本實用新型涉及一種動態(tài)電壓恢復(fù)器，具體涉及一種具有短路電流限制功能的動態(tài)電壓恢復(fù)器。

背景技術(shù)：

隨著工業(yè)自動化程度的日益提高,用戶對電能質(zhì)量問題也越來越敏感,其中電壓暫降已成為影響電力負荷安全運行的突出問題。同時，隨著新能源等功率波動性能源不斷應(yīng)用，例如光伏、風(fēng)電等新型能源的投入不斷加大，電能質(zhì)量的優(yōu)化受到極大的挑戰(zhàn)。由電壓源型換流器(VSC)、輸出濾波電路、直流供能電路等構(gòu)成的動態(tài)電壓恢復(fù)器(Dynamic Voltage Restorer，DVR)是一種串聯(lián)型電壓補償設(shè)備，具有輸出可控電壓的能力，當DVR與供電可靠性和質(zhì)量要求很高的電力系統(tǒng)串聯(lián)時，其輸出的補償電壓將根據(jù)公共耦合點(PCC-Point of CommonCoupling)端的電壓波動而調(diào)整，從而保證敏感負荷的電壓穩(wěn)定。但DVR本身也存在問題，即與其串聯(lián)的負荷側(cè)發(fā)生短路。隨著現(xiàn)代電力系統(tǒng)迅速發(fā)展，發(fā)電機容量、變電站容量、城市和工業(yè)中心負荷密度和分布式電源數(shù)量持續(xù)增加，各級電網(wǎng)中的短路電流也不斷增加。當與DVR連接的敏感負荷發(fā)生短路時，巨大的短路電流不僅會對DVR本身及其他電力設(shè)備造成沖擊，引起設(shè)備損壞，而且會導(dǎo)致該支路PCC點發(fā)生電壓暫降，威脅電網(wǎng)安全。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決上述問題，本實用新型提供一種具有短路電流限制功能的動態(tài)電壓 恢復(fù)器，在敏感負荷發(fā)生短路時能夠快速的從電壓補償狀態(tài)切換到短路電流限制狀態(tài)，抑制短路電流對系統(tǒng)和動態(tài)電壓恢復(fù)器的沖擊，緩解公共耦合點電壓暫降，提高系統(tǒng)安全性。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型所采用的技術(shù)方案如下：

一種具有短路電流限制功能的動態(tài)電壓恢復(fù)器，所述動態(tài)電壓恢復(fù)器包括依次連接的供能電路、直流電容、逆變器、濾波電路、耦合變壓器和旁路開關(guān)；所述直流電容兩端分別設(shè)有并聯(lián)限流支路。

所述限流支路包括限流電阻和限流電感或電抗器串聯(lián)而成的限流器件和開關(guān)管。

所述開關(guān)管為全控型電力電子器件或機械開關(guān)。

所述逆變器的拓撲結(jié)構(gòu)為三相三線制半橋結(jié)構(gòu)、三相四線制半橋結(jié)構(gòu)、三相四橋臂結(jié)構(gòu)或各相獨立的H橋結(jié)構(gòu)。

所述供能電路的拓撲結(jié)構(gòu)為不控型整流電路、全控型整流電路或與儲能電池連接的DC/DC電路。

所述旁路開關(guān)與所述耦合變壓器的輸出端并聯(lián)。

所述耦合變壓器的輸出端分別與公共耦合點和敏感負荷連接。

與最接近的現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型提供的技術(shù)方案具有以下有益效果：

1、本實用新型提供的動態(tài)電壓恢復(fù)器增加電氣元件少，降低了成本，節(jié)約了加裝故障電流限制器帶來的高額投入。

2、本實用新型提供的動態(tài)電壓恢復(fù)器增加了模式切換及限流支路控制，方法簡單、易實現(xiàn)。

3、本實用新型提供的動態(tài)電壓恢復(fù)器抑制電壓暫降、提高電能質(zhì)量等傳統(tǒng)功能，同時，能有效抑制裝置下游負荷發(fā)生短路故障引起短路電流沖擊，防止 動態(tài)電壓恢復(fù)器及其他設(shè)備因過流而損壞，緩解PCC端電壓暫降，具有更廣泛的適用性。

