本发明专利技术公开了属于电力设备技术领域的基于超级电容的直流方式电压暂降抑制装置及其抑制方法，该装置由超级电容阵列(CS)、Buck/Boost型双向功率变换电路和接触器(KD)构成。当电压暂降抑制器上电运行后，通过Buck/Boost型双向功率变换电路给超级电容阵列(CS)充电；当由于交流系统故障导致直流母线发生电压暂降时，由超级电容阵列(CS)提供能量，通过Buck/Boost型双向功率变换电路升压来支撑直流母线电压。本发明专利技术具有结构简单、可靠性高、损耗小，使用寿命长、免维护、无环境污染等特点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电力设备
，特别涉及。
技术介绍
随着信息化技术的发展，现代社会对供电质量的要求日益提高，高质量电力供应已成为现代社会生产、生活得以顺利进行、稳定发展的基本条件。在基于微机控制、变频调速驱动的生产线以及大容量通信机房等这些现代社会典型用电系统中，即便是短暂的供电中断或其他电能质量问题，就可造成难以估量的经济损失。然而，由于设备因素、管理因素及难于抗拒的自然因素，供电中断、电压暂降等其他电能质量问题仍然严重威胁着高质量供电。美国电科院的统计表明美国每年因电能质量问题造成的经济损失在150亿到240 亿美元之间。在我国，随着新型自动化生产线、网络化服务系统的引进和采用，用户对电力供应的质量问题越来越关注。电力供应已从过去仅追求数量的阶段进入讲求质量和效益的新阶段。电能质量已成为引进资本、发展产业的制约因素。随着中国生产加工业的发展，国民生产、生活更趋于国际化，供电质量也将趋于国际化标准。因此，我国高质量供电技术的研究与相应产品的开发与应用更具有紧迫性和挑战性。电能质量问题的解决通常与电网规划与运行、设备的电能质量问题承受能力和电能质量调节措施等有关。人们在这些方面开展了许多卓有成效的工作。通过将蓄电池组并联在用电设备直流母线上来实现不间断供电和抑制电压短时中断和暂降已成为较为重要的工业企业、市政、商贸、楼宇等电力用户的普遍供电方式。当电源发生故障引起电压短时中断或暂降时，蓄电池组开始工作，为电源发生故障期间提供直流电压支撑。目前这种抑制电压短时中断或暂降的方法，切换时间相对较慢，蓄电池组无法提供更大的瞬时功率，直流母线上所带负载还会受到电源发生故障的影响。另外，蓄电池组还存在需要定期维护、使用寿命短、工作温度范围小以及废旧蓄电池组对环境污染严重等问题。超级电容是近年来出现的一种新型储能元件，兼具电池和铝电解电容的能量和功率特性，并具有长寿命、工作温度范围宽及环保等特点，在电动汽车、高功率直流电源、太阳能和风能发电等产品领域有一定的应用。目前，国内对将超级电容引入并应用到抑制直流系统电压暂降的方法研究较少， 特别是将双向DC/DC变换与超级电容相结合，充分提取超级电容储能的相关产品还没有出现。
技术实现思路
本专利技术目的是公开。实现本专利技术的主电路技术方案如下基于超级电容的直流方式电压暂降抑制装置由超级电容阵列Cs、Buck/B00St型双向功率变换电路和直流接触器KD串联构成，其中超级电容阵列Cs由1-n个单体超级电容Csi-Csn串并联构成，超级电容阵列Cs是基于超级电容的直流方式电压暂降抑制装置的储能单元；所述第一电阻R1和第一电容C1串联构成第一 IGBT器件T1的缓冲电路，并和第一二极管D1 —起并联在第一 IGBT器件T1的发射极与集电极之间；第二电阻R2和第二电容C2串联构成第二 IGBT器件T2的缓冲电路；并和第二二极管D2 —起并联在第二 IGBT器件T2的发射极与集电极之间；超级电容阵列Cs正极接充放电电感L1,超级电容阵列Cs负极接第二 IGBT器件T2的发射极和直流接触器KD的负极KD (-)，直流接触器KD的负极KD (-)与输出负极S-连接，直流接触器KD的正极KD (+) 与输出正极S+连接。 