CN103346569A - 一种可实现0电压补偿的超级电容储能动态电压恢复器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电力设备领域，尤其是涉及一种可实现0电压补偿的超级电容储能动态电压恢复器,包括为系统提供电压的电源模块，还包括依次串联的储能模块逆变模块、电抗器、滤波器，储能模块，用于存储电源模块输出的稳定直流电形式的电能；逆变模块，用于串联储能模块并输出补偿电压；电抗器，用于将逆变模块输出的补偿电压接入负载；滤波器，电抗器和负载之间串联有滤波器，用于滤除逆变输出电压的谐波。本发明的上述技术方案的有益效果如下：不但响应速度快、存储容量大、工作时间长，维护便捷，操作简单，性价比高，而且能有效的实现0电压补偿。

Description

一种可实现0电压补偿的超级电容储能动态电压恢复器

技术领域

本发明涉及一种电力设备领域，尤其是涉及一种可实现0电压补偿的超级电容储能动态电压恢复器。

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，而与之矛盾的是我国电网的供电质量并不高，电网电压瞬时骤升、骤降和闪变频繁发生，对这些精密仪器和设备的运行精度和使用安全构成很大的威胁。实际上，即使是在电网的供电品质质量相对较好的国家和地区，由于存在负荷冲击、非线性、非对称性负荷等因素的影响，各种瞬态电能质量的问题也频繁发生。

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。

储能单元在电压骤降期间给负荷提供有功功率，必须具有一定的能量储存和能量交换能力。普通的储能设备主要为蓄电池，蓄电池的最大优势是成本低，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，不能适时地满足DVR进行电压补偿时瞬时释放大功率的要求；而且蓄电池的寿命短，维护费用高，且多采用重金属或者酸碱性原料，不利于环保。

储能单元采用超级电容储能时，虽然储能较大但是由于装置所需的直流电压一般较高，如果用超级电容单体直接串联得到目标直流电压，超级电容体积将会较大而且成本很高，并且目标直流电压不确定。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种可实现0电压补偿的超级电容储能动态电压恢复器，不但具有超级电容大量储能的能力，而且能够快速、有效的实现0电压补偿，使敏感负荷即使在系统电压跌落至0V时，仍能稳定运行。

为解决上述技术问题，本发明的实施例提供一种可实现0电压补偿的超级电容储能动态电压恢复器，包括为系统提供电压的电源模块，还包括依次串联的储能模块逆变模块、电抗器、滤波器，

储能模块，用于存储电源模块输出的稳定直流电形式的电能；

逆变模块，用于串联储能模块并输出补偿电压；

电抗器，用于将逆变模块输出的补偿电压接入负载；

滤波器，电抗器和负载之间串联有滤波器，用于滤除逆变输出电压的谐波。

作为优选，所述电源模块为380V电压系统。

作为优选，所述电抗器还用于将逆变模块输出的补偿电压接入电源模块。

作为优选，所述储能模块由充电机、超级电容和第一电感、绝缘栅双极性晶闸管、快速恢复二极管、DSP芯片以及电容器组组成，所述充电机并联超级电容，超级电容的正极串联第一电感，绝缘栅双极性晶闸管第一脚串联第一电感,第二脚接地，第三脚接快速恢复二极管的第一脚，快速恢复二极管的第二脚接电容器组，电容器组上电压值采样输入DSP芯片,超级电容器上的电压采样值和第一电感上的电流采样也同时送入控制DSP芯片对升压斩波电路进行控制，并存储输出的稳定直流电压。

作为优选，所述逆变模块由第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第一滤波电容和第二滤波电容组成，第一开关管和第二开关管串联，并与第三开关管、第四开关管串联组成的单元并联组成一个H桥，第一滤波电容和第二滤波电容分别与H桥两个桥臂并联。

作为优选，所述滤波器由第一电阻、第一电容、第二电感和第二电容组成，其中第一电阻与第一电容串联，并与第二电感、第二电容串联组成的单元并联，滤波器并联在电抗器两端，然后接负载。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：不但响应速度快、存储容量大、工作时间长，维护便捷，操作简单，性价比高，而且能有效的实现0电压补偿。

附图说明

图1为本发明的一种可实现0电压补偿的超级电容储能动态电压恢复器实施例原理框图；

图2为图1电路原理图。

附图标记说明：

101、电源模块；

102、储能模块；

103、逆变模块；

104、电抗器；

105、滤波器；

106、负载。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明针对现有的不足提供一种可实现0电压补偿的超级电容储能动态电压恢复器，如图1所示，包括为系统提供电压的电源模块101，还包括依次串联的储能模块102、逆变模块103、电抗器104、滤波器105，储能模块102，用于存储电源模块101输出的稳定直流电形式的电能；逆变模块103，用于串联储能模块102并输出补偿电压；电抗器104，用于将逆变模块103输出的补偿电压接入负载106；滤波器105，电抗器104和负载106之间串联有滤波器105，用于滤除逆变输出电压的谐波。所述电源模块101为380V电压系统。所述电抗器104还用于将逆变模块103输出的补偿电压接入电源模块101。

