一种串联型电压暂变补偿控制电路及控制方法技术

本发明专利技术公开了一种串联型电压暂变补偿控制电路，包括依次连接的整流环节、逆变环节、滤波环节，还包括旁路开关；该控制电路采用载波反相层叠的控制方法。本发明专利技术串联型电压暂变补偿控制电路及控制方法，不需工频注入变压器，不需储能元件，体积小，造价低。该电路能补偿低至额定值３７％的对称三相电网电压暂低；或者可补偿一至两相电压暂低至零，只要至少有一相电压保持额定；在电压暂高时，无论三相电压在任何情况下，本补偿电路均能将三相负载电压补偿至额定。同时，逆变环节采用三电平半桥逆变电路使得在母线电压较高时减小开关管的电压应力；且输出电压谐波含量减少，给滤波器的设计带来方便。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电能质量控制
，涉及一种电压暂变补偿控制电路，具体涉及一种串联型电压暂变补偿控制电路，本专利技术还涉及利用该电路进行控制的方法。
技术介绍
串联型电压暂变补偿控制电路是一种电压源型电力电子补偿电路， 一个补偿电源串接于电源和重要负荷之间，当电网电压发生暂变时，通过补偿电源注入一个补偿电压，以补偿电压暂变值，最终保持负载电压为额定。它具有较好的动态性能，当发生电压暂降或暂升时，能在很短的时间(几个毫秒)内即可将故障处电压恢复到正常值。目前，针对电压暂变问题，常见的补偿电路有如下几种(l)动态电压恢复器DVR(Dynamic VoltageRestorer)。其补偿电压通过注入变压器串联接入电网，以补偿来自系统的电压暂变和谐波。但是，DVR的储能单元和工频注入变压器使得其体积较大、造价较高、且效率较低。(2)通用电能质量控制器UPQC(Universal Power Quality Controller)。它由一个通过工频注入变压器串联在电网进线上的电压型逆变器和一个并联在负载端的电流型逆变器共同组成，二者共用一个直流环节。靠近电网侧的串联电压型逆变器用来提高电网供电电压的质量；靠近负载侧的并联电流型逆变器用来改善负载的电流质量。虽然UPQC补偿功能较强大，但是结构复杂、体积大、造价高，控制亦复杂。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种串联型电压暂变补偿控制电路，解决了现有的电压暂变补偿控制电路结构复杂、体积大、造价高、控制复杂的问题。 本专利技术的另一 目的是提供利用上述补偿控制电路进行控制的方法。 本专利技术所采用的技术方案是，一种串联型电压暂变补偿控制电路，包括依次连接的整流环节、逆变环节和滤波环节，还包括旁路开关，旁路开关串联于电网和负载之间，整流环节包括二极管a、二极管b、二极管c和二极管d， 二极管a和二极管b连接成一个半桥，二极管c和二极管d连接成一个半桥，还包括相连接的电容a和电容b，逆变环节包括依次串联的开关管a、开关管b、开关管c和开关管d，开关管a和开关管b连接成上桥臂，开关管c和开关管d连接成下桥臂，还包括顺向串联的二极管e和二极管f，二极管e、二极管f的中点与电容a、电容b的中点相连接，二极管e的阴极与开关管a、开关管b的中点相连接，二极管f的阳极与开关管c、开关管d的中点相连接，滤波环节包括串联的电感和电容c，开关管b、开关管c的中点和滤波环节中的电感相连接，电容c与电感的连接端和负载相连接，电容c的另一端与滤波电容中性点相连接。 本专利技术所采用的另一技术方案是， 一种利用串联型电压暂变补偿控制电路进行控制的方法， 使三相交流进线的被补偿的相与电容a、电容b的中点相连接，三相交流进线的其余两相中的一相与二极管a、二极管b的中点相连接，三相交流进线的其余两相中的另一相与二极管c、二极管d的中点相连接， 从三相电网输入的电网电压为正常电压时，旁路开关导通，逆变环节关断，输入的电网电压通过旁路开关给滤波环节，滤波环节输出电网电压给负载；同时，输入的电网电压通过整流环节，二极管a、二极管b、二极管c和二极管d对电网电压进行整流，得到母线电压，该母线电压即为电容a、电容b两端的电压； 从三相电网输入的电网电压发生暂变时，旁路开关关断，逆变环节导通，输入的电网电压通过整流环节，二极管a、二极管b、二极管c和二极管d对电网电压进行整流，得到整流后直流母线电压，该母线电压为电容a、电容b两端的电压；逆变环节利用该整流后直流母线电压对输入的电网电压进行补偿，得到逆变输出的补偿电压；逆变环节将得到的逆变输出的补偿电压输出给滤波环节，滤波环节滤除逆变输出的高频分量，使负载上得到平滑的额定电压。 本专利技术的特点还在于，其中的逆变环节利用整流后直流母线电压对输入的电网电压进行补偿，得到逆变输出的补偿电压，具体按照以下步骤实施 当开关管a、开关管b导通，开关管c、开关管d关断时，开关管b、开关管c的中点和电容a、电容b的中点之间的电位差为整流后直流母线电压/2;当开关管c、开关管d导通，开关管a、开关管b关断时，开关管b、开关管c的中点和电容a、电容b的中点之间的电位差为_整流后直流母线电压/2 ;当开关管b、开关管c导通，开关管a、开关管d关断时，开关管b、开关管c的中点和电容a、电容b的中点之间的电位差为0。 