所述的基于超级电容的直流方式电压暂降抑制装置的抑制方法，其特征在于包括以下步骤1)当超级电容阵列电压Us小于最低工作电压V1时，通过第一 IGBT器件T1、充放电电感L1对超级电容阵列Cs进行充电，这时Buck/Boost型双向功率变换电路工作在Buck 模式；2)当超级电容阵列电压Us大于额定电压V2并且充电电流込小于额定电流I1时， 第一 IGBT器件T1停止工作，充电结束；基于超级电容的直流方式电压暂降抑制装置进入热备用状态；3)当直流母线发生电压暂降，但电压暂降后的直流母线电压Ub没有超过直流母线工作电压下限V3时，第一 IGBT器件T1、第二 IGBT器件T2不工作，超级电容阵列Cs通过充放电电感L1、第一二极管D1放电，缓解直流母线的电压暂降；4)当直流母线电压Ub超过直流母线工作电压下限V3时，第二 IGBT器件T2开始工作，超级电容阵列Cs通过由充放电电感L1、第一二极管D1、第二 IGBT器件T2组成的升压斩波电路对直流母线释放能量，使直流母线电压Ub恢复到额定电压水平，总耗时少于，这时 Buck/Boost型双向功率变换电路工作在Boost模式下；5)当超级电容阵列Cs的电压Us小于最低工作电压V1时，超级电容阵列Cs停止释放能量，等待电压暂降结束后，再次充电。所述超级电容阵列Cs的充电模式为定电流充电。本专利技术的有益效果包括1)相比串联电阻的充电方式，超级电容阵列Cs通过 Buck/Boost型双向功率变换电路储能过程产生的功率损耗更小，并且由于储能时充电电流可以整定，充电方式更灵活；2)电压暂降幅度较小时，直流母线电压平稳，没有发生暂降； 电压暂降幅度较大时，装置在IOms左右稳定直流母线电压到正常工作范围，对已知的敏感负荷不会造成影响，能够保证含有变频调速系统的工业生产线以及通信电源的正常工作。 3)电压暂降抑制装置采用的超级电容具有输出瞬时功率大、使用寿命长、免维护、工作温度范围宽、无污染等特点。4)本专利技术具有结构简单、可靠性高、损耗小等特点。附图说明图1为本专利技术的主电路原理图。图2为本专利技术的安装地点示意图。具体实施例方式如图1所示为基于超级电容的直流方式电压暂降抑制装置的主电路原理图，所述基于超级电容器件的直流装置电压暂降装置由超级电容阵列Cs、Buck/B00St型双向功率变换电路和直流接触器KD串联构成。其中 超级电容阵列Cs由1-n个单体超级电容(；「(^串并联构成，超级电容阵列Cs是基于超级电容的直流方式电压暂降抑制装置的储能单元；所述第一电阻R1和第一电容C1串联构成第一 IGBT器件T1的缓冲电路，并和第一二极管D1 —起并联在第一 IGBT器件T1的发射极与集电极之间；第二电阻R2和第二电容C2串联构成第二 IGBT器件T2的缓冲电路；并和第二二极管D2 —起并联在第二 IGBT器件T2的发射极与集电极之间；超级电容阵列Cs正极接充放电电感L1,超级电容阵列Cs负极接第二 IGBT器件T2的发射极和直流接触器KD的负极KD (-)，直流接触器KD的负极KD (-)与输出负极S-连接，直流接触器KD的正极KD (+) 与输出正极S+连接。