CN211701494U - 一种动态电压恢复器装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种动态电压恢复器装置，包括主回路和控制系统；主回路包括A相级联H桥逆变功率单元及与其输出端连接的A相LC滤波单元、B相级联H桥逆变功率单元及与其输出端连接的B相LC滤波单元、C相级联H桥逆变功率单元及与其输出端连接的C相LC滤波单元；A相LC滤波单元的电容、B相LC滤波单元的电容以及C相LC滤波单元的电容分别串联在电网与负载之间；控制系统包括A相下层控制系统、B相下层控制系统、C相下层控制系统以及与其分别采用光纤通信连接的上层控制系统。由此，可将高低压电信号利用光纤隔离，降低控制系统的硬件电路复杂程度，提高其抗干扰能力以及对环境的适应能力，有利于调试维护，有利于满足现代工业的性能要求。

Description

一种动态电压恢复器装置

技术领域

本实用新型涉及电力电子控制技术领域，尤其涉及一种动态电压恢复器装置。

背景技术

随着经济发展和科学技术的不断进步，现代工业制造和过程控制使用复杂的机械和数据处理设备，这些设备均采用大量的精密仪器电路，因此对用户侧电能质量的要求急剧增加。在诸多电能质量问题中，电压跌落问题不容忽视。如果跌落持续时间长，造成负载大范围的供电中断，如果跌落持续时间短，会导致敏感性负载的供电中断。同时电压跌落会引起继电保护的退出运行，跌落的恢复又会引起微机设备的重启，总之，电压跌落问题易导致生产的不连续、经济的重大损失。动态电压恢复器(Dynamic Voltage Restorer，简称为DVR)串联于电源和负荷之间，是解决电压跌落问题的有效串联型柔性交流输电元件，其效率高，损耗小，大容量化结构紧凑、占地面积相对较小；能实现多功能电压质量综合治理，除缓解电压跌落和骤升外，可有效抑制电压闪变；其补偿电压跌落具有快速性特点，可在毫秒级时间内将跌落电压补偿成正常波形。DVR能够有效抑制电压跌落，改善负荷供电质量，是目前解决电压跌落问题最经济、有效的用户电力装置。

目前，级联多电平动态电压恢复器装置，主要包含逆变功率单元、储能元件、耦合变压器、滤波支路及其控制系统组成，其中上层的核心控制系统和逆变功率单元的控制是最重要的组成部分，其稳定性和可靠性需要着重考虑。对于庞大的动态电压恢复器的控制系统而言，硬件电路设计复杂，调试维护不便，抗干扰能力以及对环境的适应能力均需要重点考虑。逆变功率单元采用功率IGBT半导体元件，对触发脉冲要求很高,传统控制方式无论在控制精度还是控制速度上、以及抗干扰、稳定性、可靠性等诸多要求层面来看，都难以满足现代大功率半导体的控制要求。随着数字化控制技术的快速发展以及配电网对电能质量的要求越来越高,对控制装置的要求也不断提高,传统控制装置己经难以满足现代工业的性能要求。

实用新型内容

本实用新型提供一种动态电压恢复器装置，以降低控制系统的硬件电路复杂程度，提高其抗干扰能力以及对环境的适应能力，有利于调试维护，有利于满足现代工业的性能要求。

本实用新型实施例提供一种动态电压恢复器装置，该动态电压恢复器装置包括：主回路和控制系统；

所述主回路包括A相级联H桥逆变功率单元、A相LC滤波单元、B相级联H桥逆变功率单元、B相LC滤波单元、C相级联H桥逆变功率单元以及C相LC滤波单元；其中，A相级联H桥逆变功率单元的输出端与A相LC滤波单元电连接，A相LC滤波单元的电容串联在电网与负载之间；B相级联H桥逆变功率单元的输出端与B相LC滤波单元电连接，B相LC滤波单元的电容串联在电网与负载之间；C相级联H桥逆变功率单元的输出端与C相LC滤波单元电连接，C相LC滤波单元的电容串联在电网与负载之间；

所述控制系统包括上层控制系统、A相下层控制系统、B相下层控制系统以及C相下层控制系统；所述A相下层控制系统、所述B相下层控制系统、所述C相下层控制系统均与所述上层控制系统采用光纤通信连接。

进一步地，所述上层控制系统包括A相脉冲驱动单元、A相状态反馈单元、B相脉冲驱动单元、B相状态反馈单元、C相脉冲驱动单元以及C相状态反馈单元；

所述A相下层控制系统包括多个A相控制单元，各A相控制单元根据A相脉冲驱动单元的驱动信号分别驱动A相级联H桥逆变功率单元中各H桥逆变基本单元工作，并将其工作状态反馈至A相状态反馈单元；

所述B相下层控制系统包括多个B相控制单元，各B相控制单元根据B相脉冲驱动单元的驱动信号分别驱动B相级联H桥逆变功率单元中各H桥逆变基本单元工作，并将其工作状态反馈至B相状态反馈单元；

所述C相下层控制系统包括多个C相控制单元，各C相控制单元根据C相脉冲驱动单元的驱动信号分别驱动C相级联H桥逆变功率单元中各H桥逆变基本单元工作，并将其工作状态反馈至C相状态反馈单元。

进一步地，所述上层控制系统还包括网侧电压检测模块、负荷侧电压检测模块、逆变侧电流检测模块、AD转换电路、数字量输入输出模块、锁相环电路、通讯模块、DSP芯片以及FPGA芯片；

所述网侧电压检测模块的三个输入端分别与电网侧电连接，所述网侧电压检测模块的输出端分别与所述锁相环电路的输入端、所述AD转换电路的一输入端以及所述FPGA芯片的一输入端电连接；

所述负荷侧电压检测模块的三个输入端分别与负载侧电连接，所述负荷侧电压检测模块的输出端与所述AD转换电路的一输入端电连接；

所述逆变侧电流检测模块的三个输入端分别与A相级联H桥逆变功率单元、B相级联H桥逆变功率单元以及C相级联H桥逆变功率单元电连接，所述逆变侧电流检测模块的输出端与所述AD转换电路的一输入端电连接；