本专利技术的有益效果是，该电路不需工频注入变压器，不需储能元件，且可利用线电压在线整流的方式提高补偿深度。该电路能补偿低至额定值37%的对称三相电网电压暂低；或者可补偿一至两相电压暂低至零，只要至少有一相电压保持额定；在电压暂高时，无论三相电压在任何情况下，该补偿电路均能将三相负载电压补偿至额定。附图说明 图1为本专利技术串联型电压暂变补偿控制电路的结构示意图； 图2为本专利技术串联型电压暂变补偿控制电路进行三相电压暂低补偿时的相量图。 图中，l.整流环节，2.逆变环节，3.滤波环节，4.旁路开关，5. 二极管a，6. 二极管b，7. 二极管c，8. 二极管d，9.电容a，10.电容b，ll. 二极管e，12. 二极管f， 13.开关管a，14.开关管b，15.开关管c，16.开关管d，17.电感，18.电容c。具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。 本专利技术串联型电压暂变补偿控制电路的结构，如图l所示，包括依次连接的整流环节1、逆变环节2和滤波环节3，还包括旁路开关4，旁路开关4串联于电网和负载之间。整流环节1包括二极管a5、二极管b6、二极管c7、二极管d8和电容a9、电容b10， 二极管a5和二极管b6连接成一个半桥，二极管c7和二极管d8连接成一个半桥，电容a9和电容b10相连接，三相交流进线的被补偿的相与电容a9、电容b10的中点相连接，三相交流进线的其余两相中的一相与二极管a5、二极管b6的中点相连接，三相交流进线的其余两相中的另一相与二极管c7、二极管d8的中点相连接。逆变环节2为三电平半桥逆变电路，包括依次串联的开关管al3、开关管bl4、开关管cl5、开关管dl6，还包括二极管ell、二极管f12。开关管a13和开关管b14连接成上桥臂，开关管c15和开关管d16连接成下桥臂，二极管ell和二极管fl2顺向串联为钳位二极管，二者的中点与电容a9、电容bl0的中点相连接，二极管ell的阴极与开关管al3、开关管b14的中点相连接，二极管f12的阳极与开关管cl5、开关管d16的中点相连接。滤波环节3为由串联的电感17和电容c18组成的二阶滤波器，开关管bl4、开关管c15的中点和滤波环节3中的电感17相连接。电容c18与电感17的连接端和负载相连接，电容c18的另一端与滤波电容中性点相连接。 采用上述串联型电压暂变补偿控制电路进行控制的方法，具体按照以下步骤实施 从三相电网输入的电网电压为正常电压时，旁路开关4导通，逆变环节2关断，输入的电网电压通过旁路开关4给滤波环节3，滤波环节3输出电网电压给负载；同时，输入的电网电压通过整流环节l，二极管a5、二极管b6、二极管c7、二极管d8对电网电压进行整流，得到母线电压，该母线电压为电容a9、电容bl0两端的电压。 从三相电网输入的电网电压发生暂变时，旁路开关4关断，逆变环节2导通，输入的电网电压通过整流环本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种串联型电压暂变补偿控制电路，其特征在于，包括依次连接的整流环节（１）、逆变环节（２）和滤波环节（３），还包括旁路开关（４），旁路开关（４）串联于电网和负载之间，所述的整流环节（１）包括二极管ａ（５）、二极管ｂ（６）、二极管ｃ（７）和二极管ｄ（８），二极管ａ（５）和二极管ｂ（６）连接成一个半桥，二极管ｃ（７）和二极管ｄ（８）连接成一个半桥，还包括相连接的电容ａ（９）和电容ｂ（１０），所述的逆变环节（２）包括依次串联的开关管ａ（１３）、开关管ｂ（１４）、开关管ｃ（１５）和开关管ｄ（１６），开关管ａ（１３）和开关管ｂ（１４）连接成上桥臂，开关管ｃ（１５）和开关管ｄ（１６）连接成下桥臂，还包括顺向串联的二极管ｅ（１１）和二极管ｆ（１２），二极管ｅ（１１）、二极管ｆ（１２）的中点与电容ａ（９）、电容ｂ（１０）的中点相连接，二极管ｅ（１１）的阴极与开关管ａ（１３）、开关管ｂ（１４）的中点相连接，二极管ｆ（１２）的阳极与开关管ｃ（１５）、开关管ｄ（１６）的中点相连接，所述的滤波环节（３）包括串联的电感（１７）和电容ｃ（１８），所述的开关管ｂ（１４）、开关管ｃ（１５）的中点和滤波环节（３）中的电感（１７）相连接，所述的电容ｃ（１８）与电感（１７）的连接端和负载相连接，电容ｃ（１８）的另一端与滤波电容中性点相连接。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈增禄，陈佩，李艳芳，詹佩，姚伟鹏，
申请(专利权)人：西安工程大学，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]