CN206807011U - 一种交叉取电的动态电压恢复装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型为一种交叉取电的动态电压恢复装置，所述的动态电压恢复装置包括两套结构相同的动态电压恢复器，所述的两套动态电压恢复器分别设于相应的第一段母线与第一进线开关和第二段母线与第二进线开关之间，同时，所述第一动态电压恢复器的输入端设有连线连接至第二进线开关的输出端，所述第二动态电压恢复器的输入端设有连线连接至第一进线开关的输出端，实现交叉取电。本实用新型通过设置两段母线的交叉取电方式，实现在其中一段电网电压跌落时避免动态电压恢复器中的变流器单元的直流储能电路电压跌落的问题，结构简单，易于实现、成本低、可靠性高。

Description

一种交叉取电的动态电压恢复装置

技术领域

本实用新型涉及一种电能质量管理装置，特别是涉及一种交叉取电的动态电压恢复装置，应用于电能质量治理领域。

背景技术

统计表明，在动态电能质量问题中，电压跌落是发生频率最高，影响最严重，造成经济损失最大的一类电能质量问题。动态电压恢复器（DVR）可以补偿系统的电压跌落，被认为是目前解决电压跌落问题最经济、最有效的电力装置。

变流器是动态电压恢复器中的核心部件，变流器的输入端一般连接至电网，变流器的输出端一般为一个电压源型逆变器，在电网电压跌落时，为了给输出的电压源型逆变器提供稳定的直流电源，需要在逆变器的直流侧配置稳压装置，而且此稳压装置的电流需要考虑电网电压最大跌落时的情况，使得稳压装置的最大电流远大于电网电压额定运行时的电流，装置体积和成本都要按照最恶劣的情况考虑。受限于稳压装置的体积和成本，目前动态电压恢复器的功率不能做到很大，只能适用于中小功率。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的动态电压恢复器的应用局限，公开一种交叉取电的动态电压恢复装置，利用双段母线供电的设计原理，采用双动态电压恢复器实现交叉取电，不仅适用于大功率，特大功率的DVR，而且避免了动态电压恢复器中的变流器直流储能电路电压跌落的问题，保障了对母线上连接的负载正常供电。

本实用新型是这样实现的：一种交叉取电的动态电压恢复装置，其特征在于：所述的动态电压恢复装置包括两套结构相同的动态电压恢复器，分别为第一动态电压恢复器和第二动态电压恢复器，所述的两套动态电压恢复器分别设于相应的第一段母线与第一进线开关和第二段母线与第二进线开关之间，同时，所述第一动态电压恢复器的输入端设有连线连接至第二进线开关的输出端，所述第二动态电压恢复器的输入端设有连线连接至第一进线开关的输出端。

所述的动态电压恢复器包括变流器单元，滤波电感单元、滤波电容单元，耦合变压器单元，快速旁路开关单元，第一检修开关，第二检修开关和旁路检修开关，所述的第一段母线和第二段母线通过母联开关连接。所述的变流器单元包括输出逆变电路、直流储能电路和输入整流电路，所述变流器单元的输入端作为所述动态电压恢复器的输入端，所述变流器单元有两个输出端，其中一端与所述滤波电感单元的输入端相连，另一端与所述滤波电容单元的一端连接，所述的滤波电容单元的另一端与所述的滤波电感单元的输出端连接，所述耦合变压器单元的副边与所述滤波电容单元并联连接，所述旁路检修开关串联连接在进线开关和负载之间，所述耦合变压器单元的原边与所述快速旁路开关单元并联连接后靠近进线开关的一端通过所述第一检修开关与进线开关连接，所述耦合变压器单元的原边与所述快速旁路开关单元并联连接后靠近负载的一端通过所述第二检修开关与负载连接。

本实用新型所述交叉取电的动态电压恢复装置在第一段母线和第二段母线的电压均正常时，母联开关断开，第一进线开关和第二进线开关均闭合，所述的第一动态电压恢复器和第二动态电压恢复器交叉取电，正常运行。

本实用新型所述两套动态电压恢复器中的变流器单元可以采用分别由集中共用的直流母线供电的方式运行，当第一段母线失电，而第二段母线正常时，母联开关闭合，第一进线开关断开，第二进线开关闭合，第一负载和第二负载均由第二段母线供电，第一动态电压恢复器中变流器单元的的输出逆变电路和第二动态电压恢复器中变流器单元的输入整流电路停止运行，第二动态电压恢复器的输出逆变电路和第一动态电压恢复器的输入整流电路正常运行，实现了由第二段母线的单母线供电时的电压补偿功能；当第二段母线失电，而第一段母线正常时，母联开关闭合，第二进线开关断开，第一进线开关闭合，第一负载和第二负载均由第一段母线供电，第二动态电压恢复器的输出逆变电路和第一动态电压恢复器的输入整流电路停止运行，第一动态电压恢复器的输出逆变电路和第二动态电压恢复器的输入整流电路正常运行，实现了由第一段母线的单母线供电时的电压补偿功能。

