本實(shí)用新型涉及動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于開關(guān)矩陣的動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器。

背景技術(shù)：

電壓暫降問題被公認(rèn)為是配電網(wǎng)中最頻繁，影響最嚴(yán)重的電能質(zhì)量問題。隨著高新技術(shù)發(fā)展，配電網(wǎng)中敏感負(fù)荷越來越多，電壓暫降造成的影響也越來越大。動(dòng)態(tài)電壓調(diào)節(jié)器(Dynamic Voltage Regulator,DVR)是治理電壓暫降問題最為有效的手段之一，也叫動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器。

現(xiàn)有的DVR電路普遍采用的是交流-直流-交流的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，兩次能量形式的變換均通過電力電子開關(guān)構(gòu)成的換流器完成，不可避免將引起較大的能量損失，降低了DVR的電能使用效率，同時(shí)也由于直流環(huán)節(jié)的存在增加了控制和保護(hù)的復(fù)雜性。因此，若能設(shè)計(jì)一種直接交流-交流變換的DVR，可省去直流環(huán)節(jié)，降低DVR自身的有功功率損耗，提高DVR的電能使用效率，降低DVR的實(shí)現(xiàn)難度，對(duì)于提高DVR的實(shí)用化水平具有重要實(shí)用價(jià)值。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本實(shí)用新型提供了基于開關(guān)矩陣的動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器。

本實(shí)用新型技術(shù)方案提供一種基于開關(guān)矩陣的動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器，動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器的a相、b相和c相中，分別包括換流器、濾波器和隔離變壓器，換流器與濾波器連接，濾波器與隔離變壓器連接，隔離變壓器串聯(lián)在系統(tǒng)與負(fù)載之間的相應(yīng)線路上；所述換流器包括開關(guān)矩陣，所述開關(guān)矩陣包括系統(tǒng)的三相線路與DVR換流器的兩條輸出線路之間分別連接的電力電子開關(guān)。

而且，系統(tǒng)三相的線路標(biāo)識(shí)為’a’,’b’,’c’，動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器某相中換流器輸出的線路標(biāo)識(shí)為’p’,’n’，

線路’a’與’p’之間的電力電子開關(guān)標(biāo)識(shí)為S_ap，

線路’b’與’p’之間的電力電子開關(guān)標(biāo)識(shí)為S_bp，

線路’c’與’p’之間的電力電子開關(guān)標(biāo)識(shí)為S_cp，

線路’a’與’n’之間的電力電子開關(guān)標(biāo)識(shí)為S_an，

線路’b’與’n’之間的電力電子開關(guān)標(biāo)識(shí)為S_bn，

線路’c’與’n’之間的電力電子開關(guān)標(biāo)識(shí)為S_cn。

而且，電力電子開關(guān)使用絕緣柵雙極型晶體管。

本實(shí)用新型的有益效果是：直接通過交流-交流變換進(jìn)行電壓跌落補(bǔ)償，省去了直流環(huán)節(jié)，降低了DVR自身的有功功率損耗，提高了DVR的電能使用效率，降低了DVR的實(shí)現(xiàn)難度，具有重要的市場(chǎng)價(jià)值。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的系統(tǒng)接線圖。

圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例的單相換流器結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說明。

參見圖1，本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種基于開關(guān)矩陣的動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。圖1中虛線框內(nèi)為本實(shí)用新型的一種基于開關(guān)矩陣的動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器，采用了三相獨(dú)立控制的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，以下以一相為例進(jìn)行說明。

DVR每一相均包括換流器、濾波器和隔離變壓器。在DVR的一相中，系統(tǒng)三相線路分別接入換流器，換流器與濾波器連接，濾波器與隔離變壓器連接，隔離變壓器串聯(lián)在系統(tǒng)與負(fù)載之間相應(yīng)一相的線路上。如圖1中，DVR的a相中，系統(tǒng)三相線路(用’a’,’b’,’c’標(biāo)識(shí))接入DVRa相的換流器，換流器連接至a相的濾波器，濾波器由電感L_f和電容C_f構(gòu)成；濾波器連接至a相的隔離變壓器T，a相的隔離變壓器T串聯(lián)在系統(tǒng)和負(fù)載之間的a相線路上。DVR進(jìn)行電壓跌落補(bǔ)償?shù)脑硎悄壳胺浅３墒斓?，即系統(tǒng)發(fā)生電壓跌落時(shí)，DVR通過隔離變壓器向線路串入一個(gè)電壓，確保負(fù)載電壓保持為正常水平。

DVR中每個(gè)換流器輸出端兩條線路的每一條與系統(tǒng)三相線路的每一條之間均連有一支電力電子開關(guān)，DVR每一相換流器需要6支電力電子開關(guān)。

