基于晶閘管和儲能的統(tǒng)一電能質量調節(jié)器的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及基于晶閘管和儲能的統(tǒng)一電能質量調節(jié)器，屬于電力設備【技術領域】。該調節(jié)器包括：超級電容儲能模塊，雙向直流-直流變換器模塊，逆變器模塊，雙向晶閘管模塊。其中，超級電容儲能模塊與雙向直流-直流變換器模塊的低壓側并聯(lián)，雙向直流-直流變換器的高壓側與逆變器模塊直流側并聯(lián)，逆變器模塊交流輸出端并聯(lián)到雙向晶閘管模塊輸出端與負荷之間，雙向晶閘管輸入端連接系統(tǒng)電源。本實用新型增強了解決電能質量問題的范圍，同時進一步集成化，有效降低了成本，該基于晶閘管和儲能的新型UPQC不但具有極快的響應速度、待機效率高、工作穩(wěn)定，而且結構簡單，有效地節(jié)約了產(chǎn)品成本，便于維護，易于操作，性價比較高。
【專利說明】基于晶閘管和儲能的統(tǒng)一電能質量調節(jié)器
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于電力設備【技術領域】，特別涉及一種新型的基于晶閘管和儲能的UPQC(統(tǒng)一電能質量調節(jié)器)，其具有系統(tǒng)電源暫態(tài)電壓故障時負荷側電壓補償功能，有源濾波功能，無功補償功能，三相不平衡補償功能，軟起動功能。
【背景技術】
[0002]隨著我國現(xiàn)代工業(yè)技術及人民生活水平的提高，電能質量問題日益凸顯，電能質量治理技術已經(jīng)成為解決電能質量問題的關鍵。目前電能質量問題主要有系統(tǒng)電源電壓暫態(tài)故障，諧波污染，功率因數(shù)低，三相不平衡等問題，相應的解決方案主要有動態(tài)電壓恢復器(DVR)，有源濾波器(APF)，靜止無功補償發(fā)生器(SVG)等，但由于這些電能質量治理設備功能單一，為了進一步降低成本和實現(xiàn)功能集成化，統(tǒng)一電能質量調節(jié)器(UPQC)作為綜合型電能質量治理裝置得到了發(fā)展和應用，目前的統(tǒng)一電能質量調節(jié)器(UPQC)組成，串聯(lián)變壓器一次側串聯(lián)在系統(tǒng)電源AC和負荷M之間，串聯(lián)變壓器二次側連接到串聯(lián)逆變器交流偵牝串聯(lián)逆變器直流側與并聯(lián)逆變器直流側連接，并聯(lián)逆變器交流側并聯(lián)到串聯(lián)變壓器與負荷M之間，其并聯(lián)逆變器可以實現(xiàn)APF與SVG等功能，串聯(lián)逆變器可以實現(xiàn)串聯(lián)DVR功能。
[0003]但是隨著現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)對電質量要求的不斷提高，尤其在系統(tǒng)電源電壓暫態(tài)電能質量問題上提出了新的需求，該需求包括系統(tǒng)電源電壓短時深度下降和短時中斷，由于目前UPQC為基于串聯(lián)電壓補償原理導致其無法滿足電壓短時深度下降和中斷的電壓補償要求，同時目前UPQC不具備雙向直流-直流變流功能導致很難適用于超級電容等相關儲能設備，并且對于動力型負荷傳統(tǒng)UPQC不具備軟啟動功能。
[0004]隨著儲能技術的發(fā)展，超級電容作為典型的儲能設備由于使用壽命增長，放電能力加強，成本降低而得到廣泛的應用。而雙向直流-直流變換器與三相橋逆變器已經(jīng)是非常成熟的電力電子設備，可靠性高成本低。隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，對供電質量的要求也越來越高，相應對具備帶儲能的并聯(lián)型電壓補償功能的需求越來越急迫。
