專利名稱：一種電壓波動(dòng)和閃變發(fā)生裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電能質(zhì)量控制技術(shù)領(lǐng)域，特別是提供了一種電壓波動(dòng)和閃變發(fā)生裝置。
背景技術(shù)：
電壓波動(dòng)和閃變是電能質(zhì)量的重要指標(biāo)之一。它主要反映在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，波動(dòng) 性負(fù)荷引起供電系統(tǒng)的電壓波功情況，某些條件下可能危害電氣設(shè)備的運(yùn)行并引起 照明閃變。大容量輸出可控的電壓波動(dòng)和閃變發(fā)生裝置，可有效模擬系統(tǒng)發(fā)生電壓 波動(dòng)和閃變的現(xiàn)象，有助于研究電壓波動(dòng)和閃變對(duì)電力系統(tǒng)一、二次設(shè)備，用電負(fù) 荷的影響，并為電壓波動(dòng)和閃變的限值研究和標(biāo)準(zhǔn)制定奠定基礎(chǔ)。
本發(fā)明提供了一種電壓波動(dòng)和閃變發(fā)生裝置，它由工頻交流電源與基波注入變 壓器T,原邊并聯(lián)，基波注入變壓器Ti副邊與調(diào)制注入變壓器T2副邊串聯(lián)，工頻交 流電源經(jīng)PWM整流器輸出與全橋逆變器并聯(lián)，逆變器輸出與調(diào)制注入變壓器T2 原邊并聯(lián)。逆變器輸出包含電壓波動(dòng)和閃變的調(diào)制波形經(jīng)丁2與T,輸出的基波波形 相疊加實(shí)現(xiàn)電壓波動(dòng)和閃變，基波能量直接由T,提供，電壓波動(dòng)和閃變的能量由 T2提供，換流器的工作容量小、電壓低，大大提高了裝置整體的有效輸出容量和可 靠性，同時(shí)降低了設(shè)備的成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種電壓波動(dòng)和閃變發(fā)生裝置，用于產(chǎn)生電壓波動(dòng)和閃 變。通過兩級(jí)變壓器副邊繞組串聯(lián)運(yùn)行，基波注入變壓器T!輸出基波電壓，調(diào)制注
入變壓器T2輸出調(diào)制的電壓，兩個(gè)電壓疊加后形成輸出的電壓波動(dòng)和閃變波形。變
壓器T2原邊的全橋逆變器采用電壓、電流瞬時(shí)值雙閉環(huán)控制，具有波形跟蹤性能好， 動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快，換流器只提供波動(dòng)閃變調(diào)制分量，基波功率直接由Ti提供，具有 效率高、可靠性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，容易實(shí)現(xiàn)大容量。
本發(fā)明提出的一種電壓波動(dòng)和閃變發(fā)生裝置如附圖1所示，由五個(gè)部分組成， 分別是工頻交流電源l，基波注入變壓器L2，單橋PWM整流器3，全橋逆變器4 和調(diào)制注入變壓器T2 5。工頻交流電源1的兩端連接到基波注入變壓器T, 2的原邊 繞組兩端，同時(shí)，工頻交流電源1的兩端也連接到單橋PWM整流器3的兩端。
一種電壓波動(dòng)和閃變發(fā)生裝置的工作原理簡(jiǎn)述如下。
單橋PWM整流器為后級(jí)的全橋逆變器提供穩(wěn)定的直流母線電壓。單橋PWM 整流器保證網(wǎng)側(cè)高功率因數(shù)并且輸出電流諧波含量低；后級(jí)的全橋逆變器采用電壓 電流瞬時(shí)值雙閉環(huán)控制，保證逆變器輸出波形跟蹤性能好并且具有良好的動(dòng)態(tài)性 能。全橋逆變器輸出調(diào)制波形，通過調(diào)制注入變壓器T2將調(diào)制電壓與基波注入變壓器T!輸出的理想基波正弦電壓相疊加，得到要求輸出的電壓波動(dòng)和閃變波形。 裝置工作原理的數(shù)學(xué)描述如下。 基波注入變壓器T,輸出的電壓為w,=A, sin(w,O
