CN102222927A

CN102222927A - 基于超级电容器的动态电压恢复器

Info

Publication number: CN102222927A
Application number: CN2011101602315A
Authority: CN
Inventors: 张清; 濮阴溢
Original assignee: WUXI SUNIC POWER EQUIPMENT CO Ltd
Current assignee: WUXI SUNIC POWER EQUIPMENT CO Ltd
Priority date: 2011-06-15
Filing date: 2011-06-15
Publication date: 2011-10-19

Abstract

本发明公开一种基于超级电容器的动态电压恢复器，其包括由超级电容器和直流储能单元组成的储能系统，用于对超级电容器与直流储能单元进行充电的充电模块；用于输出补偿电压的逆变器单元，以及由变压器和滤波器组成的升压滤波系统，所述储能系统并联在充电模块和逆变器单元之间，所述直流储能单元通过一个电子开关与超级电容器并联，且所述储能系统通过另一电子开关并联在逆变器单元的直流侧，上述基于超级电容器的动态电压恢复器不仅响应速度快、储能容量大、工作时间长；而且维护便捷、操作简单、性价比高。

Description

基于超级电容器的动态电压恢复器

技术领域

本发明涉及一种电力设备，尤其是涉及一种基于超级电容器的动态电压恢复器。

背景技术

随着我国社会经济的不断发展，大量精密设备和仪器投入使用，而与之相矛盾的是我国电网的供电质量并不高，电网电压瞬间骤升、骤降和闪变频繁发生，对这些精密设备和仪器的运行精度和使用安全构成很大的威胁。实际上，即使是在电网供电品质相对较好的国家和地区，由于存在负荷冲击、非线性、非对称负荷等因素的影响，各种瞬态电能质量问题仍然频繁发生。

动态电压恢复器(Dynamic Voltage Restorer，简称DVR)是一种新型的解决用户电能质量问题的装置。该装置在检测到电压跌落时，快速将补偿电压叠加到主回路，达到“恢复”电压的目的，是目前最有效和经济的解决电压跌落和上升问题的方法。

储能单元在电压暂降期间给负载提供有功功率，必须具有一定的能量存储与功能交换能力，普遍的储能设备主要为蓄电池，蓄电池的最大优势是成本较低，使用简单。但是蓄电池的电能转换效率低，不能提供较大的功率，不能实时地满足DVR进行电压补偿时瞬间释放大功率的要求；而且蓄电池的寿命较短，维护费用高，且多采用重金属或酸碱性原料，不利于环保。

发明内容

本发明目的在于提供一种基于超级电容器的动态电压恢复器，其具有响应时间快、工作时间长以及性价比高的特点。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现：

一种基于超级电容器的动态电压恢复器，其包括：

一储能系统，所述储能系统由超级电容器和直流储能单元组成，所述直流储能单元用于存储直流电形式电能；

一充电模块，所述充电模块用于对超级电容器与直流储能单元进行充电；

一逆变器单元，所述逆变器单元用于输出补偿电压；

以及由变压器和滤波器组成的升压滤波系统，用于将动态电压恢复器接入电源模块和敏感负荷组成的电力系统中；

所述储能系统并联在充电模块和逆变器单元之间，所述直流储能单元通过一个电子开关与超级电容器并联，且所述储能系统通过另一电子开关并联在逆变器单元的直流侧。

特别地，所述充电模块包括由四个功率二极管D1、D2、D3、D4组成的一个单相整流桥，一个由电感L2及电容C2组成的滤波器以及三个电子开关K2、K4、K5，所述电容C2并联在单相整流桥的直流侧，所述电感L2串联在充电回路中，所述电子开关K5串联在充电模块与储能系统之间，作为充电启动与切除开关，所述电子开关K2、K4分别串联于超级电容器C1和蓄电池U1的正极。

特别地，所述储能系统由超级电容器C1、蓄电池U1、两个电子开关K1、K3组成，所述超级电容器C1和蓄电池U1经过电子开关K3并联，用于控制主放电电源，且所述储能系统经电子开关K1并联在逆变器单元的直流侧。

特别地，所述逆变器单元由四个开关管TD1、TD2、TD3、TD4组成的一个单相逆变桥。

特别地，所述升压滤波系统包括变压器TG和一个电容C3及一个电感L1组成的滤波器，所述逆变器单元的输出串联电感L1后与电容C3并联，所述变压器TG的副边并联电容C3，原边接入电源模块和敏感负荷组成的电力系统，用于实现动态电压恢复器的恢复电压功能。