如图2所示，所述储能模块102由充电机、超级电容C1和第一电感L1、绝缘栅双极性晶闸管IGBT、快速恢复二极管D1、DSP芯片U1以及电容器组C2组成，所述充电机并联超级电容，超级电容的正极串联第一电感，绝缘栅双极性晶闸管第一脚串联第一电感,第二脚接地，第三脚接快速恢复二极管的第一脚，快速恢复二极管的第二脚接电容器组，电容器组上电压值采样输入DSP芯片,超级电容器C1上的电压采样值和第一电感L1上的电流采样也同时送入DSP芯片U1对升压斩波电路进行控制，并存储输出的稳定直流电压。

所述逆变模块103由第一开关管Sa1、第二开关管Sa2、第三开关管Sa3、第四开关管Sa4、第一滤波电容C3和第二滤波电容C4组成，第一开关管和第二开关管串联，并与第三开关管、第四开关管串联组成的单元并联组成一个H桥，第一滤波电容和第二滤波电容分别与H桥两个桥臂并联。

所述滤波器105由第一电阻R1、第一电容C5、第二电感L2和第二电容C6组成，其中第一电阻与第一电容串联，并与第二电感、第二电容串联组成的单元并联，滤波器105并联在电抗器两端，然后接负载106。

工作时，第一阶段，当没有发生电压跌落，系统通过充电机给超级电容C1充电，并通过电感L1、绝缘栅双极性晶闸管IGBT、快速恢复二级管D1和电容C2以及DSP芯片U1组成的斩波升压电路把直流电压控制在系统的输入电压整流后对应的直流电压的电压值，并维持在此电压，而后边的逆变模块、电抗器以及滤波器不起作用；第二阶段，当电压发成骤降或者闪变甚至跌落到0V时，储能装置仍然工作，此时逆变模块工作，通过开关管Sa1、Sa2、Sa3、Sa4以及两只滤波电容C3和C4的配合快速的输出跟骤降或者闪变之前系统电压等值的交流电压，并且通过电抗器和滤波器滤波将动态电压恢复器DVR装置投入到系统和敏感负荷之前，使负荷电压能够快速有效的得到“恢复”。若发生系统故障或者电压长时间骤减或者长时间闪变甚至长时间为0V，而储能模块输入电压太低不能有效的补充PFC储能系统的电能导致储能模块储能不足，系统将停止工作，并且控制外部装置旁路DVR装置。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种可实现0电压补偿的超级电容储能动态电压恢复器，包括为系统提供电压的电源模块（101），其特征在于，还包括依次串联的储能模块（102）、逆变模块（103）、电抗器（104）、滤波器（105），

储能模块（102），用于存储电源模块（101）输出的稳定直流电形式的电能；

逆变模块（103），用于串联储能模块（102）并输出补偿电压；

电抗器（104），用于将逆变模块（103）输出的补偿电压接入负载（106）；

滤波器（105），电抗器（104）和负载（106）之间串联有滤波器（105），用于滤除逆变输出电压的谐波。

2.根据权利要求1所述的可实现0电压补偿的超级电容储能动态电压恢复器，其特征在于，所述电源模块（101）为380V电压系统。

3.根据权利要求1所述的可实现0电压补偿的超级电容储能动态电压恢复器，其特征在于，所述电抗器（104）还用于将逆变模块（103）输出的补偿电压接入电源模块（101）。

4.根据权利要求1至3任意一项所述的可实现0电压补偿的超级电容储能动态电压恢复器，其特征在于，所述储能模块（102）由充电机、超级电容和第一电感、绝缘栅双极性晶闸管、快速恢复二极管、DSP芯片以及电容器组组成，所述充电机并联超级电容，超级电容的正极串联第一电感，绝缘栅双极性晶闸管第一脚串联第一电感,第二脚接地，第三脚接快速恢复二极管的第一脚，快速恢复二极管的第二脚接电容器组，电容器组上电压值采样输入DSP芯片,超级电容器上的电压采样值和第一电感上的电流采样也同时送入DSP芯片对升压斩波电路进行控制，并存储输出的稳定直流电压。

5.根据权利要求4所述的可实现0电压补偿的超级电容储能动态电压恢复器，其特征在于，所述逆变模块（103）由第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第一滤波电容和第二滤波电容组成，第一开关管和第二开关管串联，并与第三开关管、第四开关管串联组成的单元并联组成一个H桥，第一滤波电容和第二滤波电容分别与H桥两个桥臂并联。

6.根据权利要求5所述的可实现0电压补偿的超级电容储能动态电压恢复器，其特征在于，所述滤波器（105）由第一电阻、第一电容、第二电感和第二电容组成，其中第一电阻与第一电容串联，并与第二电感、第二电容串联组成的单元并联，滤波器（105）并联在电抗器两端，然后接负载（106）。

Images