CN1149776A - 一种瞬时电压降补偿方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
一种瞬时电压降补偿方法及其装置，采用释放转换储能电容能量以串联补偿持续时间为毫秒量级的电网瞬时电压降，装置由整流电路、储能电容、逆变电路、电压叠加电路、电网电压异常检测电路、差动放大器、逆变与叠加工作开关电路组成，与不间断电源装置相比较，具有体积小、成本低、易维护等优点，可广泛应用于化纤、电子、钢铁、造纸等要求连续性生产的行业，尤其适用于现代调速系统、气体放电照明系统以及计算机应用系统等技术领域。
Description
本发明涉及对电网电压出现偏离正常工作情况作出响应的方法及其装置，尤其涉及一种瞬时电压降补偿方法及其装置。
雷击或突发的短路故障会造成电网电压瞬时下降，这种瞬时电压降对计算机以及现代调速系统一类的高技术设备的安全运行危害很大，例如现代变频调速系统供电出现瞬时电压降会造成设备停车故障，产生大量废品或残次品，甚至可能严重损坏设备，采用不间断电源装置可以消除瞬时电压降不良影响，但是，不间断电源装置主要是用作电网电压掉电保护，其维持供电时间一般长于300秒以上，而用于消除持续时间在毫秒量级的瞬时电压降，其储存能量余量相对太多，存在体积大、成本高的明显不足。
本发明的目的是克服现有技术的不足提出一种瞬时电压降补偿方法。
本发明的又一目的是提出一种实现瞬时电压降补偿方法的装置。
本发明的目的通过以下技术方案予以实现。
这种瞬时电压降补偿方法，提供给负载的电压是电网电压与补偿电压经一叠加工作开关电路控制的电压叠加电路叠加而成，而补偿电压是先由电网电压经整流电路整流成直流电压，储存在储能电容中，再经一逆变工作开关电路控制的逆变电路逆变成交流电压，其特征是上述两工作开关电路都受一电网电压异常检测电路控制，叠加工作开关电路为直接控制，逆变工作开关电路经一差动放大器控制其中的正弦脉宽调制电路的脉冲输出宽度，使逆变电路持续工作时间在毫秒量级，与电网瞬时电压降持续时间相等。
这种实现瞬时电压降补偿方法的装置，包括整流电路、储能电容和逆变电路组成的级联电路，其特征是设有一电压叠加电路，其一组输入端直接接至电网，另一组输入端接至逆变电路的输出端，还设有一电网电压异常检测电路，其输入端也接至电网，而一组输出端经一差动放大器接至作为控制逆变电路的逆变工作开关电路的正弦脉宽调制电路，正弦脉宽调制电路的输出端接至逆变电路的控制输入端，逆变电路的输出部分反馈至差动放大器的一输入端，电网电压异常检测电路的另一组输出端经一叠加工作开关电路接至电压叠加电路的控制输入端，还同时接至正弦脉宽调制电路的控制输入端。
这种实现瞬时电压降补偿方法的装置的进一步特征是，上述电网电压异常检测电路由两组电路组成，输出端经一叠加工作开关电路接至电压叠加电路的一组由衰减器、双极限电压比较器和鉴幅器级联组成，而输出端接至差动放大器的一组由同步电路、标准正弦波发生器和电压比较器级联组成，电压比较器的比较电压输入端接至一反相器输出端，该反相器的输入端接至前述衰减器的输出端。
本发明构思新颖，设计合理，它是一种有源能量串联补偿方案，根据瞬时电压降持续时间为毫秒量级的特点，采用储能电容即可足以补偿，与不间断电源装置相比较，具有体积小、成本低、易维护等优点，一般而言，体积约占不间断电源装置的1/3～1/5，成本仅为不间断电源装置的1/3左右，可广泛应用于化纤、电子、钢铁、造纸等要求连续性生产的行业，尤其适用于现代调速系统、气体放电照明系统以及计算机应用系统等技术领域。
本发明的装置可以采用模拟电路，也可以采用数字电路，还可以采用单片机控制电路组成。
本发明有以下附图：
图1是实现本发明方法的装置电路方框图；
图2是实现本发明方法的装置实施例中电网电压异常检测电路5、差动放大器6和正弦脉宽调制电路7的电路图。
下面结合实施例并对照附图对本发明的方法及其装置作出进一步的说明。
这种瞬时电压降补偿方法，提供给负载的电压U2是电网电压U1与补偿电压U3经一叠加工作开关电路8控制的电压叠加电路4叠加而成，而补偿电压U3是先由电网电压U1经整流电路1整流成直流电压，储存在储能电容2中，再经另一逆变工作开关电路7控制的逆变电路3逆变成交流电压，工作开关电路8、7都受一电网电压异常检测电路5控制，叠加工作开关电路8为直接控制，逆变工作开关电路7经一差动放大器6控制其中的正弦脉冲调制电路71的脉冲输出宽度，使逆变电路3持续工作时间在毫秒量级，与电网瞬时电压降持续时间相等。
这种实现瞬时电压降补偿方法的装置，包括整流电路1、储能电容2和逆变电路3组成的级联电路，其特征是设有一电压叠加电路4，其一组输入端直接接至电网电压U1，另一组输入端接至逆变电路3的输出端，还设有一电网电压异常检测电路5，其输入端也接至电网电压U1，而一组输出端经一差动放大器6接至正弦脉宽调制电路71，正弦脉宽调制电路71与三角波发生器72共同组成逆变工作开关电路7，正弦脉宽调制电路71的输出端接至逆变电路3的控制输入端，逆变电路3的输出部分反馈至差动放大器6的一输入端，所组成的反馈环节可以保证逆变电路3输出的正弦波补偿电压U3稳定。电网电压异常检测电路5的另一组输出端经叠加工作开关电路8接至电压叠加电路4的控制输入端，还同时接至正弦脉宽调制电路71的控制输入端。
