一种新型的功率单元制造技术

本实用新型专利技术提出了一种新型的功率单元，该功率单元由交流输入熔断器、三相不控整流桥、直流母线电容、放电电阻、H桥逆变单元、旁路开关、双向DC/DC变换器、功率二极管、直流接触器、直流熔断器、储能电池组组成。所述新型功率单元构成的电能质量治理装置可以在电网电压暂降时实现对负荷正常供电，所述新型功率单元在电网电压正常时，可以实现储能电池组的主动充放电管理控制。所述新型功率单元出现不可逆故障时，功率单元可以通过闭合旁路开关实现旁通运行而电能质量治理装置不停机。

【技术实现步骤摘要】
一种新型的功率单元
本技术属于多功能电力电子装置的控制
，特别涉及一种新型的功率单元。
技术介绍
电能质量是以用户体验为评判准绳，审视供电服务水平的重要依据，亦是国际通用优质电能的评价标准。目前各类电能质量问题给企业、社会造成的经济损失和不良影响日益突出，用户对实现多类型电能质量综合治理的需求日趋强烈，同时安装电能质量治理装置也是提高电力系统稳定运行能力的重要手段。一般的，通过在系统电源和敏感负荷之间串联可控电压源，从而在电源电压中断和电能质量不满足国标的情况下，向敏感负荷提供理想的正弦电压，最终实现对负荷供电电压的综合治理。基于H桥级联型多电平变换器是由基本功率单元模块直接串联叠加而成的一种级联式电路拓扑结构，因具有效率高、响应快、模块化，易于扩展、冗余控制等优点，正在电能质量治理方面得到广泛应用。现有级联式变换器的基本功率单元模块，其拓扑一般由三相不控整流桥、直流母线电容、H桥逆变单元组成。这种功率单元拓扑结构因不具备储能部件，因此无法实现电网电压出现暂降和电压中断时的负载供电问题；其次，因不具备硬件旁通回路，当功率单元模块发生不可逆故障时，无法实现故障功率单元的旁通运行，导致电能质量治理装置可靠性降低。
技术实现思路
有鉴于此，本技术提出了一种新型的功率单元，该功率单元可以在电网电压发生电压暂降时，通过储能电池组放电维持功率单元直流母线电压恒定，从而消除电网电压暂降对负荷的影响；同时能够在功率单元发生不可逆故障时，通过闭合旁路开关对功率单元进行故障隔离，从而保证电能质量治理装置的稳定可靠运行。本技术提出的一种新型的功率单元，采用的技术方案如下：本技术提出的功率单元各部件包括：交流输入熔断器、三相不控整流桥、直流母线电容、放电电阻、H桥逆变单元、旁路开关、双向DC/DC变换器、功率二极管、直流接触器、直流熔断器、储能电池组。进一步的，所述交流输入熔断器一端与电能质量治理装置中移相变压器副边绕组连接。进一步的，所述交流输入熔断器另一端与三相不控整流桥交流输入端连接。进一步的，所述三相不控整流桥的直流输出正极与直流母线电容正极连接，三相不控整流桥的直流输出负极与直流母线电容负极连接。进一步的，所述直流母线电容正极与放电电阻一端连接，所述直流母线电容负极与放电电阻另一端连接。进一步的，所述直流母线电容正极与H桥逆变单元直流输入一端连接，所述直流母线电容负极与H桥逆变单元直流输入另一端连接。进一步的，所述H桥逆变单元输出侧两端与旁路开关的两端连接。进一步的，所述直流母线电容的正极与直流熔断器的一端连接。进一步的，所述直流熔断器的另一端与直流接触器的一端连接。进一步的，所述直流接触器的另一端与功率二极管的阴极连接。进一步的，所述功率二极管的阳极与储能电池组的正极连接。进一步的，所述储能电池组的负极与直流母线电容的负极连接。进一步的，所述功率二极管阴极与双向DC/DC变换器的高压侧正极连接。进一步的，所述功率二极管阳极与双向DC/DC变换器的低压侧正极连接。进一步的，所述双向DC/DC变换器的负极与直流母线电容的负极连接。本技术提出的一种新型功率单元，其优点在于：在电网电压出现电压暂降，导致功率单元直流母线电压大幅度降低时，通过功率二极管可以实现储能电池组对直流母线电压的零延时放电，同时维持直流电压恒定，保持装置对负荷的正常供电。在电网电压正常时，如果电网电压长时间没有出现电压暂降，为了延长电池组寿命，装置需要对储能电池组实现主动充放电管理控制。因此，该新型功率单元配置双向DCDC变换器对储能电池组实现主动充放电管理控制，由于电池组的充放电电流可以被控制的很小，因此双向DCDC变换器的功率可以选择很小，从而可以节约功率单元整体成本，并减小功率单元体积。所述功率单元模块可靠性高，在功率单元模块出现不可逆故障时，可以通过闭合旁路开关实现单元旁通运行而装置不停机。附图说明图1是一种新型功率单元结构框图。具体实施方式以下结合附图对本技术提出的一种新型的功率单元作进一步描述。如图1所示，一种新型的功率单元结构框图主要由交流输入熔断器、三相不控整流桥、直流母线电容、放电电阻、H桥逆变单元、旁路开关、双向DC/DC变换器、功率二极管、直流接触器、直流熔断器、储能电池组构成。各模块可实现的主要功能如下：交流输入熔断器：交流输入熔断器的作用是当功率单元模块中直流母线电压出现短路故障时，快速熔断可以实现对整机装置中移相变压器的保护。