專利名稱：一種瞬時(shí)電壓降補(bǔ)償方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對(duì)電網(wǎng)電壓出現(xiàn)偏離正常工作情況作出響應(yīng)的方法及其裝置，尤其涉及一種瞬時(shí)電壓降補(bǔ)償方法及其裝置。
雷擊或突發(fā)的短路故障會(huì)造成電網(wǎng)電壓瞬時(shí)下降，這種瞬時(shí)電壓降對(duì)計(jì)算機(jī)以及現(xiàn)代調(diào)速系統(tǒng)一類的高技術(shù)設(shè)備的安全運(yùn)行危害很大，例如現(xiàn)代變頻調(diào)速系統(tǒng)供電出現(xiàn)瞬時(shí)電壓降會(huì)造成設(shè)備停車故障，產(chǎn)生大量廢品或殘次品，甚至可能嚴(yán)重?fù)p壞設(shè)備，采用不間斷電源裝置可以消除瞬時(shí)電壓降不良影響，但是，不間斷電源裝置主要是用作電網(wǎng)電壓掉電保護(hù)，其維持供電時(shí)間一般長(zhǎng)于300秒以上，而用于消除持續(xù)時(shí)間在毫秒量級(jí)的瞬時(shí)電壓降，其儲(chǔ)存能量余量相對(duì)太多，存在體積大、成本高的明顯不足。
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足提出一種瞬時(shí)電壓降補(bǔ)償方法。
本發(fā)明的又一目的是提出一種實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)電壓降補(bǔ)償方法的裝置。
本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)。
這種瞬時(shí)電壓降補(bǔ)償方法，提供給負(fù)載的電壓是電網(wǎng)電壓與補(bǔ)償電壓經(jīng)一疊加工作開關(guān)電路控制的電壓疊加電路疊加而成，而補(bǔ)償電壓是先由電網(wǎng)電壓經(jīng)整流電路整流成直流電壓，儲(chǔ)存在儲(chǔ)能電容中，再經(jīng)一逆變工作開關(guān)電路控制的逆變電路逆變成交流電壓，其特征是上述兩工作開關(guān)電路都受一電網(wǎng)電壓異常檢測(cè)電路控制，疊加工作開關(guān)電路為直接控制，逆變工作開關(guān)電路經(jīng)一差動(dòng)放大器控制其中的正弦脈寬調(diào)制電路的脈沖輸出寬度，使逆變電路持續(xù)工作時(shí)間在毫秒量級(jí)，與電網(wǎng)瞬時(shí)電壓降持續(xù)時(shí)間相等。
這種實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)電壓降補(bǔ)償方法的裝置，包括整流電路、儲(chǔ)能電容和逆變電路組成的級(jí)聯(lián)電路，其特征是設(shè)有一電壓疊加電路，其一組輸入端直接接至電網(wǎng)，另一組輸入端接至逆變電路的輸出端，還設(shè)有一電網(wǎng)電壓異常檢測(cè)電路，其輸入端也接至電網(wǎng)，而一組輸出端經(jīng)一差動(dòng)放大器接至作為控制逆變電路的逆變工作開關(guān)電路的正弦脈寬調(diào)制電路，正弦脈寬調(diào)制電路的輸出端接至逆變電路的控制輸入端，逆變電路的輸出部分反饋至差動(dòng)放大器的一輸入端，電網(wǎng)電壓異常檢測(cè)電路的另一組輸出端經(jīng)一疊加工作開關(guān)電路接至電壓疊加電路的控制輸入端，還同時(shí)接至正弦脈寬調(diào)制電路的控制輸入端。
這種實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)電壓降補(bǔ)償方法的裝置的進(jìn)一步特征是，上述電網(wǎng)電壓異常檢測(cè)電路由兩組電路組成，輸出端經(jīng)一疊加工作開關(guān)電路接至電壓疊加電路的一組由衰減器、雙極限電壓比較器和鑒幅器級(jí)聯(lián)組成，而輸出端接至差動(dòng)放大器的一組由同步電路、標(biāo)準(zhǔn)正弦波發(fā)生器和電壓比較器級(jí)聯(lián)組成，電壓比較器的比較電壓輸入端接至一反相器輸出端，該反相器的輸入端接至前述衰減器的輸出端。
