一种基于交直流混合供电技术的电压暂降治理设备制造技术

本发明专利技术公开了一种基于交直流混合供电技术的电压暂降治理设备，包括直流输入回路、交流主输入回路以及与交流主输入回路并联的交流旁输入回路；交流旁输入回路包括旁路输入开关，交流主输入回路包括输入隔离变压器、AC/DC整流器、DC/AC逆变器和输出隔离变压器，直流输入回路包括DC/DC双向变换器；交流旁输入回路输入端连接市电交流母线，通过旁路输入开关与静态开关连接，静态开关与电压暂降敏感负荷相连；交流主输入回路输入端连接市电交流母线，输入的交流电通过输入隔离变压器与AC/DC整流器连接；直流输入回路输入端连接蓄电池组。

A Voltage Sag Control Equipment Based on AC/DC Hybrid Power Supply Technology

【技术实现步骤摘要】
一种基于交直流混合供电技术的电压暂降治理设备
本专利技术涉及一种基于交直流混合供电技术的电压暂降治理设备，属于电力自动化

技术介绍
目前，对于工业现场中的负荷而言，如果电压发生变动或突然变化将导致其不能正常工作或功能下降，称这类负载为电压敏感性负荷。近些年，随着对电能质量的要求不断提高，各方面越来越关注动态电能质量问题，其中最严重的当属电压暂降。电压暂降会引起敏感控制器的误动作，造成计算机系统失灵，自动化装置误动、变频调速器停顿；引起接触器脱扣或低电压保护起动，造成电动机、电梯停顿；最终导致生产波动、工艺流程中断、操作混乱，造成少则几十万元，多则上千万元的经济损失，严重的还会造成重大人身伤亡和环境污染事故。通过对工业现场的电气设备大量调研，我们总结出工业现场部分电压暂降敏感设备，具体分为以下几种类型：包括各类计算机、DCS、PLC；各类接触器、继电器等；各类变频器、伺服驱动器等。目前，针对三相交流变频器的电压暂降治理方案多采用直流支撑的治理技术，这是与变频器的电路拓扑结构相关联的，变频器存在直流母线接口，方便直流接入。但是，对于其他类型的电压暂降敏感负荷，由于其电路拓扑结构的限制，无直流母线接口，无法采用直流支撑技术，即一些敏感负荷由于直接采用交流供电，无电力电子拓扑结构，无法采用直流支撑技术。因此，针对这些无法采用直流支撑技术来治理电压暂降的敏感负荷而言，必须寻求另外一种电压暂降治理方案。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种基于交直流混合供电技术的电压暂降治理设备，该设备可以实现工业现场电压暂降敏感负荷的电压暂降治理，尤其针对那些其电路拓扑结构无直流母线接口的电压暂降敏感负荷以及直接采用交流供电的电气设备，从而可以有效防止电压暂降敏感负荷因电压暂降事件引起的无故停机现象，进而有效保证了工业生产的连续性。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案为：一种基于交直流混合供电技术的电压暂降治理设备，包括直流输入回路、交流主输入回路以及与交流主输入回路并联的交流旁输入回路；交流旁输入回路包括旁路输入开关，交流主输入回路包括输入隔离变压器、AC/DC整流器、DC/AC逆变器和输出隔离变压器，直流输入回路包括DC/DC双向变换器；交流旁输入回路输入端连接市电交流母线，通过旁路输入开关与静态开关连接，静态开关与电压暂降敏感负荷相连；交流主输入回路输入端连接市电交流母线，输入的交流电通过输入隔离变压器与AC/DC整流器连接；直流输入回路输入端连接蓄电池组，蓄电池组输入的直流电经DC/DC双向变换器升压后与AC/DC整流器的直流母线相连，经AC/DC整流器整流后的直流母线与DC/AC逆变器相连，DC/AC逆变器的输出端与输出隔离变压器相连，输出隔离变压器经过静态开关后与电压暂降敏感负荷相连；还包括单片机控制电路；单片机控制电路与DC/AC逆变器驱动端和DC/DC双向变换器的驱动端相连。其中，电压暂降治理设备还包括人机交互界面，单片机控制电路通过SPI通讯接口与人机交互界面连接，单片机控制电路通过RS-485通讯接口与外部监控上位机相连。其中，单片机控制电路采用的单片机型号为STM32F405RG，包括晶振Y、晶振电容C1、晶振电容C2、电源滤波电容C8和电源滤波电容C9；还包括输入交流电压采样端口AN0、输入交流电流采样端口AN2、输出交流电压采样端口AN1、输出交流电流采样端口AN3、直流母线电压采样端口AN4、蓄电池组电压采样端口AN5、蓄电池组电流采样端口AN6和散热器温度采样端口AN7；单片机的PWM1、PWM2、PWM3、PWM4信号用来控制DC/AC逆变器的四个MOS管，PWM5、PWM6、PWM7、PWM8信号用来控制DC/DC双向变换器的四个IGBT。