CN114400647A - 一种耐高频电压纹波的电压闪变抑制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电网设备技术领域，公开了一种耐高频电压纹波的电压闪变抑制装置，包括支撑电流产生电路、支撑电流输出电路、电网电流输入电路以及充电电路，支撑电流产生电路的一端通过并联设置的支撑电流输出电路、电网电流输入电路以及充电电路接入直流电网的正极线，且支撑电流产生电路的另一端接入直流电网的负极线。本发明解决了现有技术存在的电压闪变抑制装置对高频纹波电压的耐受程度低、直流电网的硬件成本投入大、安全性、可靠性以及稳定性差的问题。
Description
技术领域
本发明属于电网设备技术领域，具体涉及一种耐高频电压纹波的电压闪变抑制装置。
背景技术
针对直流电网，直接并联电容可以在短路期间和负荷电流波动期间提供电压支撑，避免电压闪变。但中压直流电网中，往往存在一些具有高频纹波电压的设备，例如高压侧单元串联的电力电子变压器。这种设备输出的直流电压中含有开关频率成分，即高频纹波电压。如果在公共直流母线上直接并联电容组作为电压闪变抑制，高频纹波电压产生的高频电流会导致电容组承受较高的高频电流，容易造成电容组损坏，提高了硬件成本投入，电网的安全性和稳定性差。此外，高压电容直接短路会产生瞬间极高的电流和功率，为了在公共直流母线发生短路时，限制短路电流，需要在电容上串联一个小阻值的短路电流限流电阻，而高频电流会使这个电阻过热，导致该电阻过热损坏发生安全事故。
发明内容
为了解决现有技术存在的电压闪变抑制装置对高频纹波电压的耐受程度低、直流电网的硬件成本投入大、安全性、可靠性以及稳定性差的问题，本发明目的在于提供一种耐高频电压纹波的电压闪变抑制装置。
本发明所采用的技术方案为：
一种耐高频电压纹波的电压闪变抑制装置，包括支撑电流产生电路、支撑电流输出电路、电网电流输入电路以及充电电路，支撑电流产生电路的一端通过并联设置的支撑电流输出电路、电网电流输入电路以及充电电路接入直流电网的正极线，且支撑电流产生电路的另一端接入直流电网的负极线。
进一步地，支撑电流产生电路包括串联设置的支撑电容C和限流电阻R1，支撑电容C远离限流电阻R1的该端接入直流电网的负极线，限流电阻R1远离支撑电容C的该端通过并联设置的支撑电流输出电路、电网电流输入电路以及充电电路接入直流电网的正极线。
进一步地，支撑电流输出电路包括快恢复二极管D，快恢复二极管D的输入端与支撑电流产生电路连接，且快恢复二极管D的输入端接入直流电网的正极线。
进一步地，电网电流输入电路包括压敏电阻MOV，压敏电阻MOV的一端接入直流电网的正极线，且压敏电阻MOV的另一端与支撑电流产生电路连接。
进一步地，充电电路包括串联设置的阻尼电阻R3和电抗L，阻尼电阻R3远离电抗L的该端接入直流电网的正极线，电抗L远离阻尼电阻R3的该端与支撑电流产生电路连接。
进一步地，还包括放电电路，放电电路并联设置于支撑电流产生电路的两端，放电电路包括串联设置的放电电阻R2和放电继电器K1，放电电阻R2远离放电继电器K1的该端与支撑电流产生电路的一端连接，放电继电器K1远离放电电阻R2的该端与支撑电流产生电路的另一端连接。
进一步地，还包括双刀单掷结构的主接触器KM1，主接触器KM1的第一刀的第一端接入直流电网的正极线，主接触器KM1的第一刀的第二端通过支撑电流输出电路与支撑电流产生电路的一端连接，主接触器KM1的第二刀的第二端与支撑电流产生电路的另一端连接，且主接触器KM1的第二刀的第一端接入直流电网的负极线。
进一步地，还包括正极预充电电路和负极预充电电路，正极预充电电路并联接入主接触器KM1的第一刀的两端，负极预充电电路并联接入主接触器KM1的第二刀的两端。
进一步地，正极预充电电路包括串联设置的预充电继电器K2和预充电电阻R4，预充电继电器K2远离预充电电阻R4的该端接入直流电网的正极线，预充电电阻R4远离预充电继电器K2的该端通过支撑电流输出电路与支撑电流产生电路的一端连接；