實用新型內容
[0005]本實用新型的目的是彌補目前UPQC功能不足之處，提出一種基于晶閘管和儲能的統(tǒng)一電能質量調節(jié)器(UPQC)，該基于晶閘管和儲能的UPQC加入了雙向晶閘管|旲塊，超級電容儲能模塊和雙向直流-直流變換器模塊，去掉了目前UPQC中的串聯(lián)逆變器，這樣就在UPQC基礎上增加了系統(tǒng)電源電壓短時深度跌落和中斷的電壓補償功能，軟啟動功能，同時具備有源濾波，無功補償和三相不平衡補償功能，本實用新型的新型UPQC增強了解決電能質量問題的范圍，同時實現(xiàn)了進一步集成化，有效降低了成本。
[0006]本實用新型提出的一種基于晶閘管和儲能的統(tǒng)一電能質量調節(jié)器(UPQC)，其特征在于，該調節(jié)器包括超級電容儲能模塊，雙向直流-直流變換器模塊，逆變器模塊，雙向晶閘管模塊；其中，超級電容儲能模塊與雙向直流-直流變換器模塊的低壓側并聯(lián)，雙向直流-直流變換器的高壓側與逆變器模塊直流側并聯(lián)，逆變器模塊交流輸出端并聯(lián)到雙向晶閘管模塊輸出端與負荷之間，雙向晶閘管輸入端連接系統(tǒng)電源，雙向晶閘管模塊輸出端還同時直接與負荷相連。
[0007]逆變器模塊可由常規(guī)三相逆變器和LC濾波器所組成。
[0008]雙向晶閘管模塊可由常規(guī)的雙向晶閘管及其驅動和控制電路所組成；該驅動電路通常可采用磁隔離或光隔離驅動方案的器件，控制電路可使用開入開出模式，實現(xiàn)晶閘管導通與關斷控制。
[0009]當系統(tǒng)電源為三相四線制時，本實用新型可在上述組成結構的基礎上增加隔離變壓器模塊，該隔離變壓器的輸入端并聯(lián)在所述逆變器模塊的交流側，輸出端并聯(lián)到雙向晶閘管模塊輸出端與負荷M之間。
[0010]所述隔離變壓器模塊可采用三相四線隔離變壓器，或使用三相四線逆變器。
[0011]本實用新型優(yōu)點是:
[0012]本實用新型所提出的基于晶閘管和儲能的新型UPQC增強了其解決電能質量問題的范圍，同時進一步集成化，有效降低了成本。
[0013]本實用新型的基于晶閘管和儲能的新型UPQC不但具有極快的響應速度、待機效率高、工作穩(wěn)定，而且結構簡單，有效地節(jié)約了產(chǎn)品成本，便于維護，易于操作，性價比較高。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1為目前UPQC的組成電路圖。
[0015]圖2為本實用新型提出的基于晶閘管和儲能的新型UPQC的組成電路圖。
[0016]圖3為本實用新型提出的基于晶閘管和儲能的三相四線新型UPQC的組成電路圖。
【具體實施方式】
[0017]以下結合附圖，詳細介紹本實用新型基于晶閘管和儲能的UPQC組成、工作原理和工作過程:
[0018]參照圖2所不，本實用新型提出的基于晶閘管和儲能的UPQC系統(tǒng)電路原理圖。本實用新型提出的用于解決電能質量問題的基于晶閘管和儲能的新型UPQC，包括超級電容儲能模塊，雙向直流-直流變換器模塊，逆變器模塊，雙向晶閘管模塊；其中，超級電容儲能模塊與雙向直流-直流變換器模塊的低壓側并聯(lián)，雙向直流-直流變換器的高壓側與逆變器模塊直流側并聯(lián)，逆變器模塊交流輸出端并聯(lián)到雙向晶閘管模塊輸出端與負荷M之間，雙向晶閘管輸入端連接系統(tǒng)電源AC，雙向晶閘管模塊輸出端還同時直接與負荷相連。
[0019]本實用新型的各部件的【具體實施方式】說明如下:
[0020]逆變器模塊可由常規(guī)三相逆變器和LC濾波器組成。