本实用新型所述两套动态电压恢复器在接近相应母线的输出端还可以分别设置有输出开关、并在接近相应进线开关的输出端通过切换开关连接，当第一段母线和第二段母线的电压均正常时，母联开关断开，第一进线开关和第二进线开关均闭合，所述切换开关断开，第一输出开关、第二输出开关均闭合，第一动态电压恢复器和第二动态电压恢复器交叉取电，正常运行；当第一段母线失电，第二段母线正常时，母联开关闭合，第一进线开关断开，第二进线开关闭合，第一负载和第二负载均由第二段母线供电，所述切换开关和第一输出开关闭合，第二输出开关断开，第二动态电压恢复器停止运行，第一动态电压恢复器正常运行，实现了由第二段母线的单母线供电时的电压补偿功能；当第二段母线失电，第一段母线正常时，母联开关闭合，第二进线开关断开，第一进线开关闭合，第一负载和第二负载均由第一段母线供电，所述切换开关和第二输出开关闭合，所述第一输出开关断开，第一动态电压恢复器停止运行，第二动态电压恢复器正常运行，实现了由第一段母线的单母线供电时的电压补偿功能。

本实用新型所述两套动态电压恢复器也可以在接近相应的进线开关一侧的输出端分别设有输出开关，再与相应的进线开关连接，且两输出开关在接近进线开关的一侧通过切换开关互连；当第一段母线和第二段母线的电压均正常时，母联开关断开，第一进线开关和第二进线开关均闭合，所述切换开关断开，第一输出开关、第二输出开关均闭合，第一动态电压恢复器和第二动态电压恢复器交叉取电，正常运行；当第一段母线失电，第二段母线正常时，母联开关闭合，第一进线开关断开，第二进线开关闭合，第一负载和第二负载均由第二段母线供电，所述切换开关和第一输出开关闭合，第二输出开关断开，第二动态电压恢复器停止运行，第一动态电压恢复器正常运行，实现了由第二段母线的单母线供电时的电压补偿功能；当第二段母线失电，第一段母线正常时，母联开关闭合，第二进线开关断开，第一进线开关闭合，第一负载和第二负载均由第一段母线供电，所述切换开关和第二输出开关闭合，第一输出开关断开，第一动态电压恢复器停止运行，第二动态电压恢复器正常运行，实现了由第二段母线的单母线供电时的电压补偿功能。

本实用新型的有益效果是：

1）工业现场一般均为双段母线供电的工作方式，且双段母线同时发生电压跌落的情况极少，本实用新型通过设置两套动态电压恢复器来实现交叉取电，解决了其中一段母线交流电压跌落时导致的DVR中直流储能电路电压跌落的问题，本实用新型不仅成本低，而且结构简单，稳定可靠。

2）本实用新型不仅适用于中小功率的DVR，也适用于大功率，特大功率的DVR，扩大了DVR的使用范围。

附图说明

图1 是现有动态电压恢复器的结构示意简图。

图2 是本实用新型动态电压恢复装置的方框结构示意图。

图3 是本实用新型动态电压恢复装置实施例1示意图。

图4 是本实用新型动态电压恢复装置实施例2示意图。

图5 是本实用新型动态电压恢复装置实施例3示意图。

图中：1、第一动态电压恢复器； 101、第一变流器单元； 102、第一滤波电感单元；103、第一滤波电容单元； 104、第一耦合变压器单元； 105、第一快速旁路开关单元；106、第一检修开关，107、第二检修开关；108、第一旁路检修开关；

2、第二动态电压恢复器； 201、第二变流器单元； 202、第二滤波电感单元； 203、第二滤波电容单元； 204、第二耦合变压器单元； 205、第二快速旁路开关单元； 206、第三检修开关； 207、第四检修开关； 208、第二旁路检修开关；

