CN211655751U - 用于统一电能质量控制器的直流控制电路 - Google Patents

用于统一电能质量控制器的直流控制电路 Download PDF

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李伟瑞
吴京涛
赵乐雷
赵菲
王春贺
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    • Y02E40/30—Reactive power compensation

Abstract

本实用新型公开了一种用于统一电能质量控制器的直流控制电路，包括充电机，所述充电机的三相输入端连接交流电网，所述充电机的正负输出端分别与功率模块的正负端相连，所述充电机和所述功率模块之间还依次正向连接有第一直流电压互感器、储能器件和第二直流电压互感器，所述储能器件的正极端和所述第二直流电压互感器的正极端之间还串接有电力二极管，所述电力二极管与充电回路开关并联。本实用新型采用上述结构的用于统一电能质量控制器的直流控制电路，通过采用自动开通响应时间更快的电力二极管，完成了统一电能质量控制器在电网电压暂降时有功功率的快速响应输出，且储能器件与变流器直流间不再串接直流‑直流变换器，大幅度降低了成本。

Description

用于统一电能质量控制器的直流控制电路
技术领域
本实用新型涉及一种电力设备技术，尤其涉及一种用于统一电能质量控制器的直流控制电路。
背景技术
随着工业化水平的提高，配电网电力负荷和网络结构日益复杂化、多样化，同一配电系统或同一电力用户中会同时存在多种电能质量问题。因此，具有综合补偿能力的统一电能质量控制器(Unified Power Controller，UPC) 应运而生，该装置集治理电压暂降、消除谐波、无功补偿、三相不平衡调节等多功能于一体，完美解决了众多关键制造工艺和敏感电子设备对电能质量的要求。
统一电能质量控制器在电网运行正常时会通过变流器给储能单元充电，按照传统的充电方案一般在储能单元和变流器直流母线间串联一级双向直流 -直流变换器，但这种变换器一般要设计成与变流器等功率，故其体积大、成本高，且在电网正常运行时直流-直流变换器处于闲置状态，造成设备利用率不高、投资浪费等问题。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种用于统一电能质量控制器的直流控制电路，通过采用自动开通响应时间更快的电力二极管，完成了统一电能质量控制器在电网电压暂降时有功功率的快速响应输出，且储能器件与变流器直流间不再串接直流-直流变换器，大幅度降低了成本。
为实现上述目的，本实用新型提供了用于统一电能质量控制器的直流控制电路，包括充电机，所述充电机的三相输入端连接交流电网，所述充电机的正负输出端分别与所述功率模块的正负端相连，所述充电机和所述功率模块之间还依次正向连接有第一直流电压互感器、储能器件和第二直流电压互感器，所述储能器件的正极端和所述第二直流电压互感器的正极端之间还串接有电力二极管，所述电力二极管与充电回路开关并联。
优选的，所述电力二极管的正极端与所述储能器件的正极端相连，所述电力二极管的负极端与所述第二直流电压互感器的正极端相连。
优选的，所述充电回路开关为直流断路器。
优选的，所述充电回路开关为单相可控硅。
优选的，所述充电回路开关为绝缘栅双极型晶体管。
优选的，所述储能器件为超级电容。
因此，本实用新型采用上述结构的用于统一电能质量控制器的直流控制电路，通过采用自动开通响应时间更快的电力二极管，完成了统一电能质量控制器在电网电压暂降时有功功率的快速响应输出，且储能器件与变流器直流间不再串接直流-直流变换器，大幅度降低了成本。
下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本实用新型的实施例一种用于统一电能质量控制器的直流控制电路的实施例一的电路原理图；
图2为本实用新型的实施例一种用于统一电能质量控制器的直流控制电路的实施例二的电路原理图；
图3为本实用新型的实施例一种用于统一电能质量控制器的直流控制电路的实施例三的电路原理图。
具体实施方式
以下将结合附图对本实用新型作进一步的描述，需要说明的是，本实施例以本技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围并不限于本实施例。
本实用新型的结构，包括充电机CH，充电机CH的三相输入端连接交流电网，充电机CH的正负输出端分别与功率模块M1的正负端相连，充电机CH和功率模块M1之间还依次正向连接有第一直流电压互感器VC1、储能器件SC和第二直流电压互感器VC2，其中，储能器件SC为超级电容。储能器件SC的正极端和第二直流电压互感器VC2的正极端之间还串接有电力二极管D1，电力二极管D1与充电回路开关并联。