[0021 ] 雙向晶閘管模塊可由常規(guī)的雙向晶閘管及其驅動和控制電路組成，該驅動電路通常可采用磁隔離或光隔離驅動方案的器件，控制電路可使用開入開出模式，實現(xiàn)晶閘管導通與關斷控制。
[0022]超級電容儲能模塊可由超級電容單體串并聯(lián)組合而成。
[0023]雙向直流-直流變換器模塊可采用常規(guī)升壓降壓電路(Boost+Buck)或基于高頻變壓器的直流-直流變換器。。
[0024]本實用新型當用于系統(tǒng)電源為三相四線制時，可在上述組成結構的基礎上增加隔離變壓器模塊，其結構如圖3所示，該隔離變壓器的輸入端并聯(lián)在所述逆變器模塊的交流偵牝輸出端并聯(lián)到雙向晶閘管模塊輸出端與負荷M之間。
[0025]該隔離變壓器可采用三相四線隔離變壓器，或三相四線逆變器。
[0026]本實用新型的工作原理為:當系統(tǒng)電源正常時，系統(tǒng)電源通過雙向晶閘管向負荷M供電，通過控制晶閘管的觸發(fā)角度可以實現(xiàn)電動機軟啟動，逆變模塊可以實現(xiàn)有源濾波功能、無功補償功能和三相不平衡補償功能，超級電容儲能模塊通過雙向直流-直流變換器模塊充電以實現(xiàn)能量存儲，當系統(tǒng)電源AC發(fā)生暫態(tài)電壓故障時，逆變模塊工作在電壓源模式，通過反壓脈沖方法或負荷電流轉移方法實現(xiàn)雙向晶閘管有效關斷，超級電容儲能模塊通過雙向直流-直流變換器模塊向逆變模塊放電，逆變模塊作為電壓源以維持負荷M的正常工作，當系統(tǒng)電源AC恢復正常后，逆變器模塊則退出電壓源逆變工作模式，雙向晶閘管被導通以維持負荷的正常工作。
【權利要求】
1.一種基于晶閘管和儲能的統(tǒng)一電能質量調節(jié)器，其特征在于，該調節(jié)器包括超級電容儲能模塊，雙向直流-直流變換器模塊，逆變器模塊，雙向晶閘管模塊；其中，超級電容儲能模塊與雙向直流-直流變換器模塊的低壓側并聯(lián)，雙向直流-直流變換器的高壓側與逆變器模塊直流側并聯(lián)，逆變器模塊交流輸出端并聯(lián)到雙向晶閘管模塊輸出端與負荷M之間，雙向晶閘管輸入端連接系統(tǒng)電源AC，雙向晶閘管模塊輸出端還同時直接與負荷相連。
2.如權利要求1所述的統(tǒng)一電能質量調節(jié)器，其特征在于，所述逆變器模塊由常規(guī)三相逆變器和LC濾波器所組成。
3.如權利要求1所述的統(tǒng)一電能質量調節(jié)器，其特征在于，所述雙向晶閘管模塊由常規(guī)的雙向晶閘管及其驅動和控制電路組成。
4.如權利要求3所述的統(tǒng)一電能質量調節(jié)器，其特征在于，所述驅動電路采用磁隔離或光隔離驅動方案的器件，控制電路采用開入開出模式的電路，實現(xiàn)晶閘管導通與關斷控制。
5.如權利要求1所述的統(tǒng)一電能質量調節(jié)器，其特征在于，所述雙向直流-直流變換器模塊采用常規(guī)升壓降壓電路或基于高頻變壓器的直流-直流變換器。
6.如權利要求1所述的統(tǒng)一電能質量調節(jié)器，其特征在于，所述超級電容模塊由超級電容單體串并聯(lián)組合而成。
7.如權利要求1-5任一項所述的統(tǒng)一電能質量調節(jié)器，其特征在于，還包括隔離變壓器模塊，該隔離變壓器的交流側并聯(lián)在所述逆變器模塊的輸入端，輸出端并聯(lián)到雙向晶閘管模塊輸出端與負荷M之間。
8.如權利要求7所述的統(tǒng)一電能質量調節(jié)器，其特征在于，該隔離變壓器采用三相四線隔離變壓器，或三相四線逆變器。
【文檔編號】H02J3/28GK204089192SQ201420528984
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月15日 優(yōu)先權日:2014年9月15日
【發(fā)明者】任磊, 白玉樓 申請人:任磊