所述的基于超级电容的直流方式电压暂降抑制装置的抑制方法，其特征在于包括以下步骤1)当超级电容阵列电压Us小于最低工作电压V1时，通过第一 IGBT器件T1、充放电电感L1对超级电容阵列Cs进行充电，这时Buck/Boost型双向功率变换电路工作在Buck 模式；2)当超级电容阵列电压Us大于额定电压V2并且充电电流込小于额定电流I1时， 第一 IGBT器件T1停止工作，充电结束；基于超级电容的直流方式电压暂降抑制装置进入热备用状态；3)当直流母线发生电压暂降，但电压暂降后的直流母线电压Ub没有超过直流母线工作电压下限V3时，第一 IGBT器件T1、第二 IGBT器件T2不工作，超级电容阵列Cs通过充放电电感L1、第一二极管D1放电，缓解直流母线的电压暂降；4)当直流母线电压Ub超过直流母本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．基于超级电容的直流方式电压暂降抑制装置，其特征在于，所述电压暂降抑制装置由超级电容阵列（ＣＳ）、Ｂｕｃｋ／Ｂｏｏｓｔ型双向功率变换电路和直流接触器（ＫＤ）串联构成；其中：超级电容阵列（ＣＳ）由１－ｎ个单体超级电容（ＣＳ１－ＣＳｎ）串并联构成；所述第一电阻（Ｒ１）和第一电容（Ｃ１）串联构成第一ＩＧＢＴ器件（Ｔ１）的缓冲电路，并和第一二极管（Ｄ１）一起并联在第一ＩＧＢＴ器件（Ｔ１）的发射极与集电极之间；第二电阻（Ｒ２）和第二电容（Ｃ２）串联构成第二ＩＧＢＴ器件（Ｔ２）的缓冲电路；并和第二二极管（Ｄ２）一起并联在第二ＩＧＢＴ器件（Ｔ２）的发射极与集电极之间；超级电容阵列（ＣＳ）正极接充放电电感（Ｌ１），超级电容阵列（ＣＳ）负极接第二ＩＧＢＴ器件（Ｔ２）的发射极和直流接触器（ＫＤ）的负极（ＫＤ（－）），直流接触器（ＫＤ）的负极（ＫＤ（－））与输出负极（Ｓ－）连接，直流接触器（ＫＤ）的正极（ＫＤ（＋））与输出正极（Ｓ＋）连接。
【技术特征摘要】
1.基于超级电容的直流方式电压暂降抑制装置，其特征在于，所述电压暂降抑制装置由超级电容阵列(Cs)、Buck/Boost型双向功率变换电路和直流接触器(KD)串联构成；其中超级电容阵列(Cs)由1-n个单体超级电容(Csi-Csn)串并联构成；所述第一电阻(R1) 和第一电容(C1)串联构成第一 IGBT器件(T1)的缓冲电路，并和第一二极管(D1) —起并联在第一 IGBT器件(T1)的发射极与集电极之间；第二电阻(R2)和第二电容(C2)串联构成第二 IGBT器件(T2)的缓冲电路；并和第二二极管(D2) —起并联在第二 IGBT器件(T2)的发射极与集电极之间；超级电容阵列(Cs)正极接充放电电感(L1),超级电容阵列(Cs)负极接第二 IGBT器件(T2)的发射极和直流接触器(KD)的负极(KD(-))，直流接触器(KD)的负极 (KD(-))与输出负极(S-)连接，直流接触器(KD)的正极(KD(+))与输出正极(S+)连接。2.根据权利要求1所述的基于超级电容的直流方式电压暂降抑制装置，其特征在于， 所述电压暂降抑制装置可安装在对电压暂降敏感并且含有直流母线的设备上。3.根据权利要求2所述的基于超级电容的直流方式电压暂降抑制装置，其特征在于， 所述含有直流母线的设备包括变频调速系统与通信用直流电源。4.权利要求1所述的基于超级电容的直流方式电压暂降抑制装置的抑制方法，其特征在于，包...
【专利技术属性】
技术研发人员：韩民晓，尹虎臣，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：11
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