所述数字量输入输出模块的输入端接收多路数字量输入，其输出端发送多路数字量输出，其控制端与所述DSP芯片的一输出端电连接；

所述锁相环电路的输出端、所述AD转换电路的输出端分别与所述FPGA芯片的一输入端电连接，所述AD转换电路的输出端还与所述DSP芯片的一输入端电连接，所述FPGA芯片与所述DSP芯片之间通信连接，所述DSP芯片与所述通讯模块之间通信连接；

所述A相脉冲驱动单元、所述A相状态反馈单元、所述B相脉冲驱动单元、所述B相状态反馈单元、所述C相脉冲驱动单元以及所述C相状态反馈单元分别与所述FPGA芯片电连接。

进一步地，所述上层控制系统还包括电流瞬时保护模块和触摸屏控制面板；

所述电流瞬时保护模块的输入端与所述逆变侧电流检测模块的一输出端电连接，所述电流瞬时保护模块的输出端分别与所述FPGA芯片和所述DSP芯片电连接；

所述触摸屏控制面板与所述通讯模块之间通信连接。

进一步地，所述网侧电压检测模块包括网侧A相电压检测子模块、网侧B相电压检测子模块以及网侧C相电压检测子模块；

所述网侧A相电压检测子模块包括第一电流型互感器、第一运算放大器、第一真均方根直流转换集成单芯片、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第一电容以及第二电容；

所述第一电流型互感器的一次侧第一端通过所述第一电阻接入电网侧A相电压，所述第一电流型互感器的一次侧第二端接入一电网侧公共电压，所述第一电流型互感器的二次侧第三端接地，并且电连接所述第二电阻的第一端和所述第四电阻的第一端，所述第二电阻的第二端、所述第三电阻的第一端、所述第五电阻的第一端以及所述第一电容的第一端均电连接至所述第一电流型互感器的二次侧第四端，所述第三电阻的第二端和所述第四电阻的第二端分别电连接所述第一运算放大器的输入端和参考端，所述第一运算放大器的输出端、所述第一电容的第二端以及所述第五电阻的第二端均电连接至所述第一真均方根直流转换集成单芯片的输入端，所述第二电容电连接与所述第一真均方根直流转换集成单芯片的正电源端与交流电压采样端之间，所述第一真均方根直流转换集成单芯片的直流输出端输出A相待检测直流电压；

所述网侧B相电压检测子模块包括第二电流型互感器、第二运算放大器、第二真均方根直流转换集成单芯片、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第三电容以及第四电容；

所述第二电流型互感器的一次侧第一端通过所述第六电阻接入电网侧B相电压，所述第二电流型互感器的一次侧第二端接入一电网侧公共电压，所述第二电流型互感器的二次侧第三端接地，并且电连接所述第七电阻的第一端和所述第九电阻的第一端，所述第七电阻的第二端、所述第八电阻的第一端、所述第十电阻的第一端以及所述第三电容的第一端均电连接至所述第二电流型互感器的二次侧第四端，所述第八电阻的第二端和所述第九电阻的第二端分别电连接所述第二运算放大器的输入端和参考端，所述第二运算放大器的输出端、所述第三电容的第二端以及所述第十电阻的第二端均电连接至所述第二真均方根直流转换集成单芯片的输入端，所述第四电容电连接与所述第二真均方根直流转换集成单芯片的正电源端与交流电压采样端之间，所述第二真均方根直流转换集成单芯片的直流输出端输出B相待检测直流电压；

所述网侧C相电压检测子模块包括第三电流型互感器、第三运算放大器、第三真均方根直流转换集成单芯片、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻、第五电容以及第六电容；

所述第三电流型互感器的一次侧第一端通过所述第十一电阻接入电网侧C相电压，所述第三电流型互感器的一次侧第二端接入一电网侧公共电压，所述第三电流型互感器的二次侧第三端接地，并且电连接所述第十二电阻的第一端和所述第十四电阻的第一端，所述第十二电阻的第二端、所述第十三电阻的第一端、所述第十五电阻的第一端以及所述第五电容的第一端均电连接至所述第三电流型互感器的二次侧第四端，所述第十三电阻的第二端和所述第十四电阻的第二端分别电连接所述第三运算放大器的输入端和参考端，所述第三运算放大器的输出端、所述第五电容的第二端以及所述第十五电阻的第二端均电连接至所述第三真均方根直流转换集成单芯片的输入端，所述第六电容电连接与所述第三真均方根直流转换集成单芯片的正电源端与交流电压采样端之间，所述第三真均方根直流转换集成单芯片的直流输出端输出C相待检测直流电压。

进一步地，所述锁相环电路包括A相锁相环电路、B相锁相环电路和C相锁相环电路；

所述A相锁相环电路包括第一同步变压器、第一电压比较器芯片、第二十一电阻、第二十二电阻、第二十三电阻、第二十四电阻、第二十五电阻、第二十六电阻、第十一电容以及第十二电容；

所述第一同步变压器的第一输入端接入电网侧A相电压，所述第一同步变压器的第二输入端接入一电网侧公共电压，所述第一同步变压器的第一输出端连接所述第二十一电阻的第一端，所述第一同步变压器的第二输出端接地，所述第二十一电阻的第二端、所述第十一电容的第一端以及所述第二十二电阻的第一端电连接，所述第二十二电阻的第二端、所述第十二电容的第一端以及所述第二十三电阻的第一端电连接，所述第二十三电阻的第二端和所述第一电压比较器芯片的第一输入端均通过所述第二十五电阻电连接至所述第一电压比较器芯片的输出端，所述第一电压比较器芯片的第二输入端电连接所述第二十四电阻的第一端，所述第二十四电阻的第二端、所述第十一电容的第二端以及所述第十二电容的第二端均接地，所述第一电压比较器芯片的锁存端通过所述第二十六电阻电连接至一电源端；

