一种基于超级电容储能的两桥臂三相电压暂降补偿装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开一种基于超级电容储能的两桥臂三相电压暂降补偿装置，具体包括具有PI控制的PWM数字控制器、三相隔离变压器、全桥电压源逆变器、LC滤波器、超级电容、负载。本实用新型专利技术的电压暂降补偿装置通过将超级电容与动态电压恢复器集成，以最有效的方式补偿电压暂降，延长了装置使用寿命，降低了维护成本，在电网短路、感应电动机的启动、变压器的投切引起的电压暂降、暂升等场合均有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种基于超级电容储能的两桥臂三相电压暂降补偿装置
本技术属于电力系统补偿与保护领域，特别涉及一种基于超级电容储能方式的电压暂降补偿装置。
技术介绍
电能质量是电力系统领域的主要关注点之一，它对自动化，先进控制，在线服务相关的高科技设备产生重要的影响。电压暂降是电能质量问题中最为突出的一个问题，电压暂降每年造成的经济损失高达数百万美元之多。因此，减少或减缓电压暂降问题是提高供电质量的重要内容。为了改善电能质量，需要在用户侧安装功率补偿器件。在实现电压暂降问题的几种缓解方案中，动态电压恢复器因其具有相应时间快、维护成本更低等优点而受到工业界的青睐。最早的动态电压恢复器是1996年Westinghouse公司为美国电科院研制的，安装在Duke电力公司的12.47kV系统上，装置容量为2MVA，主要用于抑制纺织厂供应电压的暂升和暂降。随后ABB、西门子等公司也相继开发出各自的相关产品来保证敏感负荷对电压质量的要求。目前，动态电压恢复器得到了广泛的应用，美国的OrianRugs、澳大利亚的BonlacFoods和英国的CaledonianPaper等公司的供电网络中都使用了动态电压恢复器。目前国内对动态电压恢复器的研究还处于起步阶段，对于有储能装置的动态电压恢复器,直流电容器是最常见的储能方式，但是动态电压恢复器配以新型储能方式的研究还比较少。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提出了一种基于超级电容储能的两桥臂三相电压暂降补偿装置；通过将超级电容和动态电压恢复器(DVR)集成，有效的缓解了电压暂降的损失，降低了维护费用，保证了运行时的安全性。本技术的技术方案为：一种基于超级电容储能的两桥臂三相电压暂降补偿装置，包括：电力系统与电压暂降补偿系统；所述电力系统包括：A相线路、B相线路、C相线路以及三相负载；所述A相线路、B相线路、C相线路分别与三相负载相连；所述电压暂降补偿系统包括：三相隔离变压器、三组LC滤波器、电压型逆变器、具有PI控制的PWM数字控制器以及超级电容；所述三相隔离变压器的星形输入端分别与A相线路、B相线路、C相线路相连，中性点接零线，三相隔离变压器的三角输出端与电压型逆变器相连；所述三组LC滤波器分别与三相隔离变压器的三个星形输入端相连；所述电压型逆变器输出的电压正极与具有PI控制的PWM数字控制器的电压正极相连，电压型逆变器输出的电压负极与具有PI控制的PWM数字控制器的电压负极相连；所述的两个超级电容级联在电压型逆变器的直流侧。进一步地，所述电压型逆变器包括四个IGBT；第一IGBT的栅极接具有PI控制的PWM数字控制器，第一IGBT的发射极接第二IGBT的集电极，第一IGBT的集电极接第三IGBT的集电极，第三IGBT的发射极接第四IGBT的集电极，第四IGBT的发射极与第二IGBT的发射极相连，第二IGBT的栅极接具有PI控制的PWM数字控制器，第三IGBT的栅极接具有PI控制的PWM数字控制器，第四IGBT的栅极接具有PI控制的PWM数字控制器。更进一步地，两个级联的超级电容正极与第一IGBT、第三IGBT的阴极相连，两个级联的超级电容负极与第一IGBT、第三IGBT的正极相连。进一步地，LC滤波器包括电容与电感，电容第二端与电感第一端相连，电感第二端与三相隔离变压器其中一个星形输入端相连；所述三组LC滤波器中三个电容的第二端相连。本技术的有益效果:本技术提出的一种基于超级电容储能的两桥臂三相电压暂降补偿装置，通过将超级电容与动态电压恢复器集成，以最有效的方式补偿电压下降。增加了使用寿命，延长了安全运行时间，拓宽了温度范围，降低了维护成本；采用超级电容实现直流储能，有利于在电网电压暂升故障时进行充电，在电网电压暂降故障时进行放电，在电压短路、感应电动机的启动、变压器的投切引起的电压暂降、暂升等故障场合均有广阔的应用前景。附图说明图1本技术实施例的一种基于超级电容储能方式的电压暂降补偿方法的整体系统结构框示意图。图2本技术实施例的DC-DC变换器控制系统框示意图。图3本技术实施例的DVR控制方式在派克变换下的控制框示意图。具体实施方式下面结合附图对本技术的实施例作详细说明：本实施例在以本专利技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本技术的保护范围不限于下述的实施例。为了提高区域电网供电系统的可靠性，使该系统发生电压暂降故障时能够稳定运行，本专利技术将超级电容和动态电压恢复器(DVR)集成，具体技术方案如图1所示，本专利技术的一种基于超级电容储能的两桥臂三相电压暂降补偿装置，包括电力系统与电压暂降补偿系统这两个部分；电力系统部分包括一个三相交流电压源，A、B、C三相线路阻抗Rs、Ls，以及三相负载。电力系统部分的连接关系为本
