一种逐周限流保护电能质量控制装置制造方法及图纸

一种逐周限流保护电能质量控制装置，涉及一种用于交流干线或交流配电网络的电路装置，尤其是涉及到一种适用于高压交流电网稳定电压和减少谐波或波纹的装置，包括电压电流调节模块和检测控制模块，连接在三相系统电源和敏感负载之间，电压电流调节模块为多重化级联IGBT功率模块，每相由n个串联连接的电压补偿单元组成；检测控制模块的IGBT驱动电路设置比较器和与门逻辑电路连接组成的逐周限流保护单元，在每个控制周期对过电流进行限制。该装置可以显著提高敏感用户供电电能质量，减少电网和敏感负载用电设备的故障、降低电网损耗、提高电能利用率，提高了短路保护电路的可靠性。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及ー种用于交流干线或交流配电网络的电路装置，尤其是涉及到一种适用于高压交流电网稳定电压和减少谐波或波纹的装置。
技术介绍
城市电网中现代エ业、商业和居民用电设备，如高性能办公设备、精密实验仪器、变频调速设备、可编程逻辑控制器、各种自动生产线以及计算机系统等对电源特性变化敏感性负荷呈逐年上升趋势，对电能质量的要求不断提高。对敏感用户(如半导体制造企业)而言，几十毫秒的电压暂降就可能导致设备损坏、生产线停产，造成巨大经济损失。与此同时，分布式能源、冲击性和干扰性负荷的大量接入等因素都使得电网电能质量存在日趋恶化的趋势，严重威胁电カ系统的安全运行和用电设备的正常工作。针对敏感负荷电能质量控制问题，国内外开展了电能质量控制产品的研究制造。 但是，电能质量控制装置还没有形成标准化的产品，并且主要停留在低压小容量范围，中国技术专利“低谐波电源质量控制系统”(技术专利号ZL201020133972公开号CN201656479)公开了ー种低谐波电源质量控制系统。该低谐波电源质量控制系统包含检测装置、电カ调整装置、阻性负载装置。检测装置接收来自于阻性负载装置的反馈信号。检测装置输出的控制信号可以用电压或电流为信号。电カ调整装置接收到所述控制信号后，以比例方式输出驱动电压。所述比例方式为在连续输出时间间隔输出全功率驱动电压，并在连续不输出时间间隔停止输出全功率驱动电压。阻性负载装置接收驱动电压后，输出反馈信号到检测装置。以比例方式在连续输出时间间隔输出全功率驱动电压，并在连续不输出时间间隔停止输出全功率驱动电压，将能够有效的減少产生电カ的谐波。但是该装置仅适用于小功率的阻性负载装置，不适用于高压大功率的电网电能质量控制；其目的是减少阻性负载装置产生的谐波对电源质量的影响，而不是通过改善供电电网的电能质量，为敏感负载提供更高质量的电源。
技术实现思路
本技术的目的是要提供一种逐周限流保护电能质量控制装置，解决提高敏感用户供电电能质量，減少电网和敏感负载用电设备的故障、降低电网损耗、提高电能利用率的技术问题。本技术解决上述技术问题所采用的技术方案是一种逐周限流保护电能质量控制装置，包括电压电流调节模块和检测控制模块，所述的逐周限流保护电能质量控制装置连接在三相系统电源和敏感负载之间，所述的检测控制模块的检测输入端连接到三相系统电源，所述的检测控制模块通过IGBT驱动电路，连接到电压电流调节模块，其特征在于所述的电压电流调节模块为多重化级联IGBT功率模块，每相由n个串联连接的电压补偿单元组成，其中I < n < 20 ;所述的IGBT驱动电路设置逐周限流保护单元，逐周限流保护单元包括正限定值设定元件，负限定值设定元件，补偿电流检测元件，第一比较器，第二比较器，第一与门，第ニ与门，上管触发脉冲输入端，下管触发脉冲输入端，上管驱动元件和下管驱动元件；所述的正限定值设定元件连接到第一比较器的同相输入端，所述的负限定值设定元件连接到第二比较器的反相输入端，第一比较器的反相输入端和第二比较器的同相输入端并联连接到所述的补偿电流检测元件；所述的第一与门的三个输入端分别连接到上管触发脉冲输入端、第一比较器的输出端和第二比较器的输出端，第一与门的输出端连接到上管驱动元件；所述的第二与门的三个输入端分别连接到下管触发脉冲输入端、第一比较器的输出端和第二比较器的输出端，第二与门的输出端连接到下管驱动元件。本技术的逐周限流保护电能质量控制装置的一种优选的技术方案，其特征在 于所述的电压补偿单元的主电路是IGBT连接组成的H桥功率单元电路，各个电压补偿单元通过ー个多绕组隔离变压器连接到三相系统电源，每一路H桥功率单元电路的输入端，连接到隔离变压器的ー个二次绕组。