一种具有低电压穿越功能的谐波隔离电源装置及控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种具有低电压穿越功能的谐波隔离电源装置及控制方法，其中隔离电源装置包括：输入交流滤波模块，滤除电网中的背景谐波及阻隔谐波隔离电源装置产生的谐波电流注入电网；功率因数校正模块，用于将经过输入交流滤波模块的交流电整流为直流电；直流支撑模块，当功率因数校正模块进入限流工作模式时，直流支撑模块进入放电模式，提供电流来维持稳定输出；逆变电路模块，将直流支撑模块的直流电逆变成交流电输出；输出交流滤波模块，对逆变电路模块的输出交流电进行滤波；控制电路模块，实现谐波隔离电源装置的控制算法和保护逻辑。本发明专利技术提供的具有低电压穿越功能的谐波隔离电源装置具有良好的谐波隔离性能且能实现具有低电压穿越功能。

A harmonic isolation power supply with low voltage ride through function and its control method

【技术实现步骤摘要】
一种具有低电压穿越功能的谐波隔离电源装置及控制方法
本专利技术涉及电力电子、谐波隔离，尤其是复杂背景谐波条件下的配电网谐波隔离技术，具体涉及一种具有低电压穿越功能的谐波隔离电源装置及控制方法。
技术介绍
随着输配电系统中各类非线性负载的日益增多，尤其是电力电子技术的飞速发展，各种功率器件、变流装置的应用在节约能源、提高效率和人民生活质量的同时，由于其非线性和多样性的特点，给电网注入了大量的谐波，造成某些对谐波敏感的低压用电设备损坏、故障或运行异常，在某些领域造成很大的经济损失。目前，削弱谐波对负荷的影响，主要有两种方法，一种是并联技术，在输入侧采取滤波手段消除背景谐波；另一种是串联技术，采用直流环节进行输入输出的谐波隔离。其中，并联技术的问题在于，若背景谐波电压较大，并联技术无法完全消除背景谐波对负荷的影响。采用直流环节进行隔离的方案理论上能够完全隔离输入输出的谐波，消除背景谐波对负荷的影响。但目前采用直流环节进行谐波隔离的方案存在功率因数低、控制复杂、不具备低电压穿越功能等缺点。
技术实现思路
因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中在进行谐波隔离时功率因数低、控制复杂、不具备低电压穿越功能缺陷，从而提供一种具有低电压穿越功能的谐波隔离电源装置及控制方法。为此，本专利技术实施例提供了如下技术方案：第一方面，本专利技术实施例提供了一种具有低电压穿越功能的谐波隔离电源装置，包括：输入交流滤波模块、功率因数校正模块、直流支撑模块、逆变电路模块、输出交流滤波模块、控制电路模块，其中，输入交流滤波模块，接入到配电网中，用于滤除电网中的背景谐波及阻隔谐波隔离电源装置产生的谐波电流注入电网；功率因数校正模块，用于将经过输入交流滤波模块的交流电整流为直流电、给所述直流支撑模块充电以及调整谐波隔离电源装置的功率因数；直流支撑模块，用于当功率因数校正模块进入限流工作模式，无法正常为直流支撑模块充电时，直流支撑模块进入放电模式，提供电流来维持稳定输出；逆变电路模块，用于将直流支撑模块的直流电逆变成交流电输出；输出交流滤波模块，用于对逆变电路模块的输出交流电进行滤波；控制电路模块，用于实现谐波隔离电源装置的控制算法和保护逻辑。在一实施例中，所述功率因数校正模块在当输入电压低于预设阈值时进入限流工作模式。在一实施例中，所述功率因数校正模块采用变开关频率单周期连续控制和低电压穿越算法结合的控制策略。在一实施例中，所述功率因数校正模块包括：软启动电路、不控整流电路和功率因数校正电路，其中，软启动电路，用于为直流支撑模块软启动充电；不控整流电路，用于将交流电整流为直流电；功率因数校正电路，用于调整交流侧功率因数。在一实施例中，所述直流支撑模块采用电容器和电池组并联的结构。在一实施例中，所述逆变电路模块在当输入电压低于预设阈值且直流母线电压大于第一预设电压值时，输出额定电压；当输入电压低于预设阈值时且直流母线电压在第一预设电压值与第二预设电压值区间内时，输出额定电压的90％。