所述B相锁相环电路包括第二同步变压器、第二电压比较器芯片、第二十七电阻、第二十八电阻、第二十九电阻、第三十电阻、第三十一电阻、第三十二电阻、第十三电容以及第十四电容；

所述第二同步变压器的第一输入端接入电网侧B相电压，所述第二同步变压器的第二输入端接入一电网侧公共电压，所述第二同步变压器的第一输出端连接所述第二十七电阻的第一端，所述第二同步变压器的第二输出端接地，所述第二十七电阻的第二端、所述第十三电容的第一端以及所述第二十八电阻的第一端电连接，所述第二十八电阻的第二端、所述第十四电容的第一端以及所述第二十九电阻的第一端电连接，所述第二十九电阻的第二端和所述第二电压比较器芯片的第一输入端均通过所述第三十一电阻电连接至所述第二电压比较器芯片的输出端，所述第二电压比较器芯片的第二输入端电连接所述第三十电阻的第一端，所述第三十电阻的第二端、所述第十三电容的第二端以及所述第十四电容的第二端均接地，所述第二电压比较器芯片的锁存端通过所述第三十二电阻电连接至一电源端；

所述C相锁相环电路包括第三同步变压器、第三电压比较器芯片、第三十三电阻、第三十四电阻、第三十五电阻、第三十六电阻、第三十七电阻、第三十八电阻、第十五电容以及第十六电容；

所述第三同步变压器的第一输入端接入电网侧C相电压，所述第三同步变压器的第二输入端接入一电网侧公共电压，所述第三同步变压器的第一输出端连接所述第三十三电阻的第一端，所述第三同步变压器的第二输出端接地，所述第三十三电阻的第二端、所述第十五电容的第一端以及所述第三十四电阻的第一端电连接，所述第三十四电阻的第二端、所述第十六电容的第一端以及所述第三十五电阻的第一端电连接，所述第三十五电阻的第二端和所述第三电压比较器芯片的第一输入端均通过所述第三十七电阻电连接至所述第三电压比较器芯片的输出端，所述第三电压比较器芯片的第二输入端电连接所述第三十六电阻的第一端，所述第三十六电阻的第二端、所述第十五电容的第二端以及所述第十六电容的第二端均接地，所述第三电压比较器芯片的锁存端通过所述第三十八电阻电连接至一电源端。

进一步地，所述A相脉冲驱动单元、所述B相脉冲驱动单元以及所述C相脉冲驱动单元均采用脉冲驱动的光纤发送电路；

所述脉冲接收的光纤发送电路包括第一反相器、第二反相器、反相驱动芯片、光纤发送芯片、第四十电阻、第四十一电阻和第四十二电阻；

所述第一反相器的输入端接收所述FPGA芯片发出的PWM信号，所述第一反相器的输出端与所述第二反相器的输入端电连接，所述第二反相器的输出端与所述第四十电阻的第一端以及所述反相驱动芯片的输入端电连接，所述第四十电阻的第二端接地，所述反相驱动芯片的输出端与所述第四十一电阻的第一端电连接，所述第四十一电阻的第二端与所述第四十二电阻的第一端以及所述光纤发送芯片的第一输入端电连接，所述第四十二电阻的第二端与所述光纤发送芯片的第二输入端电连接，并电连接至一电源端；所述光纤发送芯片的第一输入端和第二输入端在其内部串联一发光二极管。

进一步地，所述A相状态反馈单元、所述B相状态反馈单元以及所述C相状态反馈单元均采用状态反馈的光纤接收电路；

所述状态反馈的光纤接收电路包括光纤接收芯片、压频转换芯片、第四运算放大器、第二十电容、第二十一电容、第二十二电容、第二十三电容、第四十五电阻、第四十六电阻、第四十七电阻、第四十八电阻、第四十九电阻、第五十电阻、第五十一电阻、第五十二电阻；

所述光纤接收芯片内置光敏三极管，所述光敏三极管的第一端对应所述光纤接收芯片的第一输出端，所述光敏三极管的第二端对应所述光纤接收芯片的第二输出端；所述光纤接收芯片的第一输出端与所述第二十电容的第一端电连接，所述第二十电容的第二端与所述光纤接收芯片的第二输出端、所述第二十一电容的第一端以及所述第四十五电阻的第一端电连接，所述第四十五电阻的第二端、所述第四十六电阻的第一端以及所述第四十七电阻的第一端均电连接至一电源端，所述第四十六电阻的第二端与所述第二十一电容的第二端以及所述压频转换芯片的输入端电连接，所述第四十七电阻的第二端、所述第四十八电阻的第二端均与所述压频转换芯片的电平参考端电连接，所述第四十八电阻的第一端接地，所述压频转换芯片的参考端通过所述第四十九电阻接地，所述压频转换芯片的滞回端与所述第二十二电容的第一端电连接，所述第二十二电容的第二端与所述第五十电阻的第一端均接地，所述第五十电阻的第二端与所述压频转换芯片的电源接口均电连接至一电源端，所述压频转换芯片的输出端与所述第五十一电阻的第一端电连接，所述第五十一电阻的第二端、所述第五十二电阻的第一端以及所述第二十三电容的第一端均与所述第四运算放大器的输入端电连接，所述第四运算放大器的参考端接地，所述第五十二电阻的第二端与所述第二十三电容的第二端均与所述第四运算放大器的输出端电连接，所述第四运算放大器的输出端输出直流电压，并传输至所述AD转换电路。

进一步地，所述H桥逆变基本单元包括驱动电路板以及设置于所述驱动电路板上的四个IGBT元件、直流电容、叠层母排、突波吸收电容以及散热器；

所述IGBT元件呈H桥型电连接，位于同一桥臂的两IGBT元件的连接处作为级联端，所述直流电容并联于H桥的非级联端；

所述叠层母排包括上层叠层母排和下层叠层母排，所述上层叠层母排连接所述直流电容的母线电压正极，所述下层叠层母排连接所述直流电容的母线电压负极；

所述突波吸收电容能够吸收IGBT的导通和关断过程中的尖峰电压；所述散热器能够散发所述IGBT工作产生的热量。

进一步地，所述A相控制单元、所述B相控制单元以及所述C相控制单元均采用下层控制电路；

所述下层控制电路包括设置于所述驱动电路板上的第一电光转换电路、第二电光转换电路、光电转换电路、压频转换电路以及CPLD芯片；

所述直流电容的母线电压由所述压频转换电路接收，并发送至所述第一电光转换电路和所述CPLD芯片；所述第一电光转换电路将所述直流电容的母线电压信息通过光纤传输至所述状态反馈的光纤接收电路；