Q1、第一进线开关； Q2、第二进线开关； Q3、母联开关； Q4、切换开关； Q5、第一输出开关； Q6、第二输出开关。

具体实施方式

根据附图1，现有的动态电压恢复器（DVR）包括一套第一动态电压恢复器1，所述第一动态电压恢复器1串联连接在第一进线开关Q1和负载之间，所述第一动态电压恢复器1的输入端与第一进线开关Q1的输出端连接。所述第一动态电压恢复器1包括第一变流器单元101、第一滤波电感单元102、第一滤波电容单元103、第一耦合变压器单元104、第一快速旁路开关单元105、第一检修开关106、第二检修开关107和第一旁路检修开关108。所述第一变流器单元101的输入端作为所述第一动态电压恢复器1的输入端，所述第一变流器单元101的左端输出端与所述第一滤波电感单元102的输入端相连，所述第一变流器单元101的右端输出端与所述第一滤波电容单元103连接，所述第一滤波电容单元103并联连接在所述第一滤波电感单元102的输出端和所述第一变流器单元101的下端输出端之间。所述第一耦合变压器单元104的副边与所述第一滤波电容单元103并联连接。所述第一耦合变压器单元104的原边与所述第一快速旁路开关单元105并联连接。所述第一旁路检修开关108串联连接在第一进线开关Q1和负载之间，所述第一耦合变压器单元104的原边与所述第一快速旁路开关单元105并联连接后靠近第一进线开关Q1的一端通过所述第一检修开关106与第一进线开关Q1连接，所述第一耦合变压器单元104的原边与所述第一快速旁路开关单元105并联连接后靠近负载的一端通过所述第二检修开关107与负载连接。

所述第一变流器单元101是一个交-直-交型变流器，包括输入整流电路、直流储能电路以及输出逆变电路。输入整流电路可以包含输入变压器，整流电路可以采用二极管，可控硅或PWM有源整流；直流储能电路可以为电容，超级电容，蓄电池或它们的组合；输出逆变电路可以为二电平，三电平，五电平，单元串联多电平或其他拓扑结构的电压源型逆变电路；输入整流电路可以为单相或三相，输出逆变电路可以为单相，三个单相，三相带中线或三相不带中线。

所述第一检修开关106，第二检修开关107，第一旁路检修开关108和第一快速旁路开关单元105可以采用电子开关，机械开关或它们的组合。DVR正常工作时，所述第一旁路检修开关108断开，所述第一检修开关106和所述第二检修开关107均闭合，DVR正常工作。当DVR故障时，所述第一旁路检修开关108闭合，所述第一检修开关106和所述第二检修开关107均断开，将DVR旁路，不影响负载的正常供电。所述第一滤波电感单元102和所述第一滤波电容单元103的作用是滤除变流器输出逆变电路的高频电压分量，避免谐波污染。

DVR正常工作时，若电网电压发生了跌落，为了给所述第一变流器单元101的输出逆变电路提供稳定的直流电源，需要在逆变器的直流储能电路中配置稳压装置，而且此稳压装置的电流需要考虑电网电压最大跌落时的情况，使得稳压装置的最大电流远大于电网电压额定运行时的电流，装置在整体体积和成本都要按照最恶劣的情况考虑，受限于稳压装置的体积和成本，现有的动态电压恢复器的功率不能做到很大，只能适用于中小功率。

根据附图2，本实用新型一种交叉取电的动态电压恢复装置，包括第一动态电压恢复器1和第二动态电压恢复器2。第一动态电压恢复器1设于第一段母线与第一进线开关Q1之间，第一负载与第一段母线连接。第二动态电压恢复器2设于第二段母线与第二进线开关Q2之间，第二负载与第二段母线连接。同时，所述第一动态电压恢复器1的输入端设有连线连接至第二进线开关Q2的输出端，所述第二动态电压恢复器2的输入端设有连线连接至第一进线开关Q1的输出端。

根据附图3，以第一套动态电压恢复器为例，主要由第一变流器单元101，第一滤波电感单元102、第一滤波电容单元103、第一耦合变压器单元104、第一快速旁路开关单元105、第一检修开关106、第二检修开关107和第一旁路检修开关108组成，所述的第一段母线和第二段母线通过母联开关Q3连接。

所述的第一变流器单元101包括输出逆变电路、直流储能电路和输入整流电路，所述第一变流器单元101的输入端作为第一动态电压恢复器1的输入端，所述第一变流器单元101有两个输出端，其中一端与所述第一滤波电感单元102的输入端相连，另一端与所述第一滤波电容单元103的一端连接。所述的第一滤波电容单元103的另一端与所述的第一滤波电感单元102的输出端连接。所述第一耦合变压器单元104的副边与所述第一滤波电容单元103并联连接，所述第一旁路检修开关108串联连接在第一进线开关Q1和第一负载之间。所述第一耦合变压器单元104的原边与所述第一快速旁路开关单元105并联连接后靠近第一进线开关Q1的一端通过所述第一检修开关106与第一进线开关Q1连接，所述第一耦合变压器单元104的原边与所述第一快速旁路开关单元105并联连接后靠近第一负载的一端通过所述第二检修开关107与第一负载连接。