本發(fā)明構(gòu)思新穎，設(shè)計(jì)合理，它是一種有源能量串聯(lián)補(bǔ)償方案，根據(jù)瞬時(shí)電壓降持續(xù)時(shí)間為毫秒量級(jí)的特點(diǎn)，采用儲(chǔ)能電容即可足以補(bǔ)償，與不間斷電源裝置相比較，具有體積小、成本低、易維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，一般而言，體積約占不間斷電源裝置的1/3～1/5，成本僅為不間斷電源裝置的1/3左右，可廣泛應(yīng)用于化纖、電子、鋼鐵、造紙等要求連續(xù)性生產(chǎn)的行業(yè)，尤其適用于現(xiàn)代調(diào)速系統(tǒng)、氣體放電照明系統(tǒng)以及計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)等技術(shù)領(lǐng)域。
本發(fā)明的裝置可以采用模擬電路，也可以采用數(shù)字電路，還可以采用單片機(jī)控制電路組成。
本發(fā)明有以下附圖

圖1是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明方法的裝置電路方框圖；圖2是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明方法的裝置實(shí)施例中電網(wǎng)電壓異常檢測(cè)電路5、差動(dòng)放大器6和正弦脈寬調(diào)制電路7的電路圖。
下面結(jié)合實(shí)施例并對(duì)照附圖對(duì)本發(fā)明的方法及其裝置作出進(jìn)一步的說明。
這種瞬時(shí)電壓降補(bǔ)償方法，提供給負(fù)載的電壓U2是電網(wǎng)電壓U1與補(bǔ)償電壓U3經(jīng)一疊加工作開關(guān)電路8控制的電壓疊加電路4疊加而成，而補(bǔ)償電壓U3是先由電網(wǎng)電壓U1經(jīng)整流電路1整流成直流電壓，儲(chǔ)存在儲(chǔ)能電容2中，再經(jīng)另一逆變工作開關(guān)電路7控制的逆變電路3逆變成交流電壓，工作開關(guān)電路8、7都受一電網(wǎng)電壓異常檢測(cè)電路5控制，疊加工作開關(guān)電路8為直接控制，逆變工作開關(guān)電路7經(jīng)一差動(dòng)放大器6控制其中的正弦脈沖調(diào)制電路71的脈沖輸出寬度，使逆變電路3持續(xù)工作時(shí)間在毫秒量級(jí)，與電網(wǎng)瞬時(shí)電壓降持續(xù)時(shí)間相等。
這種實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)電壓降補(bǔ)償方法的裝置，包括整流電路1、儲(chǔ)能電容2和逆變電路3組成的級(jí)聯(lián)電路，其特征是設(shè)有一電壓疊加電路4，其一組輸入端直接接至電網(wǎng)電壓U1，另一組輸入端接至逆變電路3的輸出端，還設(shè)有一電網(wǎng)電壓異常檢測(cè)電路5，其輸入端也接至電網(wǎng)電壓U1，而一組輸出端經(jīng)一差動(dòng)放大器6接至正弦脈寬調(diào)制電路71，正弦脈寬調(diào)制電路71與三角波發(fā)生器72共同組成逆變工作開關(guān)電路7，正弦脈寬調(diào)制電路71的輸出端接至逆變電路3的控制輸入端，逆變電路3的輸出部分反饋至差動(dòng)放大器6的一輸入端，所組成的反饋環(huán)節(jié)可以保證逆變電路3輸出的正弦波補(bǔ)償電壓U3穩(wěn)定。電網(wǎng)電壓異常檢測(cè)電路5的另一組輸出端經(jīng)疊加工作開關(guān)電路8接至電壓疊加電路4的控制輸入端，還同時(shí)接至正弦脈寬調(diào)制電路71的控制輸入端。