三相不控整流桥：用于实现将三相交流电转换为直流电。直流母线电容：用于支撑直流母线电压、滤除纹波、提供装置逆变部分所需纹波及谐波电流。放电电阻：用于装置停机时便于直流母线电容快速放电，便于装置检修和维护。H桥逆变单元：用于将直流电变换为交流电，通过单元模块输出电平的移相叠加形成10kV输出电压给负载供电。旁路开关：用于当功率单元模块出现不可逆重故障时，通过闭合旁路开关可以让装置实现旁通运行，保证装置长期可靠工作。双向DC/DC变换器：用于在电网电压正常情况下，实现对储能电池组的充放电控制。功率二极管：用于当电网电压出现暂降时，功率单元模块直流母线电压低于储能电池组电压的情况下，能够对储能电池组实现零延时放电，维持直流母线电压恒定。直流接触器：用于当功率单元模块或储能电池组出现故障时，实现储能电池组与直流母线电容的电气分断。直流熔断器：用于当功率单元模块直流母线出现短路故障时，保护储能电池组的安全。储能电池组：用于当电网电压出现电压暂降时，通过储能电池组放电维持直流母线电压恒定，从而保证对负荷的正常供电。所述交流输入熔断器一端与电能质量治理装置中移相变压器副边绕组连接；所述交流输入熔断器另一端与三相不控整流桥交流输入端连接；所述三相不控整流桥的直流输出正极与直流母线电容正极连接，三相不控整流桥的直流输出负极与直流母线电容负极连接；所述直流母线电容正极与放电电阻一端连接，所述直流母线电容负极与放电电阻另一端连接；所述直流母线电容正极与H桥逆变单元直流输入一端连接，所述直流母线电容负极与H桥逆变单元直流输入另一端连接；所述H桥逆变单元输出侧两端与旁路开关的两端连接。上述步骤实现了功率单元模块输入三相交流电，经三相不控整流转化为直流电，直流电经过直流母线电容滤波，通过H桥逆变单元，转化为单相交流电输出，并且在功率单元模块发生不可逆故障时，闭合旁路开关可以实现故障功率单元模块的旁通运行，不影响整个装置的正常运行。所述直流母线的正极与直流熔断器的一端连接；所述直流熔断器的另一端与直流接触器的一端连接；所述直流接触器的另一端与功率二极管的阴极连接；所述功率二极管的阳极与储能电池组的正极连接；所述储能电池组的负极与直流母线电容的负极连接；所述功率二极管阴极与双向DC/DC变换器的高压侧正极连接；所述功率二极管阳极与双向DC/DC变换器的低压侧正极连接；所述双向DC/DC变换器的负极与直流母线电容的负极连接。上述步骤实现了电网电压在发生电压暂降时，直流母线电容电压会大幅度降低，此时储能电池组可以通过功率二极管快速向功率单元模块直流母线电压放电，实现放电零延时，并维持直流母线电压恒定，从而保证功率单元在电网电压暂降时实现对负荷的正常供电。其次，在电网电压正常时，如果电网电压长时间没有本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.本实用新型提出的一种新型的功率单元，其特征在于：一种新型的功率单元包括：交流输入熔断器、三相不控整流桥、直流母线电容、放电电阻、H桥逆变单元、旁路开关、双向DC/DC变换器、功率二极管、直流接触器、直流熔断器、储能电池组及用于连接以上电路元器件的连接线路，其中：交流输入熔断器的输出端连接三相不控整流桥；三相不控整流桥的输出端连接直流母线电容；放电电阻和直流母线电容并联接入H桥逆变单元；H桥逆变单元的输出端连接旁路开关；双向DC/DC变换器的输出端分别连接功率二极管、储能电池组和直流母线电容的负端；功率二极管的输出端连接直流接触器；直流接触器的输出端连接直流熔断器；直流熔断器的输出端连接直流母线电容的正端。

【技术特征摘要】
1.本实用新型提出的一种新型的功率单元，其特征在于：一种新型的功率单元包括：交流输入熔断器、三相不控整流桥、直流母线电容、放电电阻、H桥逆变单元、旁路开关、双向DC/DC变换器、功率二极管、直流接触器、直流熔断器、储能电池组及用于连接以上电路元器件的连接线路，其中：交流输入熔断器的输出端连接三相不控整流桥；三相不控整流桥的输出端连接直流母线电容；放电电阻和直流母线电容并联接入H桥逆变单元；H桥逆变单元的输出端连接旁路开关；双向DC/DC变换器的输出端分别连接功率二极管、储能电池组和直流母线电容的负端；功率二极管的输出端连接直流接触器；直流接触器的输出端连接直流熔断器；直流熔断器的输出端连接直流母线电容的正端。2.根据权利要求1所述的一种新型的功率单元，其特征在于：交流输入熔断器一端与电能质量治理装置中移相变压器副边绕组连接；所述交流输入熔断器另一端与三相不控整流桥交流输入端连接；所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张峻，万承宽，王林刚，张涛，张强，
申请(专利权)人：成都星河科技产业有限公司，
类型：新型
国别省市：四川,51