所述CPLD芯片能够监测IGBT的工作状态，并将故障信息通过所述第二电光转换电路发送至所述状态反馈的光纤接收电路；

所述光电转换电路能够接收PWM驱动命令，并传输至CPLD芯片；所述CPLD芯片接收根据所述PWM驱动命令，驱动所述IGBT元件工作。

本实用新型实施例提供的动态电压恢复器装置包括主回路和控制系统；主回路包括A相级联H桥逆变功率单元、A相LC滤波单元、B相级联H桥逆变功率单元、B相LC滤波单元、C相级联H桥逆变功率单元以及C相LC滤波单元；其中，A相级联H桥逆变功率单元的输出端与A相LC滤波单元电连接，A相LC滤波单元的电容串联在电网与负载之间；B相级联H桥逆变功率单元的输出端与B相LC滤波单元电连接，B相LC滤波单元的电容串联在电网与负载之间；C相级联H桥逆变功率单元的输出端与C相LC滤波单元电连接，C相LC滤波单元的电容串联在电网与负载之间；控制系统包括上层控制系统、A相下层控制系统、B相下层控制系统以及C相下层控制系统；A相下层控制系统、B相下层控制系统、C相下层控制系统均与上层控制系统采用光纤通信连接。如此，可将利用光纤通信方式，实现上层控制系统的低压电信号与主回路及主回路侧的下层控制系统的高压电信号的光信号隔离，可降低控制系统的硬件电路复杂程度，提高其抗干扰能力以及对环境的适应能力，有利于降低其调试维护难度，从而有利于满足现代工业的性能要求。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种动态电压恢复器装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种网测电压检测模块的电路示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种锁相环电路的示意图；

图4为本实用新型实施例提供的一种脉冲驱动的光纤发射电路的示意图；

图5为本实用新型实施例提供的一种状态反馈的光纤接收电路的示意图；

图6为本实用新型实施例提供的一种下层控制单元的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

实施例

在诸多电能质量问题中，敏感型负荷用户受电网电压暂降影响而造成的危害最为普遍。电压跌落已被认为是影响许多用电设备正常、安全运行的较严重的动态电能质量问题。电压跌落对设备造成最直接的影响就是由于电压较额定电压低，当跌落持续时间较长时，设备得不到足够的能量而无法正常工作；电压跌落同时会引起一些保护继电器动作，直接将设备推出运行；对于大多数微机及微电子控制设备，电压跌落的恢复过程，会引起微机的重新启动，进而造成巨大的经济损失。

伴随着数字化电气产品与控制技术在工业化进展与人类生活中的大量应用，如变频调速器、PLC、计算机控制系统等敏感性电力设备的使用，电力用户对电能质量，重点对暂态电能质量提出了严格的要求，而电压跌落问题是电力用户最为关心的问题，已成为供电质量的新挑战。可见，如何减少电压暂降对用户带来的影响已经成为电能质量优化工作的关键内容。

动态电压恢复器(Dynamic Voltage Restorer，简称为DVR)被认为是目前改善敏感负荷供电电压质量最有效的串联补偿装置，它能在毫秒级的时间注入补偿电压将跌落电压补偿至正常值，因此在消除电压跌落、改善大型综合性敏感工业负荷供电质量方面有着显著的效果。

与其它补偿装置相比，DVR具有以下优点：

(1)DVR具有很高的运行效率，其损耗小、结构紧凑、体积小、占地面积小。

(2)DVR是多功能的电压质量问题综合治理装置。除了主要补偿稳态电压跌落和瞬态电压跌落外，还可以抑制电压浪涌，电压闪变，抑制电网中的电压谐波和三相电压不平衡等。

(3)DVR补偿电压跌落具有快速性的特点，可以在毫秒级的时间内将电压跌落补偿成正常值。

基于此，本实用新型实施例提出一种动态电压恢复器装置(下文中可简称为“装置”)，具体为一种级联多电平动态电压恢复器装置，其主要由逆变功率单元、储能元件、耦合变压器、滤波支路及其控制系统组成，其中逆变功率单元是其最重要的组成部分，其经济性、实用性、可靠性需要着重考虑，而功率半导体器件的不断改进和多电平逆变技术的发展，使得从逆变电路上降低成本、提高性能成为现实。本装置所研究的DVR主回路为无耦合变压器、电容储能、LC逆变侧滤波、级联多电平形式的拓扑结构。其主要优势在于H桥的灵活组合配置、三相之间的独立控制、无需额外储能单元的内置电容、模块化的电路布局及无变压器的自由运行特性。本装置所针对的电网电压的电压等级为10kV，故选择每相12个级联H桥逆变功率单元，这12个级联H桥逆变器都有其相互独立的、幅值相等的直流侧电容电压，在补偿电压跌落周期内，级联H桥构成的逆变器输出的多电平电压由滤波单元滤除高次谐波后经耦合电容注入系统。DVR输出电路放置滤波电抗的目的：一方面可以消除逆变器产生的谐波，另一方面可以限制级联多电平逆变器中间发生短路故障时可能产生的过电流及电流上升率，从而确保电路系统中的其他电路元件的用电安全。本装置的拓扑结构为级联多电平H桥逆变器结构，在较低的频率下具有输出电压谐波畸变率小、电压变化率低的特点，电路各个功率单元和驱动电路结构完全相同，由于逆变单元采用级联结构，使得DVR经耦合电容后可以直接接入电网，省去了串联变压器的结构，如此有利于降低DVR的整体成本、减少其占地面积以及提高其系统可靠性，从而使得DVR的性能有了进一步的提高，因此该拓扑结构有较大的工程应用价值。同时，该装置消除了变压器的附加损耗，提高了整体的整体效率，降低了成本，利用级联多电平逆变结构解决了高压串联问题，使得DVR装置在中压配电网达到装置成本和体积的有效权衡。此外，控制系统中，通过光纤进行控制信号和反馈信号的传递，使得高低压之间完全绝缘隔离，保证脉冲信号的完整和不失真。控制系统的硬件设计方案采用了分层控制结构，将跌落检测、补偿电压计算、谐波消除、串联阻抗调整等复杂的控制需求根据相关性及实时性要求进行分解，由相应层级的控制系统来对其进行处理，减小了各个控制单元的工作量，降低了其对硬件计算能力的要求，有利于简化硬件设计，降低硬件成本。同时，由于上下层之间的控制单元相对独立，仅通过光纤信号进行联系，互不影响，既保证了系统的实时性，又减轻了主控制器的负担，易于实现模块化生产，同时增强了整个控制系统的运行可靠性。

