VT6、VT7发射极上分别接VD2、VD4和VD6的阳极，VT4射极上接逆变器输出引出线，单相二极管箝位五电平逆变单元12输出电压由引出线输出到第二滤波器7。每组串本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于二极管箝位多电平的动态电压恢复装置，其特征在于，包括整流单元(4)，所述整流单元(4)与三相电网之间通过10kV/380V变压器(1)、软起单元(2)和第一滤波器(3)连接，整流得到的直流电压对直流储能单元(5)充电；所述直流储能单元(5)为四电容器组串联结构，为三相二极管箝位五电平逆变单元(6)提供能量；所述三相二极管箝位五电平逆变单元(6)通过对直流电压的逆变产生补偿电压，该补偿电压经过第二滤波器(7)滤波，滤波后的补偿电压通过耦合变压器(8)耦合到三相电网，耦合变压器(8)与旁路断路器(9)并联；所述整流单元(4)和三相二极管箝位五电平逆变单元(6)均连有用于调整输出电压的调制信号；整流单元(4)由三组绝缘栅双极型晶体管(10)全控型开关器件并联组成，每组所述全控型开关器件由两个绝缘栅双极型晶体管(10)串联形成。

【技术特征摘要】
1.一种基于二极管箝位多电平的动态电压恢复装置，其特征在于，包括整流单元(4)，所述整流单元(4)与三相电网之间通过10kV/380V变压器(1)、软起单元(2)和第一滤波器(3)连接，整流得到的直流电压对直流储能单元(5)充电；所述直流储能单元(5)为四电容器组串联结构，为三相二极管箝位五电平逆变单元(6)提供能量；所述三相二极管箝位五电平逆变单元(6)通过对直流电压的逆变产生补偿电压，该补偿电压经过第二滤波器(7)滤波，滤波后的补偿电压通过耦合变压器(8)耦合到三相电网，耦合变压器(8)与旁路断路器(9)并联；所述整流单元(4)和三相二极管箝位五电平逆变单元(6)均连有用于调整输出电压的调制信号；整流单元(4)由三组绝缘栅双极型晶体管(10)全控型开关器件并联组成，每组所述全控型开关器件由两个绝缘栅双极型晶体管(10)串联形成。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述软起单元(2)为电阻串联继电器之后再与继电器并联而成。3.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐勇，杨川，黄振勇，赵季平，高晓宁，周鹏，赵亮，李博，陈吉洋，胡鹏飞，郭云涛，王宝安，
申请(专利权)人：国网江苏省电力公司扬州供电公司，南京汇洁能电力电子技术有限公司，国家电网公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32