實(shí)施例的電網(wǎng)電壓異常檢測(cè)電路5由兩組電路組成，輸出端經(jīng)疊加工作開關(guān)電路8接至電壓疊加電路4的一組由衰減器51、雙極限電壓比較器52和鑒幅器53級(jí)聯(lián)組成，而輸出端接至差動(dòng)放大器6的一組由同步電路55、標(biāo)準(zhǔn)正弦波發(fā)生器56和電壓比較器57級(jí)聯(lián)組成，電壓比較器57的比較電壓輸入端接至一反相器54輸出端，該反相器54的輸入端接至衰減器51的輸出端。
當(dāng)電網(wǎng)電壓U1正常時(shí)，電網(wǎng)電壓異常檢測(cè)電路5的輸出為零，疊加工作開關(guān)電路8控制電壓疊加電路4輸出端與輸入端接通，不作電壓疊加，負(fù)載電壓U2等于電網(wǎng)電壓U1，此時(shí)逆變工作開關(guān)電路7也控制逆變電路3不工作。電網(wǎng)電壓U1經(jīng)整流電路1給儲(chǔ)能電容2充電儲(chǔ)能。
一旦電網(wǎng)電壓U1發(fā)生瞬時(shí)電壓降時(shí)，電網(wǎng)電壓異常檢測(cè)電路5的一路輸出使疊加工作開關(guān)電路8控制電壓疊加電路4作電壓疊加，同時(shí)使逆變工作開關(guān)電路7開啟，另一路輸出經(jīng)差動(dòng)放大器6使逆變工作開關(guān)電路7中的正弦脈寬調(diào)制電路71輸出一串幅值恒定而脈寬大小不一的矩形脈沖調(diào)制波至逆變電路3，使其在這一特定的時(shí)間區(qū)段工作，將儲(chǔ)能電容2上儲(chǔ)存的電能釋放轉(zhuǎn)化為補(bǔ)償電壓U3與電網(wǎng)電壓U1疊加后提供給負(fù)載，即負(fù)載電壓U2＝U1＋U3，等于正常電網(wǎng)電壓。
電網(wǎng)電壓異常檢測(cè)電路5的工作過程是已發(fā)生瞬時(shí)電壓降的電網(wǎng)電壓U1經(jīng)衰減器51衰減后，一路經(jīng)過雙極限電壓比較器52送至鑒幅器53的輸入端，由于其值小于設(shè)定的基準(zhǔn)電壓，從而使鑒幅器53輸出高電平，一方面使疊加工作開關(guān)電路8控制電壓疊加電路4作電壓疊加，另一方面開通正弦脈寬調(diào)制電路71，使逆變電路3輸出，經(jīng)衰減后的另一路經(jīng)反相器54送至電壓比較器57作電網(wǎng)電壓比較信號(hào)。電網(wǎng)電壓U1還經(jīng)同步電路55產(chǎn)生一串振蕩周期為20毫秒、與電網(wǎng)電壓50赫茲同步的矩形脈沖，再經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)正弦波發(fā)生器56轉(zhuǎn)換成與電網(wǎng)電壓同步的標(biāo)準(zhǔn)正弦波輸出，然后與由反相器54送來的電網(wǎng)電壓比較信號(hào)一起送至電壓比較器57，該電壓比較器57的輸出即反映出電網(wǎng)電壓U1瞬時(shí)降低的幅度，并以此正比例地控制后級(jí)的正弦脈寬調(diào)制電路71的輸出脈沖寬度，從而實(shí)現(xiàn)以等量的補(bǔ)償電壓U3補(bǔ)償電網(wǎng)電壓U1的瞬時(shí)下降量，使負(fù)載電壓U2保持基本恒定，有效地消除電網(wǎng)電壓U1瞬時(shí)電壓降的不良影響。
實(shí)施例的補(bǔ)償電源容量為7千伏安，整流電路1采用4×2CZ58整流橋，儲(chǔ)能電容2采用0.016法拉，逆變電路3采用2×CM50OY-24H絕緣柵雙極型晶體管，電壓疊加電路4采用自行設(shè)計(jì)的變壓器，其鐵芯舌面積為100平方厘米，磁通密度10000高斯，初級(jí)繞組采用2組Φ2.2毫米漆包線繞制140匝，次級(jí)繞組采用2.1×4.1毫米扁銅線繞制100匝為1分繞組，Φ0.7毫米漆包線繞制100匝為2分繞組。衰減器51為電阻分壓器，其中R＝800千歐，R′＝24千歐，雙極限電壓比較器52采用LM339運(yùn)算放大器，鑒幅器53采用LM339運(yùn)算放大器、后接開關(guān)三極管C2073，反相器54采用LM258運(yùn)算放大器，同步電路55采用LM324運(yùn)算放大器，標(biāo)準(zhǔn)正弦波發(fā)生器56采用LM324運(yùn)算放大器，電壓比較器57采用LM258運(yùn)算放大器，差動(dòng)放大器6采用LM324運(yùn)算放大器，正弦脈寬調(diào)制電路71采用LM339運(yùn)算放大器、后接與非門HEF4011，三角波發(fā)生器72采用LM339運(yùn)算放大器、后接或非門TC4001，疊加工作開關(guān)電路8采用固態(tài)繼電器HS260ZK，其常開接點(diǎn)跨接在電壓疊加電路4輸入、輸出端。