下面结合图1-图6，对本实用新型实施例提供的动态电压恢复器装置进行示例性说明。

参照图1-图6，该动态电压恢复器装置10包括：主回路11和控制系统12；主回路11包括A相级联H桥逆变功率单元111、A相LC滤波单元112、B相级联H桥逆变功率单元113、B相LC滤波单元114、C相级联H桥逆变功率单元115以及C相LC滤波单元116；其中，A相级联H桥逆变功率单元111的输出端与A相LC滤波单元112电连接，A相LC滤波单元112的电容CA串联在电网与负载之间；B相级联H桥逆变功率单元113的输出端与B相LC滤波单元114电连接，B相LC滤波单元114的电容CB串联在电网与负载之间；C相级联H桥逆变功率单元115的输出端与C相LC滤波单元116电连接，C相LC滤波单元116的电容CC串联在电网与负载之间；控制系统12包括上层控制系统121、A相下层控制系统122A、B相下层控制系统122B以及C相下层控制系统122C；A相下层控制系统122A、B相下层控制系统122B、C相下层控制系统122C均与上层控制系统121采用光纤通信连接。

其中，以电网侧电压为10kV，级联H桥逆变功率单元为级联12个H桥逆变基本单元为例。当配电网侧10kV电压出现跌落或骤升时，动态电压恢复器装置10输出相应电压，以保证负载供电电压为稳定电压，而不会导致负载的异常工作。控制系统12通过相应的信号整形变换调理电路把输电线路电压互感器二次侧电压及电流感器二次侧电流变换为较低幅值交流电压,处理后送入到核心的中央数据处理电路中。当检测到网侧电压变化时，依据系统电压瞬时值、相位、参考电压及各逆变功率单元的直流母线电压,中央数据处理电路按照设定的控制算法计算出功率电路的触发角,通过光纤下发至各个逆变功率单元，补偿系统电压跌落和电压上升，同时将各个逆变模块的直流母线电压数值、功率元件的工作状态通过光纤上传至上层控制系统。

其中，控制系统12的硬件设计方案采用了分层控制结构，控制系统12包括上层控制系统121和下层控制系统，下层控制系统具体包括A相下层控制系统122A、B相下层控制系统122B以及C相下层控制系统122C。如此，根据相关性及实时性要求，将复杂的控制逻辑关系进行分解，由相应层级的控制系统来对其进行处理，减小了各个控制系统中的控制单元的工作量，降低了其对硬件计算能为的要求，从而降低了其复杂程度。同时，由于上下层控制系统之间相对独立，相互之间仅通过光纤信号进行联系，互不影响，从而保证了系统的实时性，又减轻了控制系统的负担，易于实现模块化生产，同时实现高低压隔离，增强了整个控制系统的运行可靠性，从而提高了整体装置的可靠性。

其中，每相的LC滤波单元均包含滤波电感和滤波电容。级联多电平逆变器(即“级联H桥逆变功率单元”)的谐波成分集中在等效开关频率及其倍频附近。为提高DVR输出附加电压适量的电能质量，其输出侧应配置无源滤波器。通常地，为了消除这些谐波成分，滤波器的固有频率远大于工频频率。系统正常工作时，电源侧电压不能损失较大，故滤波电抗要尽量减小，同时滤波电容也不宜过大，以避免增大逆变器的额定电流。

以10kV电压等级12模块级联DVR为示例，其通态总压降约为36V。考虑将总电压损失限制在额定相电压的1％范围内，滤波电感上压降为：

(10000/1.732)×0.1-36＝21.7V。

其最大负荷运行电流为115A，在此方式下考虑滤波电感压降，可计算得到电感值约为600uH。选择n＝17为转折频率，即850Hz。计算公式如下：

将L＝600uH代入上式，得到C＝58.5uF，实际设计时取C＝60uF。

在其他实施方式中，滤波电容和滤波电感还可根据动态电压恢复器装置10的实际需求选取，本实用新型实施例对此不作限定。

在一实施例中，上层控制系统121包括A相脉冲驱动单元211A、A相状态反馈单元212A、B相脉冲驱动单元211B、B相状态反馈单元212B、C相脉冲驱动单元211C以及C相状态反馈单元212C；A相下层控制系统122A包括多个A相控制单元220A，各A相控制单元220A根据A相脉冲驱动单元211A的驱动信号分别驱动A相级联H桥逆变功率单元111中各H桥逆变基本单元110工作，并将其工作状态反馈至A相状态反馈单元212A；B相下层控制系统122B包括多个B相控制单元220B，各B相控制单元220B根据B相脉冲驱动单元211B的驱动信号分别驱动B相级联H桥逆变功率单元113中各H桥逆变基本单元110工作，并将其工作状态反馈至B相状态反馈单元212B；C相下层控制系统122C包括多个C相控制单元220C，各C相控制单元220C根据C相脉冲驱动单元211C的驱动信号分别驱动C相级联H桥逆变功率单元115中各H桥逆变基本单元110工作，并将其工作状态反馈至C相状态反馈单元212C。