在一实施例中，所述控制电路模块，包括：主控制器、采样调理电路、开关量输入输出接口电路、驱动电路、人机交互界面模块，其中，主控制器，用于实现谐波隔离电源装置的控制算法和保护逻辑；采样调理电路，用于采集交流电压、电流和直流电压、电流，并经过滤波、调理及模数转换后将数字量送至主控制器；开关量输入输出接口电路，用于输入输出的开关量的电平匹配；驱动电路，用于接收并执行主控制器下发的驱动命令，完成功率因数校正电路和逆变电路模块的驱动功能，并将功率因数校正电路和逆变电路模块的状态反馈给主控制器；人机交互界面模块，用于各模块及电网状态显示、故障事件记录及将控制参数和保护参数下发给主控制器。第二方面，本专利技术实施例提供了一种具有低电压穿越功能的谐波隔离电源装置的控制方法，包括如下步骤：主控制器启动并进行自检及电网情况状态评估；当状态评估通过后，投入谐波隔离电源装置开关，进行锁相，当状态评估不通过时，进行告警，不投入谐波隔离电源装置开关；通过软启动电路为直流支撑模块充电，当直流支撑模块充电到第三预设电压值时，退出软启动电路控制，转为变开关频率单周期连续控制，继续为直流支撑模块充电；检测到直流支撑模块充电至第四预设电压值时，启动逆变电路模块的恒压限流模式，同时检测负载侧是否存在短路或过流；当恒压限流模式持续预设时间无故障时，逆变电路模块进入恒压源模式，谐波隔离电源装置进入正常运行模式。在一实施例中，控制谐波隔离电源装置实现低电压穿越，包括如下步骤：检测电网输入电压是否发生电压暂降，当发生电压暂降时投入低电压穿越程序，当未发生电压暂降时退出低电压穿越程序；当检测到发生电压暂降时且电压低于预设阈值，执行功率因数校正模块限流算法，同时发送低电压穿越使能信号给逆变电路模块；检测直流母线电压，直流母线电压大于第一预设电压值时，逆变器电路模块输出额定电压，当直流母线电压在第一预设电压值与第二预设电压值区间内时，逆变电路模块输出额定电压的90％，当直流母线电压小于第二预设电压值时，谐波隔离电源装置退出；检测到输入电压恢复时退出低电压穿越程序，若谐波隔离电源装置退出运行，则自动执行谐波隔离电源装置启动程序，若谐波隔离电源装置未退出运行，则直接切换到正常运行模式。本专利技术技术方案，具有如下优点：本专利技术提供的一种具有低电压穿越功能的谐波隔离电源装置及控制方法具有良好的谐波隔离性能及低电压穿越功能、机动性好、谐波隔离电源装置体积重量较小、成本低、控制方法简单。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例中具有低电压穿越功能的谐波隔离电源装置的一个具体示例的结构图；图2为本专利技术实施例中具有低电压穿越功能的谐波隔离电源装置的一个具体示例的主电路结构图；图3为本专利技术实施例中控制电路模块的一个具体示例的结构图；图4为本专利技术实施例中有低电压穿越功能的谐波隔离电源装置的控制方法的一个具体示例的流程图；图5为本专利技术实施例中有低电压穿越功能的谐波隔离电源装置的控制方法的另一个具体示例的流程图；图6为本专利技术实施例中有低电压穿越功能的谐波隔离电源装置的控制方法的再一个具体示例的流程图；图7为本专利技术实施例中锁相及低电压穿越算法的一个原理图。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，下面所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有低电压穿越功能的谐波隔离电源装置，其特征在于，包括：输入交流滤波模块、功率因数校正模块、直流支撑模块、逆变电路模块、输出交流滤波模块、控制电路模块，其中，/n输入交流滤波模块，接入到配电网中，用于滤除电网中的背景谐波及阻隔谐波隔离电源装置产生的谐波电流注入电网；/n功率因数校正模块，用于将经过输入交流滤波模块的交流电整流为直流电、给所述直流支撑模块充电以及调整谐波隔离电源装置的功率因数；/n直流支撑模块，用于当功率因数校正模块进入限流工作模式，无法正常为直流支撑模块充电时，直流支撑模块进入放电模式，提供电流来维持稳定输出；/n逆变电路模块，用于将直流支撑模块的直流电逆变成交流电输出；/n输出交流滤波模块，用于对逆变电路模块输出的交流电进行滤波；/n控制电路模块，用于实现谐波隔离电源装置的控制算法和保护逻辑。/n