權(quán)利要求
1.一種瞬時(shí)電壓降補(bǔ)償方法，提供給負(fù)載的電壓是電網(wǎng)電壓與補(bǔ)償電壓經(jīng)一疊加工作開關(guān)電路控制的電壓疊加電路疊加而成，而補(bǔ)償電壓是先由電網(wǎng)電壓經(jīng)整流電路整流成直流電壓，儲(chǔ)存在儲(chǔ)能電容中，再經(jīng)一逆變工作開關(guān)電路控制的逆變電路逆變成交流電壓，其特征是上述兩工作開關(guān)電路都受一電網(wǎng)電壓異常檢測(cè)電路控制，疊加工作開關(guān)電路為直接控制，逆變工作開關(guān)電路經(jīng)一差動(dòng)放大器控制其中的正弦脈寬調(diào)制電路的脈沖輸出寬度，使逆變電路持續(xù)工作時(shí)間在毫秒量級(jí)，與電網(wǎng)瞬時(shí)電壓降持續(xù)時(shí)間相等。
2.一種實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)電壓降補(bǔ)償方法的裝置，包括整流電路、儲(chǔ)能電容和逆變電路組成的級(jí)聯(lián)電路，其特征是設(shè)有一電壓疊加電路，其一組輸入端直接接至電網(wǎng)，另一組輸入端接至逆變電路的輸出端，還設(shè)有一電網(wǎng)電壓異常檢測(cè)電路，其輸入端也接至電網(wǎng)，而一組輸出端經(jīng)一差動(dòng)放大器接至作為控制逆變電路的逆變工作開關(guān)電路的正弦脈寬調(diào)制電路，正弦脈寬調(diào)制電路的輸出端接至逆變電路的控制輸入端，逆變電路的輸出部分反饋至差動(dòng)放大器的一輸入端，電網(wǎng)電壓異常檢測(cè)電路的另一組輸出端經(jīng)一疊加工作開關(guān)電路接至電壓疊加電路的控制輸入端，還同時(shí)接至正弦脈寬調(diào)制電路的控制輸入端。
3.如權(quán)利要求2所述的實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)電壓降補(bǔ)償方法的裝置，其特征是，上述電網(wǎng)電壓異常檢測(cè)電路由兩組電路組成，輸出端經(jīng)一疊加工作開關(guān)電路接至電壓疊加電路的一組由衰減器、雙極限電壓比較器和鑒幅器級(jí)聯(lián)組成，而輸出端接至差動(dòng)放大器的一組由同步電路、標(biāo)準(zhǔn)正弦波發(fā)生器和電壓比較器級(jí)聯(lián)組成，電壓比較器的比較電壓輸入端接至一反相器輸出端，該反相器的輸入端接至前述衰減器的輸出端。
全文摘要
一種瞬時(shí)電壓降補(bǔ)償方法及其裝置，采用釋放轉(zhuǎn)換儲(chǔ)能電容能量以串聯(lián)補(bǔ)償持續(xù)時(shí)間為毫秒量級(jí)的電網(wǎng)瞬時(shí)電壓降，裝置由整流電路、儲(chǔ)能電容、逆變電路、電壓疊加電路、電網(wǎng)電壓異常檢測(cè)電路、差動(dòng)放大器、逆變與疊加工作開關(guān)電路組成，與不間斷電源裝置相比較，具有體積小、成本低、易維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于化纖、電子、鋼鐵、造紙等要求連續(xù)性生產(chǎn)的行業(yè)，尤其適用于現(xiàn)代調(diào)速系統(tǒng)、氣體放電照明系統(tǒng)以及計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)等技術(shù)領(lǐng)域。
文檔編號(hào)H02J15/00GK1149776SQ96111278
公開日1997年5月14日 申請(qǐng)日期1996年9月3日 優(yōu)先權(quán)日1996年9月3日
發(fā)明者伍家駒, 王牛保, 曾文鋒 申請(qǐng)人:江西滌綸廠