所述第二动态电压恢复器2和所述第一动态电压恢复器1的结构相同或类似。

电网中两段母线同时发生电压跌落的概率很小，当第一段母线的电压跌落时，第二段母线的电压一般处于正常状态，由于第一动态电压恢复器1的输入电源取自第二段母线，第一段母线的电压跌落时，所述第一动态电压恢复器1的变流器单元的直流储能电路的电压不会跌落，使得直流储能电路的结构大为简化，第一动态电压恢复器1的容量就可以做到很大，从而实现应用于大功率。

下面通过具体实施例对本实用新型作进一步阐述：

实施例1：

根据图3，本实用新型的交叉取电的动态电压恢复装置中，第一变流器单元101和第二变流器单元201均具有集中共用的直流母线，所述第一变流器单元101和所述第二变流器单元201的直流母线并联连接。

本实施例的交叉取电的动态电压恢复装置工作方法如下：

当第一段母线和第二段母线的电压均正常时，母联开关Q3断开，第一进线开关Q1和第二进线开关Q2均闭合，所述第一动态电压恢复器1和所述第二动态电压恢复器2交叉取电，正常运行。

当第一段母线失电，第二段母线正常时，母联开关Q3闭合，第一进线开关Q1断开，第二进线开关Q2闭合，第一负载和第二负载均由第二段母线供电，第一动态电压恢复器1的输出逆变电路和第二动态电压恢复器2的输入整流电路停止运行，第二动态电压恢复器2的输出逆变电路和第一动态电压恢复器1的输入整流电路正常运行，实现了单母线供电时的电压补偿功能。

当第二段母线失电，第一段母线正常时，母联开关Q3闭合，第二进线开关Q2断开，第一进线开关Q1闭合，第一负载和第二负载均由第一段母线供电，第二动态电压恢复器2的输出逆变电路和第一动态电压恢复器1的输入整流电路停止运行，第一动态电压恢复器1的输出逆变电路和第二动态电压恢复器2的输入整流电路正常运行，也实现了单母线供电时的电压补偿功能。

实施例2：

根据图4，本实用新型的交叉取电的动态电压恢复装置中，所述第一动态电压恢复器1靠近第一段母线的输出端通过第一输出开关Q5与第一段母线连接；所述第二动态电压恢复器2靠近第二段母线的输出端通过第二输出开关Q6与第二段母线连接，所述第一动态电压恢复器1和所述第二动态电压恢复器2的靠近进线开关的输出端通过切换开关Q4连接。所述第一变流器单元101的输出逆变电路可以为二电平，三电平，五电平，单元串联多电平或其他拓扑结构的电压源型逆变电路。

本实施例的交叉取电的动态电压恢复装置工作方法如下：

当第一段母线和第二段母线的电压均正常时，母联开关Q3断开，第一进线开关Q1和第二进线开关Q2均闭合，所述切换开关Q4断开，所述第一输出开关Q5、第二输出开关Q6均闭合。所述第一动态电压恢复器1和所述第二动态电压恢复器2交叉取电，正常运行。

当第一段母线失电，第二段母线正常时，母联开关Q3闭合，第一进线开关Q1断开，第二进线开关Q2闭合，第一负载和第二负载均由第二段母线供电，所述切换开关Q4和所述第一输出开关Q5闭合，所述第二输出开关Q6断开，所述第二动态电压恢复器2停止运行，所述第一动态电压恢复器1正常运行，实现了单母线供电时的电压补偿功能。

当第二段母线失电，第一段母线正常时，母联开关Q3闭合，第二进线开关Q2断开，第一进线开关Q1闭合，第一负载和第二负载均由第一段母线供电，所述切换开关Q4和所述第二输出开关Q6闭合，所述第一输出开关Q5断开，所述第一动态电压恢复器1停止运行，所述第二动态电压恢复器2正常运行，实现了单母线供电时的电压补偿功能。

实施例3：

根据图5，本实用新型的交叉取电的动态电压恢复装置中，所述第一动态电压恢复器1靠近第一进线开关Q1的输出端通过第一输出开关Q5与第一进线开关Q1连接；所述第二动态电压恢复器2靠近第二进线开关Q2的输出端通过第二输出开关Q6与第二进线开关Q2连接。所述第一输出开关Q5和所述第二输出开关Q6的靠近进线开关的一端通过切换开关Q4连接。所述第一变流器单元101的输出逆变电路可以为二电平，三电平，五电平，单元串联多电平或其他拓扑结构的电压源型逆变电路。