其中，AC/DC整流器采用全桥不控整流拓扑结构，L、N为交流电输入，D1、D2、D3、D4为全桥整流二极管，C1为滤波电容。其中，DC/AC逆变器采用全桥逆变电路，C2为输入滤波电容，Q1～Q4为MOS管，L1为输出滤波电感，C3为输出滤波电容，经L1和C3滤波后得到平滑的正弦波。其中，DC/DC双向变换器采用两路交错并联的Buck/Boost电路拓扑结构，其中，DC48V来自蓄电池组的输出，C4和C5为低压侧滤波电容，L2和L3为电感，Q5～Q8为IGBT模块，C6和C7为高压侧滤波电容。相比于现有技术，本专利技术技术方案具有的有益效果为：本专利技术可实现工业现场电压暂降敏感负荷的电压暂降治理，保证敏感负荷供电的连续性和可靠性；首先，本专利技术治理设备可实现大多数敏感负荷的电压暂降治理，治理范围宽；其次，本专利技术治理设备内部有隔离变压器，输入输出端均有电气隔离，安全可靠性高；最后，本专利技术治理设备在交流电压暂降和交流失电两种情形下均能对敏感负荷进行保护。附图说明图1为本专利技术治理设备的系统原理图；图2为本专利技术治理设备中AC/DC整流器的电路原理图；图3为本专利技术治理设备中DC/AC逆变器的电路原理图；图4为本专利技术治理设备中DC/DC直流变流器的电路原理图；图5为本专利技术治理设备中隔离变压器的电路原理图；图6为本专利技术治理设备中单片机控制电路的电路原理图；图7为本专利技术治理设备的控制流程图；图8为本专利技术治理设备的电压闭环控制原理图；图9为本专利技术治理设备的电流闭环控制原理图。具体实施方式根据下述实施例，可以更好地理解本专利技术。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的内容仅用于说明本专利技术，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本专利技术。如图1所示，本专利技术基于交直流混合供电技术的电压暂降治理设备，包括直流输入回路、交流主输入回路以及与交流主输入回路并联的交流旁输入回路；交流旁输入回路包括旁路输入开关，交流主输入回路包括输入隔离变压器、AC/DC整流器、DC/AC逆变器和输出隔离变压器，直流输入回路包括DC/DC双向变换器；交流旁输入回路输入端连接市电交流母线，通过旁路输入开关与静态开关连接，静态开关与电压暂降敏感负荷相连；交流主输入回路输入端连接市电交流母线，输入的交流电通过输入隔离变压器与AC/DC整流器连接；直流输入回路输入端连接蓄电池组，蓄电池组输入的直流电经DC/DC双向变换器升压后与AC/DC整流器的直流母线相连，经AC/DC整流器整流后的直流母线与DC/AC逆变器相连，DC/AC逆变器的输出端与输出隔离变压器相连，输出隔离变压器经过静态开关后与电压暂降敏感负荷相连；还包括单片机控制电路；单片机控制电路与DC/AC逆变器驱动端和DC/DC双向变换器的驱动端相连。本专利技术电压暂降治理设备还包括人机交互界面，单片机控制电路通过SPI通讯接口与人机交互界面连接，单片机控制电路通过RS-485通讯接口与外部监控上位机相连。蓄电池组由4节12V100Ah的铅酸蓄电池串联组成，其输出的直流电经过DC/DC双向变换器升压后与AC/DC整流器整流后的直流母线直接相连，当输入的交流电出现电压暂降或失电后仍能够继续给DC/AC逆变器提供直流电源，保证敏感负荷供电的连续性。AC/DC整流器采用全桥不控整流电路，并进行整流后的电容滤波；DC/DC双向变换器具有双向变换功能，一方面能够将蓄电池组的低压升高到所需的直流电压，另一方面，从整流后直流母线取电给蓄电池组充电。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于交直流混合供电技术的电压暂降治理设备，其特征在于：包括直流输入回路、交流主输入回路以及与交流主输入回路并联的交流旁输入回路；交流旁输入回路包括旁路输入开关，交流主输入回路包括输入隔离变压器、AC/DC整流器、DC/AC逆变器和输出隔离变压器，直流输入回路包括DC/DC双向变换器；交流旁输入回路输入端连接市电交流母线，通过旁路输入开关与静态开关连接，静态开关与电压暂降敏感负荷相连；交流主输入回路输入端连接市电交流母线，输入的交流电通过输入隔离变压器与AC/DC整流器连接；直流输入回路输入端连接蓄电池组，蓄电池组输入的直流电经DC/DC双向变换器升压后与AC/DC整流器的直流母线相连，经AC/DC整流器整流后的直流母线与DC/AC逆变器相连，DC/AC逆变器的输出端与输出隔离变压器相连，输出隔离变压器经过静态开关后与电压暂降敏感负荷相连；还包括单片机控制电路；单片机控制电路与DC/AC逆变器驱动端和DC/DC双向变换器的驱动端相连。