附圖說明

圖1為本實用新型動態(tài)電壓恢復(fù)器的電路圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施方式作進一步詳細的說明。

本實用新型提供一種具有短路電流限制功能的動態(tài)電壓恢復(fù)器(Dynamic Voltage Restorer，DVR)，在保留常規(guī)DVR補償敏感負荷電壓暫降功能的同時，增加限流支路，使其在敏感負荷發(fā)生短路時能夠快速的從電壓補償狀態(tài)切換到短路電流限制狀態(tài)，抑制短路電流對系統(tǒng)和DVR的沖擊，緩解PCC點電壓暫降，提高系統(tǒng)安全性

具體實現(xiàn)方案如下：

1、物理拓撲

根據(jù)圖1所示，本實用新型技術(shù)方案中的限流支路并聯(lián)在DVR直流側(cè)電容兩端，其包括限流電感L和限流電阻R，并由開關(guān)管K控制接入。當DVR在電壓補償模式工作時，限流支路開關(guān)管K斷開，DVR通過全控器件調(diào)制輸出補償電壓，與常規(guī)功能DVR無異；當DVR檢測到與其串聯(lián)的敏感負荷發(fā)生短路后，開關(guān)管K迅速導(dǎo)通，DVR換流單元全控器件全部斷開，故障電流經(jīng)全控器件的反并聯(lián)二極管進入直流電容支路及限流支路，限流電感和限流電阻與并聯(lián)的直流電容一起構(gòu)成并聯(lián)諧振電路，該電路阻抗值高，能夠有效抑制短路電流。

本實用新型提供DVR的逆變器拓撲可以是三相三線制半橋結(jié)構(gòu)、三相四線 制半橋結(jié)構(gòu)、三相四橋臂結(jié)構(gòu)和各相獨立的H橋結(jié)構(gòu)等；DVR的供能電路拓撲可以是不控整流電路、全控整流電路或與儲能電池連接的DC/DC電路。

2、DVR工作控制流程

DVR工作控制流程分為正常工作、故障投入、故障切除和裝置再投入四個狀態(tài)：

(1)正常工作：DVR正常運行時，采集電壓和電流并根據(jù)補償算法生成逆變器參考輸出電壓波形，經(jīng)調(diào)制后給全控器件發(fā)出開關(guān)命令，控制逆變器工作于電壓補償狀態(tài)。DVR直流電容電壓可由并聯(lián)整流電路或儲能單元等附加電路供能維持，也可由逆變器自身的控制策略維持。直流側(cè)并聯(lián)限流支路的開關(guān)管K處于斷開狀態(tài)，限流支路對主逆變器及供能呆電路不產(chǎn)生任何影響。

(2)故障投入：當控制單元檢測到敏感負荷發(fā)生短路故障時，立即發(fā)出命令關(guān)斷直流電容供能電路開關(guān)K2，同時觸發(fā)開關(guān)管K導(dǎo)通投入限流支路和停止觸發(fā)全控器件。

(3)故障切除：當故障支路斷路器動作后，DVR旁路開關(guān)K1閉合，裝置暫時退出。DVR直流電容電壓降低到設(shè)定閾值V1以下后，控制系統(tǒng)發(fā)出命令斷開并聯(lián)限流支路開關(guān)管K，電容能量基本泄放完畢。

(4)裝置再投入：當短路故障徹底清除，系統(tǒng)發(fā)出DVR重投入命令時，DVR直流側(cè)供能電路對直流電容充電；當直流電容電壓達到設(shè)定閾值V2以上后，控制系統(tǒng)發(fā)出命令斷開DVR旁路開關(guān)K1，裝置投入，控制系統(tǒng)各項指令同(1)，DVR根據(jù)系統(tǒng)指令輸出補償電壓。

需要聲明的是，本實用新型內(nèi)容及具體實施方式意在證明本實用新型所提供技術(shù)方案的實際應(yīng)用，不應(yīng)解釋為對本實用新型保護范圍的限定。本領(lǐng)域技術(shù)人員在本實用新型的精神和原理啟發(fā)下，可作各種修改、等同替換、或改進。 但這些變更或修改均在申請待批的保護范圍內(nèi)。