优选的，电力二极管D1的正极端与储能器件SC的正极端相连，电力二极管D1的负极端与第二直流电压互感器VC2的正极端相连。
图1为本实用新型的实施例一种用于统一电能质量控制器的直流控制电路的实施例一的电路原理图，充电回路开关为直流断路器QF1。
图2为本实用新型的实施例一种用于统一电能质量控制器的直流控制电路的实施例二的电路原理图，如图2所示，充电回路开关为单相可控硅TCR1。
图3为本实用新型的实施例一种用于统一电能质量控制器的直流控制电路的实施例三的电路原理图，如图3所示，充电回路开关为绝缘栅双极型晶体管IGBT1。
由结构可知，本实施例的直流充电方法如下：
步骤1、UPC(统一电能质量控制器)上电前，此时，储能器件SC中没有能量，直流电压接近0V，充电回路开关处于断开状态，功率模块M1脉冲闭锁；
步骤2、UPC上电后，充电机CH检测到输入三相交流电，并且第一直流电压互感器VC1检测到储能器件SC两侧的电压低于设定值，充电机CH 开始以恒流模式对储能器件SC充电，且充电电流设定值以充电机CH最大工作电流运行；
步骤3、直至充电机CH检测到第一直流电压互感器VC1和第一直流电压互感器VC2的电压达到设定值，充电机CH闭锁退出运行；
步骤4、当功率模块M1检测第二直流电压互感器VC2的检测的电压达到设定值后，功率模块M1脉冲解锁开始对直流电压充电，此时二极管D1 处于反压截止状态，功率模块M1与储能器件SC隔离开，故功率模块M1 的直流电容器的开关纹波电流不会影响储能器件SC；
步骤5、当UPC检测到电网电压异常，功率模块M1的工作模式由电流源模式切换到电压源模式，功率模块M1电容电压开始下降，当第二直流电压互感器VC2的电压低于第一直流电压互感器VC1的电压时，电力二极管 D1导通，此时第一直流电压互感器VC1电压基本等于第二直流电压互感器 VC2电压，然后控制充电回路开关闭合，储能器件SC存储的电能开始放电，同时直流电压逐渐降低；
步骤6、当UPC检测到电网电压正常后，功率模块M1恢复为电流源模式，开始对储能器件SC充电，此时充电电流Iref＝Max(储能器件SC最大工作电流，变流器最大工作电流)，当检测到第一直流电压互感器VC1达到设定值后，功率模块M1闭锁脉冲、停止充电，同时断开充电回路开关，待充电回路开关可靠关断后功率模块M1重新启动按照步骤4进行工作。
由此可知，充电机CH在装置第一次上电预充电时工作通过恒流模式给储能器件SC充电或者在储能器件SC放电电压低于功率模块M1最低电压时工作，由于这期间对充电的实时性没有要求，故充电机CH可选择容量较小的规格，可选择的范围为装置整机容量的10％～20％。
因此，本实用新型采用上述结构的用于统一电能质量控制器的直流控制电路，通过采用自动开通响应时间更快的电力二极管，完成了统一电能质量控制器在电网电压暂降时有功功率的快速响应输出，且储能器件与变流器直流间不再串接直流-直流变换器，大幅度降低了成本。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本实用新型技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种用于统一电能质量控制器的直流控制电路，包括充电机，所述充电机的三相输入端连接交流电网，所述充电机的正负输出端分别与功率模块的正负端相连，其特征在于：所述充电机和所述功率模块之间还依次正向连接有第一直流电压互感器、储能器件和第二直流电压互感器，所述储能器件的正极端和所述第二直流电压互感器的正极端之间还串接有电力二极管，所述电力二极管与充电回路开关并联。
2.根据权利要求1所述的用于统一电能质量控制器的直流控制电路，其特征在于：所述电力二极管的正极端与所述储能器件的正极端相连，所述电力二极管的负极端与所述第二直流电压互感器的正极端相连。
3.根据权利要求1所述的用于统一电能质量控制器的直流控制电路，其特征在于：所述充电回路开关为直流断路器。
4.根据权利要求1所述的用于统一电能质量控制器的直流控制电路，其特征在于：所述充电回路开关为单相可控硅。
5.根据权利要求1所述的用于统一电能质量控制器的直流控制电路，其特征在于：所述充电回路开关为绝缘栅双极型晶体管。
6.根据权利要求1所述的用于统一电能质量控制器的直流控制电路，其特征在于：所述储能器件为超级电容。
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