本技术的逐周限流保护电能质量控制装置的一种较佳的技术方案，其特征在于所述的电压电流调节模块包含谐波电流补偿单元，所述的谐波电流补偿单元的主电路是IGBT连接组成的H桥功率単元电路；所述的隔离变压器的每ー相还包含为谐波电流补偿单元供电的二次绕组；每ー相的谐波电流补偿单元分别通过隔离变压器的二次绕组连接到三相系统电源，谐波电流补偿单元的H桥功率单元电路的输入端，通过整流电路连接到隔离变压器的ー个二次绕组；连接在三相系统电源同一相上的谐波电流补偿单元与电压补偿单元串联连接。本技术的逐周限流保护电能质量控制装置的一种更好的技术方案，其特征在于所述的检测控制模块包含数字信号处理器、信号调理元件和电流/电压转换元件；所述的数字信号处理器设有AD转换器和PWM输出端ロ，所述AD转换器的模拟信号输入端，通过信号调理元件和电流/电压转换元件连接到三相系统电源的电压互感器和电流互感器；所述PWM输出端ロ通过IGBT驱动电路，分别连接到各路电压补偿单元和谐波电流补偿单元的IGBT的栅极。本技术的逐周限流保护电能质量控制装置的一种进ー步改进的技术方案，其特征在于所述的检测控制模块还包含网络接ロ単元，所述的数字信号处理器通过网络接ロ单元连接到三相系统电源的电网监控系统。本技术的有益效果是I.本技术的逐周限流保护电能质量控制装置，可以显著提高敏感用户供电电能质量，減少电网和敏感负载用电设备的故障、降低电网损耗、提高电能利用率。利用Uce检测单元和电流传感器检测，对被保护的IGBT功率模块实现综合保护，大大提高了短路保护电路的可靠性。2.采用多重化级联IGBT功率模块，通过功率単元的串联，降低了功率器件的耐压要求，可采用技术成熟、价格低廉的低压IGBT组成逆变单元，通过串联単元的个数适应不同的输出电压要求。3.由于逆变器采用多重化PWM技术，经叠加可得到理想的相电压波形，堪称完美无谐波。输入功率因数可达0.95以上，不必设置输入滤波器和功率因数补偿装置，进ー步降低了系统成本。波形的改善除减小输出谐波外，还可以降低噪声和dv/dt值。4.由于电压电流调节模块的各功率単元具有相同的结构及參数，便于将功率単元做成模块化，实现冗余设计，即使在个别单元故障时也可通过单元旁路功能将该单元短路，系统仍能正常或降额运行。附图说明图I是本技术的逐周限流保护电能质量控制装置的主电路图；图2是多重化级联IGBT功率模块的工作原理框图；图3是本技术的逐周限流保护电能质量控制装置的H桥单元电路图；图4是本技术的逐周限流保护电能质量控制装置的控制单元电路图；图5是逐周限流保护单元的原理框图。以上图中的各部件的标号100-三相电源，200-多重化级联IGBT功率模块，201 20n H桥功率模块，210-谐波电流补偿单元，300-数字信号处理器，310-AD转换器，320-PWM输出端ロ，321-上管触发脉冲输入端，322-下管触发脉冲输入端，400-信号调理元件，410-电流/电压转换元件，420-补偿电流检测元件，500-网络接ロ单元，700-IGBT驱动电路，710-第一比较器，711-正限定值设定元件，720-第二比较器，721-负限定值设定元件，730-第一与门，740-第二与门，750-上管驱动元件，760-下管驱动元件，900-敏感负载。具体实施方式为了能更好地理解本技术的上述技术方案，以下结合附图和实施例进行进一步详细描述。图I是本技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种逐周限流保护电能质量控制装置，包括电压电流调节模块和检测控制模块，所述的逐周限流保护电能质量控制装置连接在三相系统电源和敏感负载之间，所述的检测控制模块的检测输入端连接到三相系统电源，所述的检测控制模块通过IGBT驱动电路，连接到电压电流调节模块，其特征在于：所述的电压电流调节模块为多重化级联IGBT功率模块，每相由n个串联连接的电压补偿单元组成，其中1≤n≤20；所述的IGBT驱动电路设置逐周限流保护单元，逐周限流保护单元包括正限定值设定元件，负限定值设定元件，补偿电流检测元件，第一比较器，第二比较器，第一与门，第二与门，上管触发脉冲输入端，下管触发脉冲输入端，上管驱动元件和下管驱动元件；所述的正限定值设定元件连接到第一比较器的同相输入端，所述的负限定值设定元件连接到第二比较器的反相输入端，第一比较器的反相输入端和第二比较器的同相输入端并联连接到所述的补偿电流检测元件；所述的第一与门的三个输入端分别连接到上管触发脉冲输入端、第一比较器的输出端和第二比较器的输出端，第一与门的输出端连接到上管驱动元件；所述的第二与门的三个输入端分别连接到下管触发脉冲输入端、第一比较器的输出端和第二比较器的输出端，第二与门的输出端连接到下管驱动元件。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：何维国，刘隽，包海龙，张宇，沈勇，
申请(专利权)人：上海市电力公司，
类型：实用新型
国别省市：