用于低电压治理的新型串联电压质量调节器制造技术

本发明专利技术涉及一种用于低电压治理的新型串联电压质量调节器，拓扑结构采用整流侧双boost稳压拓扑，逆变侧采用T字型三电平的新型直挂式拓扑，有效的解决了整流侧的入网电流功率因数和畸变率校正的问题，同时稳压直流母线提高串联侧补偿深度，逆变侧采用直接串联进电网的拓扑方式，同时采用三电平逆变桥，在性能、体积、成本方面都得到了比较大的提升；旁路支路采用新型的拓扑结构，利用IGBT全控性的特性，可以随时关断开通旁路支路，与传统的半控型晶闸管旁路开关相比，极大的缩短了旁路支路的切换时间，同时因为双boost加T字型三电平拓扑的使用，在性能、可靠性、电磁兼容方面具有明显的优势。

A New Series Voltage Quality Regulator for Low Voltage Governance

The present invention relates to a new series voltage quality regulator for low voltage control. The topology adopts a double boost voltage regulator on the rectifier side and a new direct-connected topology with T-shaped three-level on the inverter side, which effectively solves the problems of power factor and distortion correction of the current entering the network on the rectifier side, and stabilizes the DC bus at the same time. In order to improve the compensation depth of series side, the inverter side adopts the direct series connection to the power grid and three-level inverter bridge, which greatly improves the performance, volume and cost. The bypass branch adopts a new type of topology structure, which can turn off and turn off the bypass branch at any time by utilizing the characteristics of full control of IGBT. Compared with traditional semi-controlled thyristor bypass switch, it greatly shortens the switching time of bypass branch. At the same time, because of the use of double boost plus T-type three-level topology, it has obvious advantages in performance, reliability and electromagnetic compatibility.