【技术特征摘要】
1.一种具有低电压穿越功能的谐波隔离电源装置，其特征在于，包括：输入交流滤波模块、功率因数校正模块、直流支撑模块、逆变电路模块、输出交流滤波模块、控制电路模块，其中，
输入交流滤波模块，接入到配电网中，用于滤除电网中的背景谐波及阻隔谐波隔离电源装置产生的谐波电流注入电网；
功率因数校正模块，用于将经过输入交流滤波模块的交流电整流为直流电、给所述直流支撑模块充电以及调整谐波隔离电源装置的功率因数；
直流支撑模块，用于当功率因数校正模块进入限流工作模式，无法正常为直流支撑模块充电时，直流支撑模块进入放电模式，提供电流来维持稳定输出；
逆变电路模块，用于将直流支撑模块的直流电逆变成交流电输出；
输出交流滤波模块，用于对逆变电路模块输出的交流电进行滤波；
控制电路模块，用于实现谐波隔离电源装置的控制算法和保护逻辑。


2.根据权利要求1所述的具有低电压穿越功能的谐波隔离电源装置，其特征在于，所述功率因数校正模块在当输入电压低于预设阈值时进入限流工作模式。


3.根据权利要求2所述的具有低电压穿越功能的谐波隔离电源装置，其特征在于，所述功率因数校正模块采用变开关频率单周期连续控制和低电压穿越算法结合的控制策略。


4.根据权利要求3所述的具有低电压穿越功能的谐波隔离电源装置，其特征在于，所述功率因数校正模块包括：软启动电路、不控整流电路和功率因数校正电路，其中，
软启动电路，用于为直流支撑模块软启动充电；
不控整流电路，用于将交流电整流为直流电；
功率因数校正电路，用于调整交流侧功率因数。


5.根据权利要求1所述的具有低电压穿越功能的谐波隔离电源装置，其特征在于，所述直流支撑模块采用电容器和电池组并联的结构。


6.根据权利要求1所述的具有低电压穿越功能的谐波隔离电源装置，其特征在于，所述逆变电路模块在当输入电压低于预设阈值且直流母线电压大于第一预设电压值时，输出额定电压；
当输入电压低于预设阈值且直流母线电压在第一预设电压值与第二预设电压值区间内时，输出额定电压的90％。


7.根据权利要求1所述的具有低电压穿越功能的谐波隔离电源装置，其特征在于，所述控制电路模块，包括：主控制器、采样调理电路、开关量输入输出接口电路...

【专利技术属性】
技术研发人员：李毅，谈萌，王同勋，周胜军，巨建勋，潘爱强，刘光，陈达伟，王跃，沈亚为，
申请(专利权)人：全球能源互联网研究院有限公司，国网上海市电力公司，国家电网有限公司，国网新疆电力有限公司博尔塔拉供电公司，新疆中信金源电力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11