的公知技术，本技术在此不做详细阐述。所述的电压暂降补偿部分包括：一个星-三角隔离变压器，三个L、C组成的滤波器，一个全桥电压型逆变器、两个级联的超级电容UCAP，其中，星-三角隔离变压器串联在线路中，分别与A、B、C三条线路相连，中性点与零线相连，经过LC滤波器滤除谐波，逆变器输出的电压正极与PWM数字控制器的电压正极相连，逆变器输出的电压负极与PWM数字控制器的电压负极相连。所述PWM数字控制器包括：连接在两个IGBT之间的RLC谐振器，用于并联在IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor，绝缘栅双极型晶体管)和地之间的低通滤波器，用于并联在IGBT和地之间的输出电阻经过电压补偿器再通过电流补偿器以及比较器，与产生IGBT门极信号的PWM信号产生器相连。所述的电压型逆变器包括四个IGBT组成的全桥逆变电路，用于与PWM数字控制器相连，逆变器输出的电压正极与控制器的电压正极相连，逆变器输出的电压负极与控制器的电压负极相连。所述的LC滤波器包括三组并联的电容和电感，电感的一端与电容相连接，另一端分别与三组IGBT的中点相连接。所述的三相隔离变压器串联在线路中，分别与A、B、C三条线路相连，中性点与中性线相连。所述的两个超级电容级联在逆变器电路的直流侧，超级电容的正极与IGBT的阴极相连，超级电容的负极与IGBT的阳极相连。需要说明的是：逆变桥中每个IGBT的栅极都是接的不同的信号，由PWM数字控制器调制所决定，PWM数字控制器调制为本领域的公知技术，本技术在此不再详细说明。不同于传统的动态电压补偿电路系统，为了使得储能的效率更高，更宽的温度范围，引入了级联超级电容，如图1的UCAP(超级电容)系统所示，逆变器的引入使其不能直接连接到逆变器的交流侧，否则会出现能量的倒流，因此，UCAP系统需要通过双向DC-DC转换器进行集成，本技术中利用IGBT等固态电力电子元件将DC转换为AC，再回到DC，如图2所示。对于图2，两个UCAP级联连接作为输入，213.5欧姆的标称负载R3连接到输出，不允许空载运行，输出连接到直流回路。以电网发生电压暂降故障为例，电压骤降低于限制值时，UCAP电压介于90和170V之间，UCAP处于放电模式，DC-DC转换器需要承受来自UCAP的功率浪涌，双向DC-DC转换器开始以升压模式工作并开始向电网释放能量，UCAP电压降低，电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于超级电容储能的两桥臂三相电压暂降补偿装置，其特征在于，包括：电力系统与电压暂降补偿系统；所述电力系统包括：A相线路、B相线路、C相线路以及三相负载；所述A相线路、B相线路、C相线路分别与三相负载相连；所述电压暂降补偿系统包括：三相隔离变压器、三组LC滤波器、电压型逆变器、具有PI控制的PWM数字控制器以及超级电容；所述三相隔离变压器的星形输入端分别与A相线路、B相线路、C相线路相连，中性点接零线，三相隔离变压器的三角输出端与电压型逆变器相连；所述三组LC滤波器分别与三相隔离变压器的三个星形输入端相连；所述电压型逆变器输出的电压正极与具有PI控制的PWM数字控制器的电压正极相连，电压型逆变器输出的电压负极与具有PI控制的PWM数字控制器的电压负极相连；所述的两个超级电容级联在电压型逆变器的直流侧。

【技术特征摘要】
1.一种基于超级电容储能的两桥臂三相电压暂降补偿装置，其特征在于，包括：电力系统与电压暂降补偿系统；所述电力系统包括：A相线路、B相线路、C相线路以及三相负载；所述A相线路、B相线路、C相线路分别与三相负载相连；所述电压暂降补偿系统包括：三相隔离变压器、三组LC滤波器、电压型逆变器、具有PI控制的PWM数字控制器以及超级电容；所述三相隔离变压器的星形输入端分别与A相线路、B相线路、C相线路相连，中性点接零线，三相隔离变压器的三角输出端与电压型逆变器相连；所述三组LC滤波器分别与三相隔离变压器的三个星形输入端相连；所述电压型逆变器输出的电压正极与具有PI控制的PWM数字控制器的电压正极相连，电压型逆变器输出的电压负极与具有PI控制的PWM数字控制器的电压负极相连；所述的两个超级电容级联在电压型逆变器的直流侧。2.根据权利要求1所述的一种基于超级电容储能的两桥臂三相电压暂降补偿装置，其特征在于，所述电压型逆变器包括四个IG...

【专利技术属性】
技术研发人员：许可，肖丽，冯藩，雷环宇，
申请(专利权)人：许可，肖丽，冯藩，雷环宇，
类型：新型
国别省市：四川,51