【技术实现步骤摘要】
用于低电压治理的新型串联电压质量调节器
本专利技术涉及电力电子控制领域，特别是涉及一种用于低电压治理的新型串联电压质量调节器。
技术介绍
电能质量问题分为电压质量问题、电流质量问题，近些年国内外对于电流质量问题研究的较多，设备厂家在APF、SVG等电流质量问题治理设备上投入的研发越来越多，产品的发展非常迅速。但是对于电压质量问题，很多情况下APF、SVG等设备无能为力。国外对于电压质量问题的研究起步较早，生产、研发设备的厂家起步也比较早比如ABB、DSYC、以及韩国、日本的一些企业。电压质量治理设备的方案也比较多，有带变压器的串联方案(UPQC、AVC等)、有不带变压器的串联方案、也有并联的方案(只能处理短时间的电压质量问题)。这些设备各有优缺点，带变压器的串联方案(UPQC、AVC等)因为变压器的存在，体积、重量、成本存在比较大的问题，同时整流侧一般采用常规的PWM整流器，但是很多时候这些设备只是用于低电压或者电压暂降的治理；有不带变压器的串联方案，典型的就是dsyc厂家，其的整流侧基本是不控整流或者晶闸管整流，随着用户等于设备入网电流功率因数与畸变率的重视程度越来越高，这些都是需要避免与处理的。以上厂家的旁路基本都是采用双向晶闸管，对于大功率的采用双向晶闸管与交接并联的方式，晶闸管只是作为一个过渡衔接，确保后级不短暂停电。但是因为晶闸管的半控特性，对于串联补偿的设备，最严苛情况下晶闸管由旁路切换到主路需要10ms的时间，如果存在短于10ms的电压暂降，那么此种方案就无计可施，此为需要解决的的问题。
技术实现思路
本专利技术提供一种用于低电压治理的新型串联电压质量调节器，对于短于1ms的暂降，也能快速的由旁路支路切换到主路进行补偿，同时因为双boost加T字型三电平拓扑的使用，在性能、可靠性、电磁兼容方面具有明显的优势。其技术方案如下：一种用于低电压治理的新型串联电压质量调节器，包括AC电压源、阻性负载、整流侧、逆变侧以及旁路支路，所述整流侧包括整流滤波电感L1，双boost电路拓扑图整流管D1、D2，开关管G1、G2，直流侧储能电容Cdc1、Cdc2；所述逆变侧包括逆变滤波电感L2、逆变滤波电容C2，T字型三电平拓扑图开关管G3、G4、G5、G6；所述旁路支路包括整流二极管D3、D4、D5、D6，开关管G7，开关管吸收电容C，其中，所述整流侧与逆变侧通过直流侧储能电容Cdc1、Cdc2进行连接，整流侧的滤波电感L1、与母线电容的分别与电网的L、N相连，逆变侧的滤波电容C2两端串入电网中；所述旁路支路的IN1、IN2串入电网中连接。在上述技术方案中，旁路支路开与关的状态分别为：旁路支路开：驱动信号加脉冲，打开开关管G7，常开；旁路支路关：封锁驱动信号，关闭开关管G7，常关。在上述技术方案中，所述旁路支路开的状态下，电网正半周时，电流通路为IN1——D3——G7——D6——IN2；电网负半周时，电流通路为IN2——D5——G7(反并联二极管)——D4——IN1；利用全桥整流的双向特性，实现电流的双向流动，全控性IGBT器件G7实现快速的电路的通态和断态的控制；所述旁路支路关的状态下，全控性IGBT器件关闭，整流侧断开，全桥整流断开，旁路支路断开。在上述技术方案中，所述主路运行包含整流侧运行和逆变侧运行，其中，整流侧运行为：双boost电路运行，稳定直流母线电压，同时校正整流侧电流的功率因数和畸变率；逆变侧运行为：T字型三电平电路运行，根据电网电压跌落情况，调节逆变器输出电压幅值，对负载电压进行调节。在上述技术方案中，所述整流侧运行状态下，电网正半周时，电路工作通路为L1——G1——G2(反并联二极管导通)——D1——Cdc1；电网负半周时，电路工作通路为L1——G1(反并联二极管)——G2——D2——Cdc2。在上述技术方案中，所述逆变侧运行状态下，逆变电压正半周时，电路工作通路为：Cdc1——G5——G3——G4——L2——C2；逆变电压负半周时，电路工作通路为：Cdc2——G6——G3——G4——L2——C2。本新型串联电压质量调节器因为新型旁路支路的采用，对于短于1ms的暂降，也能快速的由旁路支路切换到主路进行补偿，同时因为双boost加T字型三电平拓扑的使用，在性能、可靠性、电磁兼容方面具有明显的优势。附图说明图1为本专利技术串联电压质量调节器运行电路图；图2为本专利技术中旁路支路电路图；图3为本专利技术中正半周boost稳压运行电路图；图4为本专利技术中负半周boost稳压运行电路图；图5为本专利技术中正半周T字型三电平运行电路图；图6为本专利技术中负半周T字型三电平运行电路图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本专利技术进行进一步的详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本专利技术，并不限定本专利技术的保护范围。请参阅图1所示，一种用于低电压治理的新型串联电压质量调节器，包括AC电压源，阻性负载，整流侧，直流侧以及旁路支路。其中，所述整流侧包括整流滤波电感L1，双boost电路拓扑图整流管D1、D2，开关管G1、G2，直流侧储能电容Cdc1、Cdc2；所述逆变侧包括逆变滤波电感L2、逆变滤波电容C2，T字型三电平拓扑图开关管G3、G4、G5、G6；所述旁路支路包括整流二极管D3、D4、D5、D6，开关管G7，开关管吸收电容C。其中，整流侧与逆变侧通过直流侧储能电容Cdc1、Cdc2进行连接，整流侧的滤波电感L1、与母线电容的重点分别与电网的L、N相连，逆变侧的滤波电容C2两端串入电网中；旁路支路的IN1、IN2串入电网中连接。具体实施步骤如下：旁路开与关状态，如图2所示：a.旁路开：驱动信号加脉冲，打开开关管G7，常开。电网正半周时，电流通路为IN1——D3——G7——D6——IN2；电网负半轴时，电流通路为IN2——D5——G7(反并联二极管)——D4——IN1；利用全桥整流的双向特性，实现电流的双向流动，全控性IGBT器件G7，可以实现快速的电路的通态和断态的控制。b.旁路管：封锁驱动信号，关闭开关管G7，常关。全控性IGBT器件关闭，整流侧断开，全桥整流断开，旁路支路断开。主路运行(如图3、图4、图5、图6所示)：a.整流侧运行：双boost电路运行，稳定直流母线电压，同时校正整流侧电流的功率因数和畸变率。电网正半周时，电路工作通路为L1——G1——G2(反并联二极管导通)——D1——Cdc1；此电路为Boost升压电路，对Cdc1的母线进行升压控制，IGBT器件G1管按照控制指令进行变化占空比的交替导通与关断，G2管的驱动脉冲封锁，内部反并联二极管导通。G1管脉冲封锁，AC电压源通过L1、D1向电容Cdc1充电；G1管脉冲打开，AC电压源通过L1、G1、G2(反并联二极管)，对L1充电，同时通过L1、D1向电容Cdc1充电；通过G1管的控制实现母线的稳压和并联侧电流功率因数和畸变率的校正。电网负半轴时，电路工作通路为L1——G1(反并联二极管)——G2——D2——Cdc2；此电路为Boost升压电路，对Cdc2的母线进行升压控制，IGBT器件G2管按照控制指令进行变化占空比的交替导通与关断，G2管的驱动脉冲封锁，内部反并联二极管导通。G2管脉冲本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于低电压治理的新型串联电压质量调节器，其特征在于，包括AC电压源、阻性负载、整流侧、逆变侧以及旁路支路，所述整流侧包括整流滤波电感L1，双boost电路拓扑图整流管D1、D2，开关管G1、G2，直流侧储能电容Cdc1、Cdc2；所述逆变侧包括逆变滤波电感L2、逆变滤波电容C2，T字型三电平拓扑图开关管G3、G4、G5、G6；所述旁路支路包括整流二极管D3、D4、D5、D6，开关管G7，开关管吸收电容C，其中，所述整流侧与逆变侧通过直流侧储能电容Cdc1、Cdc2进行连接，整流侧的滤波电感L1、与母线电容的分别与电网的L、N相连，逆变侧的滤波电容C2两端串入电网中；所述旁路支路的IN1、IN2串入电网中连接。

