CN112510727B - 一种配网电压暂降治理装置及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种配电网电压暂降治理装置及其控制方法。本发明的配电网电压暂降治理装置包括主体、位于主体一侧的电源和位于主体另一侧的负荷，所述的主体包括二极管、第一IGBT、第二IGBT、第三IGBT、电容、电阻和电感，所述的二极管、电阻、电感、第二IGBT、第三IGBT和第一IGBT依次串联；所述电容的一端连接在电感与第二IGBT之间的电路上，另一端连接在第三IGBT与第二IGBT之间的电路上；所述的电源为三相电源，其中的一相与第一IGBT的发射极连接，另一相与二极管的正极连接，该相还与第二IGBT与第三IGBT之间的电路连接。本发明的电压暂降治理装置可实现电源和负荷之间的物理隔离，同时在交流系统发生故障后能实现负荷电压的支撑。

Description

一种配网电压暂降治理装置及其控制方法
技术领域
本发明属于电压暂降治理设备，具体地说是一种配电网电压暂降治理装置及其控制方法。
背景技术
交流配电网中，当交流电源与负荷之间线路或设备发生故障后容易引起交流电压暂降，此类暂降容易对负荷，特别是电压敏感性负荷的运行造成不良影响，如芯片生产企业、纺织品企业，会造成巨大的经济损失。
目前，国内外治理电压暂降常规解决方案主要包括：不间断电源（UPS）、动态电压恢复器（DVR）和固态切换开关（SSTS），方案对比如下：
（1）UPS是通常会首先想到的解决方案，但该装置一般功率较小，通常以低压为主，主要适用于企业终端负荷治理，可以根据功率情况进行“一对一”或“一对多”应用。如果企业敏感负荷所占比重较大，可以考虑生产线级，甚至全厂级治理，此时需要大功率UPS（或DUPS），甚至是高压大功率UPS（或DUPS），相应的造价将非常高昂，同时还涉及到电池定期维护和更换问题。
（2）DVR在应对电压暂降方面与UPS相比，有比较强的价格优势，但它自身具有致命性缺陷，即电网电压跌至50％以下，或完全中断时，DVR已经无法进行有效补偿，形同虚设。
（3）SSTS是一种能够在一个周波之内完成双电源切换的极高速切换装置，采用故障时快速切换至另一路电源的方式处理，但需要有两路电源配合。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种配电网电压暂降治理装置，以实现电源和负荷之间的物理隔离，同时在交流系统发生故障后能实现负荷电压的支撑。
为此，本发明采用如下的技术方案：一种配电网电压暂降治理装置，包括主体、位于主体一侧的电源和位于主体另一侧的负荷，
所述的主体包括二极管、第一IGBT、第二IGBT、第三IGBT、电容、电阻和电感，所述的二极管、电阻、电感、第二IGBT、第三IGBT和第一IGBT依次串联；所述电容的一端连接在电感与第二IGBT之间的电路上，另一端连接在第三IGBT与第二IGBT之间的电路上；
所述的电源为三相电源，其中的一相与第一IGBT的发射极连接，另一相与二极管的正极连接，该相还与第二IGBT与第三IGBT之间的电路连接；
所述的负荷接在第二IGBT与电感之间的电路上。
进一步地，所述的配电网电压暂降治理装置还包括储能装置，该储能装置与所述的电容并联。
更进一步地，所述储能装置的一端连接在电感与第二IGBT之间的电路上，另一端连接在第三IGBT与第二IGBT之间的电路上。
本发明还采用如下的技术方案：一种配电网电压暂降治理装置的控制方法，其包括启动控制方法和运行控制方法；
启动控制方法如下：
1)启动时触发第一IGBT和第二IGBT，闭锁第三IGBT，由两相电源向电容充电，直至电容充至额定电压；
2)检测电容电压达到额定电压后，闭锁第一IGBT，启动完成；
运行控制方法如下：
1)正常运行时触发第二IGBT，闭锁第一IGBT和第三IGBT，此时电源直接向负荷供电；
2)实时监测电容的电压，当电压低于额定电压的h%时，触发第一IGBT，对电容进行充电，待电容电压充至额定电压后闭锁第一IGBT；
3)实时监测负荷侧电压，当电压跌落大于i%时，使用载波移相法计算出第二IGBT和第三IGBT的触发与闭锁时刻，根据计算时刻触发和闭锁相应IGBT，通过电容将负荷电压抬升至标准值；
4)运行过程中不允许同时触发第一IGBT和第三IGBT，当第一IGBT和第三IGBT同时有导通需求时，应先满足第三IGBT；
在运行控制方法中，所述h%的取值根据工程要求设定，确保电容的电压大于最小取能电压；所述i%的取值根据负荷要求设定，使负荷侧电压为保证负荷正常运行的最低电压。
进一步地，所述i%的取值范围为5%-10%。
进一步地，在运行控制方法中，使用载波移相法计算第二IGBT和第三IGBT的触发与闭锁时刻时，载波移相法采用的调制波为负荷实际电压与设定的标准电压之差。
本发明具有的有益效果如下：本发明的电压暂降治理装置，可实现电源和负荷之间的物理隔离，同时在交流系统发生故障后能实现负荷电压的支撑，采用串联接入模式，相比并联模式可以用较少的设备实现控制负荷电压水平，同时控制模式简单，控制策略易于工程实现。
附图说明
图1为本发明电压暂降治理装置的结构示意图。
图中，a-二极管，b-第一IGBT，c-第二IGBT，d-第三IGBT，e-电阻，f-电感，g-电容，h-储能装置。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。