調(diào)制注入變壓器T2輸出的電壓為w2=A2 sin(o^)x sin(叫r) Ti和T2輸出信號(hào)疊加后得到的電壓為"-(A,+A^inOv))sin(叫) 其中，q為基波電壓頻率，^為低頻電壓波動(dòng)閃變頻率，A,為基波幅值，A2 為低頻調(diào)制波幅值。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于逆變器輸出包含電壓波動(dòng)和閃變的調(diào)制波形經(jīng)丁2與l輸 出的基波波形相疊加實(shí)現(xiàn)電壓波動(dòng)和閃變，基波能量直接由T,提供，電壓波動(dòng)和閃 變的能量由T2提供，換流器的工作容量小、電壓低，大大提高了裝置整體的有效輸 出容量和可靠性，同時(shí)降低了設(shè)備的成本。


圖1為本發(fā)明一種電壓波動(dòng)和閃變發(fā)生裝置。其中，工頻交流電源l，基波注 入變壓器T,2，單橋PWM整流器3，全橋逆變器4和調(diào)制注入變壓器丁25。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提出的一種電壓波動(dòng)和閃變發(fā)生裝置拓?fù)淙绺綀D1所示，由五個(gè)部分組 成，分別是工頻交流電源l，基波注入變壓器T！2，單橋PWM整流器3，全橋逆變 器4和調(diào)制注入變壓器丁25。
工頻交流電源1的兩端連接到基波注入變壓器T,的原邊繞組兩端，同時(shí)，工頻 交流電源1的兩端也連接到單橋PWM整流器3的兩端。單橋PWM整流器3由兩 個(gè)IGBT及其反并聯(lián)二極管串聯(lián)的橋臂和兩個(gè)串聯(lián)電容支路構(gòu)成，橋臂終端通過連 接電感L,和工頻交流電源1的一端相連；串聯(lián)電容支路的中點(diǎn)和工頻交流電源1 的另一端相連。單橋PWM整流器3的橋臂和電容支路并聯(lián)，橋臂中的IGBT集電 極為整流輸出的正極，橋臂的IGBT發(fā)射極為整流輸出的負(fù)極。整流輸出的正極連 接到全橋逆變器4的直流母線正極，整流輸出的負(fù)極連接到全橋逆變器4的直流母 線負(fù)極。全橋逆變器4的直流母線正負(fù)極之間并聯(lián)有由4個(gè)IGBT及其反并聯(lián)二極 管構(gòu)成的兩個(gè)橋臂，兩個(gè)橋臂終端輸出連接到調(diào)制注入變壓器T2 5的原邊繞組的兩 端。調(diào)制注入變壓器T2 5的副邊繞組輸出并聯(lián)有濾波電容器Cf， Cf和T2的漏抗構(gòu) 成了逆變器載波頻率的輸出濾波器?；ㄗ⑷胱儔浩鱐, 2的副邊繞組和調(diào)制注入變 壓器T2 5的副邊繞組串聯(lián)到一起共同構(gòu)成輸出繞組。
權(quán)利要求
1、一種電壓波動(dòng)和閃變發(fā)生裝置，其特征在于由工頻交流電源(1)，基波注入變壓器T1(2)，單橋PWM整流器(3)，全橋逆變器(4)和調(diào)制注入變壓器T2(5)組成；工頻交流電源(1)的兩端連接到基波注入變壓器T1(2)的原邊繞組兩端，同時(shí)，工頻交流電源(1)的兩端也連接到單橋PWM整流器(3)的兩端；通過兩級(jí)變壓器副邊繞組串聯(lián)運(yùn)行，基波注入變壓器T1輸出基波電壓，調(diào)制注入變壓器T2輸出調(diào)制的電壓，兩個(gè)電壓疊加后形成輸出的電壓波動(dòng)和閃變波形。