參見圖2所示一種基于開關(guān)矩陣的動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器的單相的換流器結(jié)構(gòu)圖，系統(tǒng)三相線路(用’a’,’b’,’c’標(biāo)識(shí))與DVR換流器輸出線路(用’p’,’n’標(biāo)識(shí))的每一條之間，均連接有一支電力電子開關(guān)，電力電子開關(guān)可使用IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，絕緣柵雙極型晶體管)。電容C_f和隔離變壓器T的副繞組連接，電感L_f的一端連接隔離變壓器T的副繞組，一端連接線路’n’。線路’a’與’p’之間的電力電子開關(guān)用S_ap標(biāo)識(shí)，其他標(biāo)識(shí)類似，線路’b’與’p’之間的電力電子開關(guān)用S_bp標(biāo)識(shí)，線路’c’與’p’之間的電力電子開關(guān)用S_cp標(biāo)識(shí)，線路’a’與’n’之間的電力電子開關(guān)用S_an標(biāo)識(shí)，線路’b’與’n’之間的電力電子開關(guān)用S_bn標(biāo)識(shí)，線路’c’與’n’之間的電力電子開關(guān)用S_cn標(biāo)識(shí)。DVR換流器輸出線路’p’和’n’之間的電壓為v_pn，通過控制6支電力電子開關(guān)的開通或關(guān)斷，使得v_pn等于參考電壓v_pn,ref，即可實(shí)現(xiàn)在發(fā)生電壓跌落時(shí)對(duì)負(fù)載電壓的補(bǔ)償。需要說明的是，參考電壓v_pn,ref的計(jì)算目前是成熟的方法；此外，換流器輸出電壓v_pn不是單相變壓器注入至線路中的電壓，但具體使用時(shí)通過合理設(shè)置濾波器參數(shù)和單相變壓器的變比，可以使得單相變壓器注入至線路中的電壓與v_pn相同，濾波器參數(shù)和單相變壓器變比的設(shè)置實(shí)現(xiàn)是目前成熟的方法。

本實(shí)用新型僅提供硬件方面的改進(jìn)設(shè)計(jì)并要求保護(hù)，相關(guān)電壓跌落補(bǔ)償控制、濾波器參數(shù)和單相變壓器變比設(shè)置等可由本領(lǐng)域技術(shù)人員采用現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn)。

為便于實(shí)施參考起見，介紹實(shí)施例所提供基于開關(guān)矩陣的動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器工作過程如下：

在補(bǔ)償電壓跌落的過程中，換流器具有6種可行的開關(guān)模式，每種可行的開關(guān)模式下?lián)Q流器均可輸出一定的電壓，根據(jù)輸出電壓參考值與每種可行的開關(guān)模式下可輸出的電壓的差值來選擇可行的開關(guān)模式，實(shí)現(xiàn)對(duì)開關(guān)管的控制，DVR即可輸出所需要的補(bǔ)償電壓。

6支開關(guān)管可行的開關(guān)模式如下：

模式1：S_ap和S_bn導(dǎo)通，其他開關(guān)管關(guān)斷，v_pn,1＝v_a-v_b；

模式2：S_bp和S_cn導(dǎo)通，其他開關(guān)管關(guān)斷，v_pn,2＝v_b-v_c；

模式3：S_cp和S_an導(dǎo)通，其他開關(guān)管關(guān)斷，v_pn,3＝v_c-v_a；

模式4：S_an和S_bp導(dǎo)通，其他開關(guān)管關(guān)斷，v_pn,4＝v_b-v_a；

模式5：S_bn和S_cp導(dǎo)通，其他開關(guān)管關(guān)斷，v_pn,5＝v_c-v_b；

模式6：S_cn和S_ap導(dǎo)通，其他開關(guān)管關(guān)斷，v_pn,6＝v_a-v_c；

v_a,v_b,v_c分別為系統(tǒng)線路’a’,’b’,’c’的對(duì)地電壓。

計(jì)算v_pn,ref與上述各種模式下v_pn,k的差值：

Δv_k＝v_pn,ref-v_pn,k k＝1,2,3,4,5,6 (1)

找到Δv_k的絕對(duì)值最小的一個(gè)，根據(jù)其下標(biāo)k的值選擇開關(guān)模式k，按照模式k中的設(shè)置進(jìn)行電力電子開關(guān)的控制，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)單相換流器的控制，確保輸出電壓等于參考值v_pn,ref。

本實(shí)用新型提供開關(guān)矩陣，具體工作時(shí)利用開關(guān)矩陣實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器中換流器的主電路，省去了直流環(huán)節(jié)，降低了DVR自身的有功功率損耗，提高了DVR的電能使用效率，降低了DVR的實(shí)現(xiàn)難度，該動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器具有重要推廣應(yīng)用價(jià)值。

以上實(shí)施例僅供說明本實(shí)用新型之用，而非對(duì)本實(shí)用新型的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍的情況下，還可以作出各種變換或變型，因此所有等同的技術(shù)方案也應(yīng)該屬于本實(shí)用新型的范疇之內(nèi)，應(yīng)由各權(quán)利要求限定。