一种电压质量调节装置制造方法及图纸

一种电压质量调节装置，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，包括电压调节模块、可控整流模块和检测控制模块，电压质量调节装置连接在三相系统电源和敏感负载之间，电压调节模块为多重化级联IGBT功率模块，每相由n个PWM可控整流单元和n个串联连接的基波电压补偿单元组成；主电路是IGBT组成的H桥功率单元电路，每个PWM可控整流单元连接一个基波电压补偿单元；隔离变压器包含n个二次绕组，每个二次绕组对应连接一个PWM可控整流单元。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。（*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。
技术介绍
城市电网中现代工业、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，严重威胁电力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)公开了一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、电力调整装置、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。电力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，将能够有效的减少产生电力的谐波。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电压质量调节装置，解决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电压质量调节装置，包括电压调节模块、可控整流模块和检测控制模块，所述的电压质量调节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的控制输出端，连接到电压调节模块和可控整流模块，其特征在于所述的电压调节模块为多重化级联IGBT功率模块，每相由n个串联连接的基波电压补偿单元组成，其中I < n < 20 ;所述的可控整流模块包含n个PWM可控整流单元，每个PWM可控整流单元连接一个基波电压补偿单元；所述PWM可控整流单元的交流侧，通过一台多绕组隔离变压器连接到三相系统电源；所述隔离变压器包含3n个二次绕组，每个二次绕组对应连接一个PWM可控整流单元;所述的基波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，每一路H桥功率单元电路的输入端，分别连接到对应的PWM可控整流单元的直流侧。本技术的电压质量调节装置的一种较佳的技术方案，其特征在于所述的电压调节模块设有谐波电压补偿单元和与其对应的PWM可控整流单元，所述的谐波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；所述隔离变压器设有为谐波电压补偿单元供电的二次绕组；所述为谐波电压补偿单元供电的二次绕组，通过所述对应的PWM可控 整流单元，连接到所述的谐波电压补偿单元的H桥功率单元电路的输入端；连接在三相系统电源同一相上的谐波电压补偿单元与基波电压调节模块串联连接。本技术的电压质量调节装置的一种更好的技术方案，其特征在于所述的电压质量调节装置还设有可控旁路开关元件，所述可控旁路开关元件与所述的电压调节模块的输出端并联，连接在三相系统电源和敏感负载之间；所述可控旁路开关元件的控制极，通过光耦或光纤隔离连接到所述的检测控制模块。本技术的电压质量调节装置的一种改进的技术方案，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、电流/电压转换元件和网络接口单元；所述的数字信号处理器设有AD转换器和PWM输出端口，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输出端口通过IGBT驱动电路，分别连接到各路基波电压补偿单元和谐波电压补偿单元的IGBT的栅极；所述的数字信号处理器通过网络接口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.本技术的电压质量调节装置，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。2.采用多重化级联IGBT功率模块，通过功率单元的串联，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，通过串联单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，进一步降低了系统成本。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.由于电压调节模块和可控整流模块的各功率单元具有相同的结构及参数，便于将功率单元做成模块化，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，或者通过可控旁路开关元件继续供电，进一步提高了敏感负荷系统供电的可靠性行。附图说明图I是本技术的电压质量调节装置的主电路图；图2是多重化级联IGBT功率模块的工作原理框图；图3是本技术的电压质量调节装置的H桥单元电路图；图4是本技术的电压质量调节装置的控制单元电路图。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，101 IOn-PWM可控整流单元，201 20n-H桥功率模块，210-可控整流模块，300-数字信号处理器，310-AD转换器，320-PWM输出端口，400-信号调理元件，410-电流/电压转换元件，500-网络接口单元，700-IGBT驱动电路，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是本技术的电压质量调节装置的主电路图，包括电压调节模块200、可控整流模块210和检测控制模块(图中未表示)，所述的电压质量调节装置连接在三相系统电源100和敏感负载900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100，所述的检测控制模块的控制输出端，连接到电压调节模块200和可控整流模块210。电压调节模块200为多重化级联IGBT功率模块，每相由n个串联连接的基波电压补偿单元201 20n组成，其中I彡n彡20 (参见图3)。图3是本技术的电压质量调节装置的H桥单元电路图，图3中仅表示了三相多重化级联IGBT功率模块中的一相，另外两相的电路结构完全相同。图中，可控整流模块210包含n个PWM可控整流单元101 10n，每一个PWM可控整流单元连接一个基波电压补偿单元，即可控整流单元101连接到基波电压补偿单元201，可控整流单元102连接到基波电压补偿单元203，依本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电压质量调节装置，包括电压调节模块、可控整流模块和检测控制模块，所述的电压质量调节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的控制输出端，连接到电压调节模块和可控整流模块，其特征在于：所述的电压调节模块为多重化级联IGBT功率模块，每相由n个串联连接的基波电压补偿单元组成，其中1≤n≤20；所述的可控整流模块包含n个PWM可控整流单元，每个PWM可控整流单元连接一个基波电压补偿单元；所述PWM可控整流单元的交流侧，通过一台多绕组隔离变压器连接到三相系统电源；所述隔离变压器包含3n个二次绕组，每个二次绕组对应连接一个PWM可控整流单元；所述的基波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，每一路H桥功率单元电路的输入端，分别连接到对应的PWM可控整流单元的直流侧。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：何维国，刘隽，赵国亮，胡为进，包海龙，蒋晓春，
申请(专利权)人：上海市电力公司，中国电力科学研究院，
类型：实用新型
国别省市：