如此，通过各单元协同工作，实现上层控制系统121对主回路侧的驱动控制以及状态监控。

在一实施例中，上层控制系统121还包括网侧电压检测模块201、负荷侧电压检测模块202、逆变侧电流检测模块203、AD转换电路204、数字量输入输出模块205、锁相环电路206、通讯模块207、DSP芯片208以及FPGA芯片209；网侧电压检测模块201的三个输入端分别与电网侧电连接，网侧电压检测模块的201输出端分别与锁相环电路206的输入端、AD转换电路204的一输入端以及FPGA芯片209的一输入端电连接；负荷侧电压检测模块202的三个输入端分别与负载侧电连接，负荷侧电压检测模块202的输出端与AD转换电路204的一输入端电连接；逆变侧电流检测模块203的三个输入端分别与A相级联H桥逆变功率单元111、B相级联H桥逆变功率单元113以及C相级联H桥逆变功率单元115电连接，逆变侧电流检测模块203的输出端与AD转换电路204的一输入端电连接；数字量输入输出模块205的输入端接收多路数字量输入，其输出端发送多路数字量输出，其控制端与DSP芯片208的一输出端电连接；锁相环电路206的输出端、AD转换电路204的输出端分别与FPGA芯片209的一输入端电连接，AD转换电路204的输出端还与DSP芯片208的一输入端电连接，FPGA芯片209与DSP芯片208之间通信连接，DSP芯片208与通讯模块207之间通信连接；A相脉冲驱动单元211A、A相状态反馈单元212A、B相脉冲驱动单元211B、B相状态反馈单元212B、C相脉冲驱动单元211C以及C相状态反馈单元212C分别与FPGA芯片209电连接。

其中，网侧电压检测模块201、负荷侧电压检测模块202以及逆变侧电流检测模块203均为模拟量输入模块，其采集到的信号通过AD转换电路204转换为数字信号之后，送至DSP芯片208；其中DSP芯片208也称为DSP核心芯片208。数字量输入输出模块205能够传输开关量的输入输出信号，经过相应转换隔离电路后将信号送至DSP芯片208。锁相环电路206能够检测网侧电压信号，后经过脉冲整形和信号调理电路将检测到的相关信号传输至FPGA芯片209。通讯模块207用于将DSP的TTL电平转换为485物理接口通讯，其一侧连接DSP芯片208，另一侧连接触摸屏(即下文中的“触摸屏控制面板200”)，以实现二者之间的通信。

示例性的，本装置可采用DSP28335作为核心处理器，即作为DSP核心芯片208，该芯片具有很高的运算精度(32位)和系统处理能力，其主频最高达到150MHZ，具有16通道的12位精度A/D转换器，其总线结构包括数据总线、地址总线。PFGA芯片209可采用CycloneⅢ系列EP3C10E144C8，其作为逻辑时序处理电路，与DSP芯片208共同搭建联合控制平台，可同时发挥DSP芯片208浮点运算速度快，以及FPGA芯片209逻辑处理速度快的优势。

由此，上层控制系统采用DSP芯片208结合FPGA芯片209组成的核心控制处理器，充分发挥DSP芯片超强的计算能力和FPGA芯片出色的逻辑处理能力，实现了实时检测电网参数，动态跟踪补偿，实现了准确计算，高速响应，精确补偿的技术效果。

在一实施例中，上层控制系统121还包括电流瞬时保护模块210和触摸屏控制面板200；电流瞬时保护模块210的输入端与逆变侧电流检测模块203的一输出端电连接，电流瞬时保护模块210的输出端分别与FPGA芯片209和DSP芯片208电连接；触摸屏控制面板200与通讯模块207之间通信连接。

其中，电流瞬时保护模块210用于判断逆变功率单元中通过电流大小，用以封锁PWM驱动脉冲和DSP故障判断，从而有利于确保控制系统12以及动态电压恢复器装置10整体正常工作。

同时，上位机显示采用触摸屏装置，即触摸屏控制面板200，可实时显示系统运行状态和数据，查询和设定系统运行参数，操作简单方便，界面友好，从而提供一个人机交互窗口，有利于确保较好的用户体验。