2、 按照權(quán)利要求1所述的一種電壓波動(dòng)和閃變發(fā)生裝置，其特征在于所述的 單橋PWM整流器(3)由兩個(gè)IGBT及其反并聯(lián)二極管串聯(lián)的橋臂和兩個(gè)串聯(lián)電容支 路構(gòu)成，橋臂終端通過連接電感L,和工頻交流電源(1)的一端相連；串聯(lián)電容支路 的中點(diǎn)和工頻交流電源(1)的另一端相連；單橋PWM整流器(3)的橋臂和電容支 路并聯(lián)，橋臂中的IGBT集電極為整流輸出的正極，橋臂的IGBT發(fā)射極為整流輸出 的負(fù)極；整流輸出的正極連接到全橋逆變器(4)的直流母線正極，整流輸出的負(fù)極 連接到全橋逆變器(4)的直流母線負(fù)極。
3、 按照權(quán)利要求1所述的一種電壓波動(dòng)和閃變發(fā)生裝置，其特征在于所述的 全橋逆變器(4)的直流母線正負(fù)極之間并聯(lián)有由4個(gè)IGBT及其反并聯(lián)二極管構(gòu)成的 兩個(gè)橋臂，兩個(gè)橋臂終端輸出連接到調(diào)制注入變壓器T2 (5)的原邊繞組的兩端。
4、 按照權(quán)利要求1所述的一種電壓波動(dòng)和閃變發(fā)生裝置，其特征在于調(diào)制注 入變壓器T2(5)的副邊繞組輸出并聯(lián)有濾波電容器Cf， Cf和T2的漏抗構(gòu)成了逆變器 載波頻率的輸出濾波器；基波注入變壓器T！ (2)的副邊繞組和調(diào)制注入變壓器T2(5) 的副邊繞組串聯(lián)到一起共同構(gòu)成輸出繞組。
5、 按照權(quán)利要求1所述的一種電壓波動(dòng)和閃變發(fā)生裝置，其特征在于基波注入變壓器T,輸出的電壓為",Asin(W)，調(diào)制注入變壓器T2輸出的電壓為"2=A2 sin(6V)xsin(^V)，T！和T2輸出信號(hào)疊加后得到的電壓為sinKOii^O ，其中，w'為基波電壓頻率，^為低頻電壓波動(dòng)閃變頻率，A!為基波幅值，A2為 低頻調(diào)制波幅值。
6、 按照權(quán)利要求1所述的一種電壓波動(dòng)和閃變發(fā)生裝置，其特征在于由調(diào)制注入變壓器T2的漏抗和調(diào)制注入變壓器T2副邊并聯(lián)的電容器構(gòu)成高次諧波濾波通道，來抑制全橋逆變器(4)的輸出高次諧波。
全文摘要
一種電壓波動(dòng)和閃變發(fā)生裝置，屬于電能質(zhì)量控制技術(shù)領(lǐng)域。由工頻交流電源(1)，基波注入變壓器T₁(2)，單橋PWM整流器(3)，全橋逆變器(4)和調(diào)制注入變壓器T₂(5)五部分構(gòu)成。通過兩級(jí)變壓器副邊繞組串聯(lián)運(yùn)行，基波注入變壓器T₁輸出基波電壓，調(diào)制注入變壓器T₂輸出調(diào)制的電壓，兩個(gè)電壓疊加后形成輸出的電壓波動(dòng)和閃變波形。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于變壓器T₂原邊的全橋逆變器采用電壓、電流瞬時(shí)值雙閉環(huán)控制，波形跟蹤性能好，動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快，換流器只提供波動(dòng)閃變調(diào)制分量，基波功率直接由T₁提供，具有效率高、可靠性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，容易實(shí)現(xiàn)大容量。
文檔編號(hào)H02M7/501GK101425757SQ20081011872
公開日2009年5月6日 申請(qǐng)日期2008年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月20日
發(fā)明者單任仲, 尹忠東, 徐永海, 朱永強(qiáng), 肖湘寧, 郭春林 申請(qǐng)人:華北電力大學(xué)