负极预充电电路包括串联设置的预充电继电器K3和预充电电阻R5，预充电继电器K3远离预充电电阻R5的该端接入直流电网的负极线，预充电电阻R5远离预充电继电器K3的该端与支撑电流产生电路的另一端连接。
进一步地，电压闪变抑制装置通过外部的双刀单掷结构的隔离开关QS接入直流电网，隔离开关QS的第一刀的第一端接入直流电网的正极线，隔离开关QS的第一刀的第二端与主接触器KM1的第一刀的第一端连接，隔离开关QS的第二刀的第二端与主接触器KM1的第二刀的第一端连接，且隔离开关QS的第二刀的第一端接入直流电网的负极线。
本发明的有益效果为：
本发明提供了一种耐高频电压纹波的电压闪变抑制装置，利用支撑电流产生电路产生支撑电流对电网电压进行支撑，并利用支撑电流输出电路、电网电流输入电路以及充电电路抵抗高频纹波电压，避免了电网设备的损坏，减少了硬件成本投入，提高了直流电网运行的可靠性、安全性以及稳定性。
本发明的其他有益效果将在具体实施方式中进一步进行说明。
附图说明
图1是实施例1中耐高频电压纹波的电压闪变抑制装置的结构示意图。
图2是实施例2中带有放电电路的耐高频电压纹波的电压闪变抑制装置的结构示意图。
图3是实施例3中带有主接触器的耐高频电压纹波的电压闪变抑制装置的结构示意图。
图4是实施例4中带有隔离开关的耐高频电压纹波的电压闪变抑制装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步阐释。
实施例1：
如图1所示，本实施例提供一种耐高频电压纹波的电压闪变抑制装置，包括支撑电流产生电路、支撑电流输出电路、电网电流输入电路以及充电电路，支撑电流产生电路的一端通过并联设置的支撑电流输出电路、电网电流输入电路以及充电电路接入直流电网的正极线DC+，且支撑电流产生电路的另一端接入直流电网的负极线DC-。
工作原理：在电网电压跌落时，支撑电流产生电路的储能元器件产生支撑电流，并通过支撑电流输出电路向直流电网注入支撑电流，避免电网电压大幅度跌落，抑制电网电压闪变；在电网电压向上突变超过电网电流输入电路的开关元器件的动作电压时，电网电流输入电路导通，电网电流流入支撑电流产生电路，抑制电网电压进一步升高；在直流电网正常运行时，支撑电流产生电路的储能元器件的承受电压为电网电压的纹波最低值，支撑电流输出电路、电网电流输入电路以及充电电路的承受电压为电网电压的高频纹波，保证了在高频电压纹波下，电压闪变抑制装置能够长期稳定运行；在电网电压整体升高时，电网电压通过充电电路向支撑电流产生电路的储能元器件进行缓慢充电，直至储能元器件的电压达到电网电压纹波的最低值；在电网电压下降时，支撑电流产生电路的储能元器件通过支撑电流输出电路向直流电网放电，直至储能元器件的电压达到电网电压纹波的最低值。
本发明提供了一种耐高频电压纹波的电压闪变抑制装置，利用支撑电流产生电路产生支撑电流对电网电压进行支撑，并利用支撑电流输出电路、电网电流输入电路以及充电电路抵抗高频纹波电压，避免了电网设备的损坏，减少了硬件成本投入，提高了直流电网运行的可靠性、安全性以及稳定性。
本实施例中，直流电网的正极线和负极线可交换极性，位于同一电路的串联设置的元器件也可改变安装次序，并不影响实际功能，在此不予赘述。
作为优选，支撑电流产生电路包括串联设置的支撑电容C和限流电阻R1，支撑电容C远离限流电阻R1的该端接入直流电网的负极线DC-，限流电阻R1远离支撑电容C的该端通过并联设置的支撑电流输出电路、电网电流输入电路以及充电电路接入直流电网的正极线DC+。
支撑电容C作为支撑电流产生电路的储能元器件，在在电网电压跌落时或电网电压下降时产生支撑电流，在电网电压整体升高时利用电网电流进行充电，限流电阻用于在中压直流母线短路时，限制短路电流，同时保护支撑电流输出电路的单向导通元器件不被短路电流损坏。
作为优选，支撑电流输出电路包括快恢复二极管D，快恢复二极管D的输入端与支撑电流产生电路连接，且快恢复二极管D的输入端接入直流电网的正极线DC+。