本实施例的交叉取电的动态电压恢复装置工作方法如下：

当第一段母线和第二段母线的电压均正常时，母联开关Q3断开，第一进线开关Q1和第二进线开关Q2均闭合，所述切换开关Q4断开，所述第一输出开关Q5，第二输出开关Q6均闭合。所述第一动态电压恢复器1和所述第二动态电压恢复器2交叉取电，正常运行。

当第一段母线失电，第二段母线正常时，母联开关Q3闭合，第一进线开关Q1断开，第二进线开关Q2闭合，第一负载和第二负载均由第二段母线供电，所述切换开关Q4和所述第一输出开关Q5闭合，所述第二输出开关Q6断开，所述第二动态电压恢复器2停止运行，所述第一动态电压恢复器1正常运行，实现了单母线供电时的电压补偿功能。

当第二段母线失电，第一段母线正常时，母联开关Q3闭合，第二进线开关Q2断开，第一进线开关Q1闭合，第一负载和第二负载均由第一段母线供电，所述切换开关Q4和所述第二输出开关Q6闭合，所述第一输出开关Q5断开，所述第一动态电压恢复器1停止运行，所述第二动态电压恢复器2正常运行，实现了单母线供电时的电压补偿功能。

工业现场一般均为双段母线供电，且双段母线同时发生电压跌落的情况极少，本实用新型通过设置两套动态电压恢复器并采用交叉取电方式，可以解决其中一段母线的交流电压跌落时导致的DVR中直流储能电路电压跌落的问题，本实用新型不仅成本低，而且结构简单，稳定可靠。本实用新型公开的交叉取电的动态电压恢复装置不仅适用于中小功率的DVR，也适用于大功率，特大功率的DVR，扩大了DVR的使用范围。

上述具体实施例仅是本实用新型的较佳实施例，用于对本实用新型作详细解释，而并非是对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员显然可以根据本实用新型公开的内容对具体实施方式作各种等同修改、变化和替换，这些等同修改、变化和替换都应该属于本实用新型的保护范围。本实用新型的保护范围以本案权利要求书的描述为准。

Claims (6)

1.一种交叉取电的动态电压恢复装置，其特征在于：所述的动态电压恢复装置包括两套结构相同的动态电压恢复器，分别为第一动态电压恢复器和第二动态电压恢复器，所述的两套动态电压恢复器分别设于相应的第一段母线与第一进线开关和第二段母线与第二进线开关之间，同时，所述第一动态电压恢复器的输入端设有连线连接至第二进线开关的输出端，所述第二动态电压恢复器的输入端设有连线连接至第一进线开关的输出端。

2.根据权利要求1所述的一种交叉取电的动态电压恢复装置，其特征在于：所述的动态电压恢复器包括变流器单元、滤波电感单元、滤波电容单元、耦合变压器单元、快速旁路开关单元、第一检修开关、第二检修开关和旁路检修开关，所述的第一段母线和第二段母线通过母联开关连接。

3.根据权利要求 2所述的一种交叉取电的动态电压恢复装置，其特征在于：所述的变流器单元包括输出逆变电路、直流储能电路和输入整流电路，所述变流器单元的输入端作为所述动态电压恢复器的输入端，所述变流器单元有两个输出端，其中一端与所述滤波电感单元的输入端相连，另一端与所述滤波电容单元的一端连接，所述的滤波电容单元的另一端与所述的滤波电感单元的输出端连接，所述耦合变压器单元的副边与所述滤波电容单元并联连接，所述旁路检修开关串联连接在进线开关和负载之间，所述耦合变压器单元的原边与所述快速旁路开关单元并联连接后靠近进线开关的一端通过所述第一检修开关与进线开关连接，所述耦合变压器单元的原边与所述快速旁路开关单元并联连接后靠近负载的一端通过所述第二检修开关与负载连接。

4.根据权利要求 1所述的一种交叉取电的动态电压恢复装置，其特征在于：所述两套的动态电压恢复器中的变流器单元分别由集中共用的直流母线供电。

5.根据权利要求 1所述的一种交叉取电的动态电压恢复装置，其特征在于：所述两套动态电压恢复器在接近相应母线的输出端分别设置有输出开关、并在接近相应进线开关的输出端通过切换开关连接。

6.根据权利要求 1所述的一种交叉取电的动态电压恢复装置，其特征在于：所述两套动态电压恢复器在接近相应的进线开关一侧的输出端分别设有输出开关，再与相应的进线开关连接，且两输出开关在接近进线开关的一侧通过切换开关互连。