在一实施例中，网侧电压检测模块201包括网侧A相电压检测子模块201A、网侧B相电压检测子模块201B以及网侧C相电压检测子模块201C；网侧A相电压检测子模块201A包括第一电流型互感器TA1、第一运算放大器U1、第一真均方根直流转换集成单芯片U2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第一电容C1以及第二电容C2；第一电流型互感器TA1的一次侧第一端通过第一电阻R1接入电网侧A相电压Ua，第一电流型互感器TA1的一次侧第二端接入一电网侧公共电压Un，第一电流型互感器TA1的二次侧第三端接地，并且电连接第二电阻R2的第一端和第四电阻R4的第一端，第二电阻R2的第二端、第三电阻R3的第一端、第五电阻R5的第一端以及第一电容C1的第一端均电连接至第一电流型互感器TA1的二次侧第四端，第三电阻R3的第二端和第四电阻R4的第二端分别电连接第一运算放大器U1的输入端和参考端，第一运算放大器U1的输出端、第一电容C1的第二端以及第五电阻R5的第二端均电连接至第一真均方根直流转换集成单芯片U2的输入端Vin，第二电容C2电连接与第一真均方根直流转换集成单芯片U2的正电源端+Vs与交流电压采样端Cav之间，第一真均方根直流转换集成单芯片U2的直流输出端输出A相待检测直流电压DC Ua；网侧B相电压检测子模块201B包括第二电流型互感器TA2、第二运算放大器U3、第二真均方根直流转换集成单芯片U4、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第三电容C3以及第四电容C4；第二电流型互感器TA2的一次侧第一端通过第六电阻R6接入电网侧B相电压Ub，第二电流型互感器TA2的一次侧第二端接入一电网侧公共电压Un，第二电流型互感器TA2的二次侧第三端接地，并且电连接第七电阻R7的第一端和第九电阻R9的第一端，第七电阻R7的第二端、第八电阻R8的第一端、第十电阻R10的第一端以及第三电容C3的第一端均电连接至第二电流型互感器TA2的二次侧第四端，第八电阻R8的第二端和第九电阻R9的第二端分别电连接第二运算放大器U3的输入端和参考端，第二运算放大器U3的输出端、第三电容C3的第二端以及第十电阻R10的第二端均电连接至第二真均方根直流转换集成单芯片U4的输入端，第四电容C4电连接与第二真均方根直流转换集成单芯片U4的正电源端+Vs与交流电压采样端Cav之间，第二真均方根直流转换集成单芯片U4的直流输出端输出B相待检测直流电压DC Ub；网侧C相电压检测子模块201C包括第三电流型互感器TA3、第三运算放大器U5、第三真均方根直流转换集成单芯片U6、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第五电容C5以及第六电容C6；第三电流型互感器TA3的一次侧第一端通过第十一电阻R11接入电网侧C相电压Uc，第三电流型互感器TA3的一次侧第二端接入一电网侧公共电压Un，第三电流型互感器TA3的二次侧第三端接地，并且电连接第十二电阻R12的第一端和第十四电阻R14的第一端，第十二电阻R12的第二端、第十三电阻R13的第一端、第十五电阻R15的第一端以及第五电容C5的第一端均电连接至第三电流型互感器TA3的二次侧第四端，第十三电阻R13的第二端和第十四电阻R14的第二端分别电连接第三运算放大器U5的输入端和参考端，第三运算放大器U5的输出端、第五电容C5的第二端以及第十五电阻R15的第二端均电连接至第三真均方根直流转换集成单芯片U6的输入端，第六电容C6电连接与第三真均方根直流转换集成单芯片U6的正电源端+Vs与交流电压采样端Cav之间，第三真均方根直流转换集成单芯片U6的直流输出端输出C相待检测直流电压DC Uc。

其中，网测电压检测模块201的主要作用是检测电网侧电压的实时数值大小。DSP控制器(即DSP芯片208)所需的电压信号均是通过信号转换电路处理后进入处理器(即FPGA芯片209)，检测电路(即网测电压检测模块201)的精度和实时性对控制器尤为关键；采用高精度电压传感器作为电压转换单元，该电压传感器是一款精密的电流型互感器，其额定输入输出电流均为2mA，采用该互感器将网侧电压进行了隔离变换。

结合图1和图2，以电网侧为10kV电压为例，网侧三相10kV电压经过外接的电压互感器变为100VAC线电压，相电压为57.7VAC；第一电流型互感器TA1的一次侧输入为A相电压Ua，第二电流型互感器TA2的一次侧输入为B相电压Ub，第三电流型互感器TA3的一次侧输入为C相电压Uc；由于电流型互感器TA的一次侧中有电流流过，故3个电流型互感器的二次侧均有电流流过；基于此，实现监测。由于三相电压检测子模块的电路结构和工作原理基本相同，下文中仅以A相电压检测子模块为例进行示例性说明。

示例性的，PT二次电压Ua连接取样电阻(即第一电阻R1)，然后连接第一电流型互感器TA1电流型互感器的一次侧输入端1，第一电流型互感器TA1的一次侧输入端2连接PT二次侧公共电压Un，如此，A相电压Ua通过取样电阻R1形成回路，在第一电流型互感器TA1的一次侧有电流流过。基于此，第一电流型互感器TA1互感器的二次侧感应出电流，且该感应电流与一次侧电流的大小满足1:1比例。

其中，第二电阻R2的作用为防止第一运算放大器U1开路导致第一电流型互感器TA1的二次侧的电流没有流通路径。第一电流型互感器TA1的1端和3端为互感器的同名端，第一电流型互感器TA1的二次侧输出端子3连接电源0V(即电源地)。

其中，第一电流型互感器TA1的二次侧电流流入第一运算放大器U1的反馈阻容元件，即第五电阻R5，其为取样电阻，作用是将电流信号变成电压信号，第一电容C1的作用为相位校正和去耦。第三电阻R3和第四电阻R4为第一运算放大器U1的连接电阻，经过采样后第一运算放大器U1的输出端为Ua1电压。

此时，Ua1电压为交流小幅值电压，需要将其变换为直流电压信号，第一真均方根直流转换集成单芯片U2的引脚8输出直流电压信号，连接至上层控制系统的AD转换电路。将Ua1交流电压输入至第一真均方根直流转换集成单芯片U2(例如AD536)的4端，第二电容C2的作用是提供交流电压采样的滤波时间常数，第二电容C2的容值越大，第一真均方根直流转换集成单芯片U2的输出端8的直流电压变化越慢，直流电压波动较小；第二电容C2的容值越小，第一真均方根直流转换集成单芯片U2的输出端8的直流电压变化越快，直流电压波动较大。第一真均方根直流转换集成单芯片U2的端子3连接+15V电源，端子5连接-15V电源，以供其正常工作。

其中，负荷侧电压检测模块的主要作用是检测负载侧电压的实时数值大小，其检测原理同网侧电压检测模块。逆变侧电流检测模块的主要作用是检测逆变功率单元中流过的电流大小，其检测原理同网侧电压检测模块。均可参照上文理解，本文中不再赘述。