本发明的有益效果为，所述基于超级电容器的动态电压恢复器动态电压恢复器不仅响应速度快、储能容量大、工作时间长；而且维护便捷、操作简单、性价比高。

附图说明

下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

图1为本发明基于超级电容器的动态电压恢复器的系统方块图；

图2为本发明基于超级电容器的动态电压恢复器的电路图。

图中：

1、电源模块；2、敏感负荷；3、充电模块；4、直流储能单元；5、超级电容器；6、逆变器单元；7、滤波器；8、变压器。

具体实施方式

请参照图1所示，图1为本发明基于超级电容器的动态电压恢复器的系统方块图，所述基于超级电容器的动态电压恢复器包括由超级电容器5和直流储能单元4组成的储能系统，所述直流储能单元4用于存储直流电形式电能；用于对超级电容器5与直流储能单元4进行充电的充电模块3；用于输出补偿电压的逆变器单元6，以及由变压器8和滤波器7组成的升压滤波系统，用于将动态电压恢复器接入电源模块1和敏感负荷2组成的电力系统中；所述储能系统并联在充电模块3和逆变器单元6之间，所述直流储能单元4通过一个电子开关与超级电容器5并联，且所述储能系统通过另一电子开关并联在逆变器单元6的直流侧。

请参照图2所示，图2为本发明基于超级电容器的动态电压恢复器的电路图。于本实施例中，所述充电模块包括由四个功率二极管D1、D2、D3、D4组成的一个单相整流桥，一个由电感L2及电容C2组成的滤波器以及三个电子开关K2、K4、K5，所述电容C2并联在单相整流桥的直流侧，所述电感L2串联在充电回路中，所述电子开关K5串联在充电模块与储能系统之间，作为充电启动与切除开关，所述电子开关K2、K4分别串联于超级电容器C1和蓄电池U1的正极，用于控制充电模块对储能系统充电。

所述储能系统由超级电容器C1、蓄电池U1、两个电子开关K1、K3组成，所述超级电容器C1和蓄电池U1经过电子开关K3并联，用于控制主放电电源，且所述储能系统经电子开关K1并联在逆变器单元的直流侧。

所述逆变器单元由四个开关管TD1、TD2、TD3、TD4组成的一个单相逆变桥。

所述升压滤波系统包括变压器TG和一个电容C3及一个电感L1组成的滤波器，所述逆变器单元的输出串联电感L1后与电容C3并联，所述变压器TG的副边并联电容C3，原边接入电源模块和负载R组成的电力系统，用于实现动态电压恢复器的恢复电压功能。

工作时，先由电子开关K2、K4、K5闭合，通过整流滤波回路对超级电容器C1与蓄电池U1分别充电，当两储能元件端电压达到额定值时，K2、K4、K5断开，切断充电回路。

若蓄电池U1的端电压高过超级电容器C1端压某一限定值，电子开关K3闭合，正常情况电子开关K3、K1断开。当系统电压出现暂降，发出启动信号，K1闭合，由超级电容器C1先向逆变器单元供电，若暂降时间较短，超级电容器C1端压下降不明显影响补偿效果，则仅由超级电容器C1供电，K3保持断开。

若暂降时间较长，或暂降次数频繁，超级电容器C1端压下降较多，不能实现负载R电压完全恢复，则K3闭合，由蓄电池U1提供逆变器单元直流电源，同时对超级电容器C1充电。若暂降继续持续，蓄电池U1不足以提供恢复电压，则由DVR主电路发出停机信号，切除负载R。

上述基于超级电容器的动态电压恢复器动态电压恢复器不仅响应速度快、储能容量大、工作时间长；而且维护便捷、操作简单、性价比高。

Claims

1.一种基于超级电容器的动态电压恢复器，其特征在于：包括一储能系统，所述储能系统由超级电容器和直流储能单元组成，所述直流储能单元用于存储直流电形式电能；

一逆变器单元，所述逆变器单元用于输出补偿电压；

2.根据权利要求1所述的基于超级电容器的动态电压恢复器，其特征在于：所述充电模块包括由四个功率二极管D1、D2、D3、D4组成的一个单相整流桥，一个由电感L2及电容C2组成的滤波器以及三个电子开关K2、K4、K5，所述电容C2并联在单相整流桥的直流侧，所述电感L2串联在充电回路中，所述电子开关K5串联在充电模块与储能系统之间，作为充电启动与切除开关，所述电子开关K2、K4分别串联于超级电容器C1和蓄电池U1的正极。

3.根据权利要求1所述的基于超级电容器的动态电压恢复器，其特征在于：所述储能系统由超级电容器C1、蓄电池U1、两个电子开关K1、K3组成，所述超级电容器C1和蓄电池U1经过电子开关K3并联，且所述储能系统经电子开关K1并联在逆变器单元的直流侧。

4.根据权利要求1所述的基于超级电容器的动态电压恢复器，其特征在于：所述逆变器单元由四个开关管TD1、TD2、TD3、TD4组成的一个单相逆变桥。

5.根据权利要求1所述的基于超级电容器的动态电压恢复器，其特征在于：所述升压滤波系统包括变压器TG和一个电容C3及一个电感L1组成的滤波器，所述逆变器单元的输出串联电感L1后与电容C3并联，所述变压器TG的副边并联电容C3，原边接入电源模块和负载R组成的电力系统。