本实施例提供一种配电网电压暂降治理装置，该装置为三相装置，每相结构相同，以A相接入为例，如图1所示。
配电网电压暂降治理装置包括主体、位于主体一侧的电源和位于主体另一侧的负荷。
所述的主体包括二极管、第一IGBT、第二IGBT、第三IGBT、电容、电阻、电感和储能装置，所述的二极管、电阻、电感、第二IGBT、第三IGBT和第一IGBT依次串联；所述电容的一端连接在电感与第二IGBT之间的电路上，另一端连接在第三IGBT与第二IGBT之间的电路上。
所述的电源为三相电源，其中的B相与第一IGBT的发射极连接，A相与二极管的正极连接，A相还与第二IGBT与第三IGBT之间的电路连接；
所述的负荷接在第二IGBT与电感之间的电路上。
所述的储能装置与所述的电容并联，储能装置的一端连接在电感与第二IGBT之间的电路上，另一端连接在第三IGBT与第二IGBT之间的电路上。
本实施例还提供上述配电网电压暂降治理装置的控制方法，其包括启动控制方法和运行控制方法。
启动控制方法如下：
1)启动时触发第一IGBT和第二IGBT，闭锁第三IGBT，由两相电源向电容充电，直至电容充至额定电压；
2)检测电容电压达到额定电压后，闭锁第一IGBT，启动完成；
运行控制方法如下：
1)正常运行时触发第二IGBT，闭锁第一IGBT和第三IGBT，此时电源直接向负荷供电；
2)实时监测电容的电压，当电压低于额定电压的h%（h根据工程要求设定，确保电容的电压大于最小取能电压）时，触发第一IGBT，对电容进行充电，待电容电压充至额定电压后闭锁第一IGBT；
3)实时监测负荷侧电压，当电压跌落大于i%（i根据负荷要求设定，使负荷侧电压为保证负荷正常运行的最低电压，i%一般取5%-10%）时，使用载波移相法计算出第二IGBT和第三IGBT的触发与闭锁时刻（调载波移相法采用的调制波为负荷实际电压与设定的标准电压之差），根据计算时刻触发和闭锁相应IGBT，通过电容将负荷电压抬升至标准值；
4)运行过程中不允许同时触发第一IGBT和第三IGBT，当第一IGBT和第三IGBT同时有导通需求时，应先满足第三IGBT。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅作为本发明的实施案例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、替换或变更，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种配电网电压暂降治理装置，包括主体、位于主体一侧的电源和位于主体另一侧的负荷，其特征在于，
所述的主体包括二极管、第一IGBT、第二IGBT、第三IGBT、电容、电阻和电感，所述的二极管、电阻、电感、第二IGBT、第三IGBT和第一IGBT依次串联；所述电容的一端连接在电感与第二IGBT之间的电路上，另一端连接在第三IGBT与第二IGBT之间的电路上；
所述的电源为三相电源，其中的一相与第一IGBT的发射极连接，另一相与二极管的正极连接，该相还与第二IGBT与第三IGBT之间的电路连接；
所述的负荷接在第二IGBT与电感之间的电路上。
2.根据权利要求1所述的一种配电网电压暂降治理装置，其特征在于，还包括储能装置，该储能装置与所述的电容并联。
3.根据权利要求2所述的一种配电网电压暂降治理装置，其特征在于，所述储能装置的一端连接在电感与第二IGBT之间的电路上，另一端连接在第三IGBT与第二IGBT之间的电路上。
4.权利要求1-3任一项所述配电网电压暂降治理装置的控制方法，其特征在于，包括启动控制方法和运行控制方法；
启动控制方法如下：
1)启动时触发第一IGBT和第二IGBT，闭锁第三IGBT，由两相电源向电容充电，直至电容充至额定电压；
2)检测电容电压达到额定电压后，闭锁第一IGBT，启动完成；
运行控制方法如下：
1)正常运行时触发第二IGBT，闭锁第一IGBT和第三IGBT，此时电源直接向负荷供电；
2)实时监测电容的电压，当电压低于额定电压的h%时，触发第一IGBT，对电容进行充电，待电容电压充至额定电压后闭锁第一IGBT；
3)实时监测负荷侧电压，当电压跌落大于i%时，使用载波移相法计算出第二IGBT和第三IGBT的触发与闭锁时刻，根据计算时刻触发和闭锁相应IGBT，通过电容将负荷电压抬升至标准值；
4)运行过程中不允许同时触发第一IGBT和第三IGBT，当第一IGBT和第三IGBT同时有导通需求时，应先满足第三IGBT；
在运行控制方法中，所述h%的取值根据工程要求设定，确保电容的电压大于最小取能电压；所述i%的取值根据负荷要求设定，使负荷侧电压为保证负荷正常运行的最低电压。
5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述i%的取值范围为5%-10%。
6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，在运行控制方法中，使用载波移相法计算第二IGBT和第三IGBT的触发与闭锁时刻时，载波移相法采用的调制波为负荷实际电压与设定的标准电压之差。
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