实施例的电网电压异常检测电路5由两组电路组成，输出端经叠加工作开关电路8接至电压叠加电路4的一组由衰减器51、双极限电压比较器52和鉴幅器53级联组成，而输出端接至差动放大器6的一组由同步电路55、标准正弦波发生器56和电压比较器57级联组成，电压比较器57的比较电压输入端接至一反相器54输出端，该反相器54的输入端接至衰减器51的输出端。
当电网电压U1正常时，电网电压异常检测电路5的输出为零，叠加工作开关电路8控制电压叠加电路4输出端与输入端接通，不作电压叠加，负载电压U2等于电网电压U1，此时逆变工作开关电路7也控制逆变电路3不工作。电网电压U1经整流电路1给储能电容2充电储能。
一旦电网电压U1发生瞬时电压降时，电网电压异常检测电路5的一路输出使叠加工作开关电路8控制电压叠加电路4作电压叠加，同时使逆变工作开关电路7开启，另一路输出经差动放大器6使逆变工作开关电路7中的正弦脉宽调制电路71输出一串幅值恒定而脉宽大小不一的矩形脉冲调制波至逆变电路3，使其在这一特定的时间区段工作，将储能电容2上储存的电能释放转化为补偿电压U3与电网电压U1叠加后提供给负载，即负载电压U2＝U1＋U3，等于正常电网电压。
电网电压异常检测电路5的工作过程是：已发生瞬时电压降的电网电压U1经衰减器51衰减后，一路经过双极限电压比较器52送至鉴幅器53的输入端，由于其值小于设定的基准电压，从而使鉴幅器53输出高电平，一方面使叠加工作开关电路8控制电压叠加电路4作电压叠加，另一方面开通正弦脉宽调制电路71，使逆变电路3输出，经衰减后的另一路经反相器54送至电压比较器57作电网电压比较信号。电网电压U1还经同步电路55产生一串振荡周期为20毫秒、与电网电压50赫兹同步的矩形脉冲，再经标准正弦波发生器56转换成与电网电压同步的标准正弦波输出，然后与由反相器54送来的电网电压比较信号一起送至电压比较器57，该电压比较器57的输出即反映出电网电压U1瞬时降低的幅度，并以此正比例地控制后级的正弦脉宽调制电路71的输出脉冲宽度，从而实现以等量的补偿电压U3补偿电网电压U1的瞬时下降量，使负载电压U2保持基本恒定，有效地消除电网电压U1瞬时电压降的不良影响。
实施例的补偿电源容量为7千伏安，整流电路1采用4×2CZ58整流桥，储能电容2采用0.016法拉，逆变电路3采用2×CM50OY-24H绝缘栅双极型晶体管，电压叠加电路4采用自行设计的变压器，其铁芯舌面积为100平方厘米，磁通密度10000高斯，初级绕组采用2组Φ2.2毫米漆包线绕制140匝，次级绕组采用2.1×4.1毫米扁铜线绕制100匝为1分绕组，Φ0.7毫米漆包线绕制100匝为2分绕组。衰减器51为电阻分压器，其中R＝800千欧，R′＝24千欧，双极限电压比较器52采用LM339运算放大器，鉴幅器53采用LM339运算放大器、后接开关三极管C2073，反相器54采用LM258运算放大器，同步电路55采用LM324运算放大器，标准正弦波发生器56采用LM324运算放大器，电压比较器57采用LM258运算放大器，差动放大器6采用LM324运算放大器，正弦脉宽调制电路71采用LM339运算放大器、后接与非门HEF4011，三角波发生器72采用LM339运算放大器、后接或非门TC4001，叠加工作开关电路8采用固态继电器HS260ZK，其常开接点跨接在电压叠加电路4输入、输出端。
Claims (3)
1、一种瞬时电压降补偿方法，提供给负载的电压是电网电压与补偿电压经一叠加工作开关电路控制的电压叠加电路叠加而成，而补偿电压是先由电网电压经整流电路整流成直流电压，储存在储能电容中，再经一逆变工作开关电路控制的逆变电路逆变成交流电压，其特征是上述两工作开关电路都受一电网电压异常检测电路控制，叠加工作开关电路为直接控制，逆变工作开关电路经一差动放大器控制其中的正弦脉宽调制电路的脉冲输出宽度，使逆变电路持续工作时间在毫秒量级，与电网瞬时电压降持续时间相等。
2、一种实现瞬时电压降补偿方法的装置，包括整流电路、储能电容和逆变电路组成的级联电路，其特征是设有一电压叠加电路，其一组输入端直接接至电网，另一组输入端接至逆变电路的输出端，还设有一电网电压异常检测电路，其输入端也接至电网，而一组输出端经一差动放大器接至作为控制逆变电路的逆变工作开关电路的正弦脉宽调制电路，正弦脉宽调制电路的输出端接至逆变电路的控制输入端，逆变电路的输出部分反馈至差动放大器的一输入端，电网电压异常检测电路的另一组输出端经一叠加工作开关电路接至电压叠加电路的控制输入端，还同时接至正弦脉宽调制电路的控制输入端。
3、如权利要求2所述的实现瞬时电压降补偿方法的装置，其特征是，上述电网电压异常检测电路由两组电路组成，输出端经一叠加工作开关电路接至电压叠加电路的一组由衰减器、双极限电压比较器和鉴幅器级联组成，而输出端接至差动放大器的一组由同步电路、标准正弦波发生器和电压比较器级联组成，电压比较器的比较电压输入端接至一反相器输出端，该反相器的输入端接至前述衰减器的输出端。
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1996
- 1996-09-03 CN CN 96111278 patent/CN1149776A/zh active Pending
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