快恢复二极管是一种具有开关特性好、反向恢复时间短特点的半导体二极管，主要应用于开关电源、PWM脉宽调制器、变频器等电子电路中，作为高频整流二极管、续流二极管或阻尼二极管使用。在本实施例中，快恢复二极管的反向耐压一般高于高频纹波电压的2倍，作为支撑电流输出电路的单向导通元器件，用于作为支撑电流输入直流电网的通道。
作为优选，电网电流输入电路包括压敏电阻MOV，压敏电阻MOV的一端接入直流电网的正极线DC+，且压敏电阻MOV的另一端与支撑电流产生电路连接。
压敏电阻MOV的动作电压一般高于高频纹波电压峰峰值的1.5倍，用于在电网电压向上突变时，当电网电压超过动作电压，作为电网电流输入支撑电容C的通道。
作为优选，充电电路包括串联设置的阻尼电阻R3和电抗L，阻尼电阻R3远离电抗L的该端接入直流电网的正极线DC+，电抗L远离阻尼电阻R3的该端与支撑电流产生电路连接。
电抗L的高频耐压一般高于高频纹波电压的2倍，阻尼电阻R3和电抗L用于在电网电压整体升高时与限流电阻R1构成支撑电容C的充电回路。
实施例2：
本实施例在实施例1的基础上进行改进，与实施例1的区别技术特征如下所述。
作为优选，如图2所示，还包括放电电路，放电电路并联设置于支撑电流产生电路的两端，放电电路包括串联设置的放电电阻R2和放电继电器K1，放电电阻R2远离放电继电器K1的该端与支撑电流产生电路的一端连接，放电继电器K1远离放电电阻R2的该端与支撑电流产生电路的另一端连接。
正常运行期间，放电继电器K1处于关断状态，在电压闪变抑制装置停止使用退出运行时，由于支撑电容C可能存在余电，需要对支撑电容C进行放电处理，放电继电器K1闭合，放电电阻R2和放电继电器K1与限流电阻R1构成支撑电容C的放电回路，避免了发生触电事故。
实施例3：
本实施例在实施例2的基础上进行改进，与实施例2的区别技术特征如下所述。
作为优选，如图3所示，还包括双刀单掷结构的主接触器KM1，主接触器KM1的第一刀的第一端接入直流电网的正极线DC+，主接触器KM1的第一刀的第二端通过支撑电流输出电路与支撑电流产生电路的一端连接，主接触器KM1的第二刀的第二端与支撑电流产生电路的另一端连接，且主接触器KM1的第二刀的第一端接入直流电网的负极线DC-。
主接触器KM1作为电压闪变抑制装置的投入开关，设置为联动的双刀单掷结构，用于直流电网的正极线DC+和负极线DC-同时接入电压闪变抑制装置，提高了装置的实用性。
作为优选，还包括正极预充电电路和负极预充电电路，正极预充电电路并联接入主接触器KM1的第一刀的两端，负极预充电电路并联接入主接触器KM1的第二刀的两端。
由于电压闪变抑制装置的支撑电容C不能空电直接投入使用，需要进行预充电保证支撑电容C的电压达到电网电压纹波的最低值，避免了支撑电容C损坏，提高了装置的安全性和可靠性。
作为优选，正极预充电电路包括串联设置的预充电继电器K2和预充电电阻R4，预充电继电器K2远离预充电电阻R4的该端接入直流电网的正极线DC+，预充电电阻R4远离预充电继电器K2的该端通过支撑电流输出电路与支撑电流产生电路的一端连接；
负极预充电电路包括串联设置的预充电继电器K3和预充电电阻R5，预充电继电器K3远离预充电电阻R5的该端接入直流电网的负极线DC-，预充电电阻R5远离预充电继电器K3的该端与支撑电流产生电路的另一端连接。
在装置初次投入使用时，断开主接触器KM1，闭合预充电继电器K2、K3对支撑电容C进行预充电，预充电电阻R4、R5避免电网电流对支撑电容C造成冲击导致其损坏，预充电完成后，闭合主接触器KM1，断开预充电继电器K2、K3。
实施例4：
本实施例在实施例3的基础上进行改进，与实施例3的区别技术特征如下所述。
作为优选，如图4所示，电压闪变抑制装置通过外部的双刀单掷结构的隔离开关QS接入直流电网，隔离开关QS的第一刀的第一端接入直流电网的正极线DC+，隔离开关QS的第一刀的第二端与主接触器KM1的第一刀的第一端连接，隔离开关QS的第二刀的第二端与主接触器KM1的第二刀的第一端连接，且隔离开关QS的第二刀的第一端接入直流电网的负极线DC-。
隔离开关QS用于在检修期间，制造可见的机械断口，避免检修线路意外接通发生安全事故，保障检修人员的人身安全。