【技术特征摘要】
1.一种基于交直流混合供电技术的电压暂降治理设备，其特征在于：包括直流输入回路、交流主输入回路以及与交流主输入回路并联的交流旁输入回路；交流旁输入回路包括旁路输入开关，交流主输入回路包括输入隔离变压器、AC/DC整流器、DC/AC逆变器和输出隔离变压器，直流输入回路包括DC/DC双向变换器；交流旁输入回路输入端连接市电交流母线，通过旁路输入开关与静态开关连接，静态开关与电压暂降敏感负荷相连；交流主输入回路输入端连接市电交流母线，输入的交流电通过输入隔离变压器与AC/DC整流器连接；直流输入回路输入端连接蓄电池组，蓄电池组输入的直流电经DC/DC双向变换器升压后与AC/DC整流器的直流母线相连，经AC/DC整流器整流后的直流母线与DC/AC逆变器相连，DC/AC逆变器的输出端与输出隔离变压器相连，输出隔离变压器经过静态开关后与电压暂降敏感负荷相连；还包括单片机控制电路；单片机控制电路与DC/AC逆变器驱动端和DC/DC双向变换器的驱动端相连。2.根据权利要求1所述的基于交直流混合供电技术的电压暂降治理设备，其特征在于：还包括人机交互界面，单片机控制电路通过SPI通讯接口与人机交互界面连接，单片机控制电路通过RS-485通讯接口与外部监控上位机相连。3.根据权利要求1所述的基于交直流混合供电技术的电压暂降治理设备，其特征在于：单片机控制电路采用的单片机型号为STM32F405RG...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹学毅，梅中华，朱礼建，严建海，
申请(专利权)人：南京国臣信息自动化技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32