【技术特征摘要】
1.一种用于低电压治理的新型串联电压质量调节器，其特征在于，包括AC电压源、阻性负载、整流侧、逆变侧以及旁路支路，所述整流侧包括整流滤波电感L1，双boost电路拓扑图整流管D1、D2，开关管G1、G2，直流侧储能电容Cdc1、Cdc2；所述逆变侧包括逆变滤波电感L2、逆变滤波电容C2，T字型三电平拓扑图开关管G3、G4、G5、G6；所述旁路支路包括整流二极管D3、D4、D5、D6，开关管G7，开关管吸收电容C，其中，所述整流侧与逆变侧通过直流侧储能电容Cdc1、Cdc2进行连接，整流侧的滤波电感L1、与母线电容的分别与电网的L、N相连，逆变侧的滤波电容C2两端串入电网中；所述旁路支路的IN1、IN2串入电网中连接。2.根据权利要求1所述的串联电压质量调节器，其特征在于，所述旁路支路开与关的状态分别为：旁路支路开：驱动信号加脉冲，打开开关管G7，常开；旁路支路关：封锁驱动信号，关闭开关管G7，常关。3.根据权利要求2所述的串联电压质量调节器，其特征在于，所述旁路支路开的状态下，电网正半周时，电流通路为IN1——D3——G7——D6——IN2；电网负半周时，电流通路为IN2——D5——G7(反并联...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐小明，宋力，招耀星，黄泳峰，程勇钊，陈建华，麦伟文，钱应杰，张文静，张海金，李致莹，钟建伟，
申请(专利权)人：广东和竞智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44