本发明不局限于上述可选的实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品。上述具体实施方式不应理解成对本发明的保护范围的限制，本发明的保护范围应当以权利要求书中界定的为准，并且说明书可以用于解释权利要求书。
Claims (10)
1.一种耐高频电压纹波的电压闪变抑制装置，其特征在于：包括支撑电流产生电路、支撑电流输出电路、电网电流输入电路以及充电电路，所述的支撑电流产生电路的一端通过并联设置的支撑电流输出电路、电网电流输入电路以及充电电路接入直流电网的正极线，且支撑电流产生电路的另一端接入直流电网的负极线。
2.根据权利要求1所述的耐高频电压纹波的电压闪变抑制装置，其特征在于：所述的支撑电流产生电路包括串联设置的支撑电容C和限流电阻R1，所述的支撑电容C远离限流电阻R1的该端接入直流电网的负极线，所述的限流电阻R1远离支撑电容C的该端通过并联设置的支撑电流输出电路、电网电流输入电路以及充电电路接入直流电网的正极线。
3.根据权利要求1所述的耐高频电压纹波的电压闪变抑制装置，其特征在于：所述的支撑电流输出电路包括快恢复二极管D，所述的快恢复二极管D的输入端与支撑电流产生电路连接，且快恢复二极管D的输入端接入直流电网的正极线。
4.根据权利要求1所述的耐高频电压纹波的电压闪变抑制装置，其特征在于：所述的电网电流输入电路包括压敏电阻MOV，所述的压敏电阻MOV的一端接入直流电网的正极线，且压敏电阻MOV的另一端与支撑电流产生电路连接。
5.根据权利要求1所述的耐高频电压纹波的电压闪变抑制装置，其特征在于：所述的充电电路包括串联设置的阻尼电阻R3和电抗L，所述的阻尼电阻R3远离电抗L的该端接入直流电网的正极线，所述的电抗L远离阻尼电阻R3的该端与支撑电流产生电路连接。
6.根据权利要求1所述的耐高频电压纹波的电压闪变抑制装置，其特征在于：还包括放电电路，所述的放电电路并联设置于支撑电流产生电路的两端，所述的放电电路包括串联设置的放电电阻R2和放电继电器K1，所述的放电电阻R2远离放电继电器K1的该端与支撑电流产生电路的一端连接，所述的放电继电器K1远离放电电阻R2的该端与支撑电流产生电路的另一端连接。
7.根据权利要求1所述的耐高频电压纹波的电压闪变抑制装置，其特征在于：还包括双刀单掷结构的主接触器KM1，所述的主接触器KM1的第一刀的第一端接入直流电网的正极线，主接触器KM1的第一刀的第二端通过支撑电流输出电路与支撑电流产生电路的一端连接，主接触器KM1的第二刀的第二端与支撑电流产生电路的另一端连接，且主接触器KM1的第二刀的第一端接入直流电网的负极线。
8.根据权利要求7所述的耐高频电压纹波的电压闪变抑制装置，其特征在于：还包括正极预充电电路和负极预充电电路，所述的正极预充电电路并联接入主接触器KM1的第一刀的两端，所述的负极预充电电路并联接入主接触器KM1的第二刀的两端。
9.根据权利要求8所述的耐高频电压纹波的电压闪变抑制装置，其特征在于：所述的正极预充电电路包括串联设置的预充电继电器K2和预充电电阻R4，所述的预充电继电器K2远离预充电电阻R4的该端接入直流电网的正极线，所述的预充电电阻R4远离预充电继电器K2的该端通过支撑电流输出电路与支撑电流产生电路的一端连接；
所述的负极预充电电路包括串联设置的预充电继电器K3和预充电电阻R5，所述的预充电继电器K3远离预充电电阻R5的该端接入直流电网的负极线，所述的预充电电阻R5远离预充电继电器K3的该端与支撑电流产生电路的另一端连接。
10.根据权利要求7所述的耐高频电压纹波的电压闪变抑制装置，其特征在于：所述的电压闪变抑制装置通过外部的双刀单掷结构的隔离开关QS接入直流电网，所述的隔离开关QS的第一刀的第一端接入直流电网的正极线，隔离开关QS的第一刀的第二端与主接触器KM1的第一刀的第一端连接，隔离开关QS的第二刀的第二端与主接触器KM1的第二刀的第一端连接，且隔离开关QS的第二刀的第一端接入直流电网的负极线。
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