在一实施例中，锁相环电路206包括A相锁相环电路206A、B相锁相环电路206B和C相锁相环电路206C；A相锁相环电路206A包括第一同步变压器TV1、第一电压比较器芯片U7、第二十一电阻R21、第二十二电阻R22、第二十三电阻R23、第二十四电阻R24、第二十五电阻R25、第二十六电阻R26、第十一电容C11以及第十二电容C12；第一同步变压器TV1的第一输入端接入电网侧A相电压Ua，第一同步变压器TV1的第二输入端接入一电网侧公共电压Un，第一同步变压器TV1的第一输出端连接第二十一电阻R21的第一端，第一同步变压器TV1的第二输出端接地，第二十一电阻R21的第二端、第十一电容C11的第一端以及第二十二电阻R22的第一端电连接，第二十二电阻R22的第二端、第十二电容C12的第一端以及第二十三电阻R23的第一端电连接，第二十三电阻R23的第二端和第一电压比较器芯片U7的第一输入端均通过第二十五电阻R25电连接至第一电压比较器芯片U7的输出端，第一电压比较器芯片U7的第二输入端电连接第二十四电阻R24的第一端，第二十四电阻R24的第二端、第十一电容C11的第二端以及第十二电容C12的第二端均接地，第一电压比较器芯片U7的锁存端通过第二十六电阻R26电连接至一电源端(例如，+3.3V)；B相锁相环电路206B包括第二同步变压器TV2、第二电压比较器芯片U8、第二十七电阻R27、第二十八电阻R28、第二十九电阻R29、第三十电阻R30、第三十一R31电阻、第三十二电阻R32、第十三电容C13以及第十四电容C14；第二同步变压器TV2的第一输入端接入电网侧B相电压Ub，第二同步变压器TV2的第二输入端接入一电网侧公共电压Un，第二同步变压器TV2的第一输出端连接第二十七电阻R27的第一端，第二同步变压器TV2的第二输出端接地，第二十七电阻R27的第二端、第十三电容C13的第一端以及第二十八电阻R28的第一端电连接，第二十八电阻R28的第二端、第十四电容C14的第一端以及第二十九电阻R29的第一端电连接，第二十九电阻R29的第二端和第二电压比较器芯片U8的第一输入端均通过第三十一电阻R31电连接至第二电压比较器芯片U8的输出端，第二电压比较器芯片U8的第二输入端电连接第三十电阻R30的第一端，第三十电阻R30的第二端、第十三电容C13的第二端以及第十四电容C14的第二端均接地，第二电压比较器芯片U8的锁存端通过第三十二电阻R32电连接至一电源端；C相锁相环电路206C包括第三同步变压器TV3、第三电压比较器芯片U9、第三十三电阻R33、第三十四电阻R34、第三十五电阻R35、第三十六电阻R36、第三十七电阻R37、第三十八电阻R38、第十五电容C15以及第十六电容C16；第三同步变压器TV3的第一输入端接入电网侧C相电压Uc，第三同步变压器TV3的第二输入端接入一电网侧公共电压Un，第三同步变压器TV3的第一输出端连接第三十三电阻R33的第一端，第三同步变压器TV3的第二输出端接地，第三十三电阻R33的第二端、第十五电容C15的第一端以及第三十四电阻R34的第一端电连接，第三十四电阻R34的第二端、第十六电容C16的第一端以及第三十五电阻R35的第一端电连接，第三十五电阻R35的第二端和第三电压比较器芯片U9的第一输入端均通过第三十七电阻R37电连接至第三电压比较器芯片U9的输出端，第三电压比较器芯片U9的第二输入端电连接第三十六电阻R36的第一端，第三十六电阻R36的第二端、第十五电容C15的第二端以及第十六电容C16的第二端均接地，第三电压比较器芯片U9的锁存端通过第三十八电阻R38电连接至一电源端。

其中，在实现级联多电平DVR控制的补偿功能时，要检测出网侧电压的跌落深度、相位变化，这些变量均与电网相位密切相关，所以高精度的同步锁相环电路206必不可少。

示例性的，结合图1-图3，将电网侧电压进行采样，3个电压信号经过3个高精度同步变压器变成交流信号，然后进行二次一阶低通滤波，经过电压比较器芯片(例如AD790)整理成方波信号，输入至FPGA芯片209。由于各相锁相环电路的结构和工作原理基本相同，下面仅以A相锁相环电路206A为例，对锁相环电路进行示例性说明。

参照图3，用网侧电压的Ua输入至第一同步变压器TV1(也称为“第一同步电源变压器TV1”)的第一输入端1，网侧电压的公共电压Un输入至第一同步电源变压器TV1的第二输入端2，第一同步电源变压器TV1的端1和端3为同名端。第一同步变压器TV1的第二输出端4连接电源地(即0V)，第一输出端3连接第二十一电阻R21，第二十一电阻R21连接第十一电容C11，第二十一电阻R21和第十一电容C11的作用是一阶低通滤波，第二十二电阻R22和第十三电容C13的作用也是一阶低通滤波，如此，经过2个一阶低通滤波环节，可将电源电压中的杂散高频信号消除掉，以保证较理想的正弦电压输出至第一电压比较器芯片U7。

示例性的，第一电压比较器芯片U7可采用AD790芯片。其中，AD790芯片是一款快速、精密电压比较器，可精确捕捉正弦波动的过零点，进行形成高精度的同步方波信号。AD790芯片的端子2输入电压信号，端子3连接第二十四电阻R24，后再连接电源地；当端子2的电压高于端子3的电压(即电源地)时，端子7输出为高电平(即3.3V)；当端子2的电压低于端子3的电压(即电源地)时，端子7输出为低电平(即0V)。AD790芯片的端子1(+Vs)为电源+15V供电端子，其端子4(-Vs)为电源-15V供电端子，其端子6连接电源地，其输出端7(OUT)为方波输出，该信号表示为Ua syn，即A相电压的同步信号，用以输出至FPGA芯片209。AD790芯片的端子5(LATCH)连接第二十六电阻R26后，再连接+3.3V电源，其作用是保证AD790芯片处于比较输出状态；假设端子5连接电源地，则AD790芯片处于所存状态，其端子7(即输出端OUT)的状态不再变化，此时AD790芯片的输出电压无法跟随A相电压Ua变化。AD790芯片的端子8连接3.3V电源，其作用是为了确定输出端7的逻辑电平的高电平是3.3V，低电平为0V。第二十五电阻R25连接AD790芯片的输入端2和输出端7，其作用是为了制造电压比较的滞回窗，以保证AD790芯片的输出端7(OUT)不会出现过零点的震荡现象，从而有利于确保同步信号的精密性和准确性。

其中，B相同步信号Ub syn的生成原理和C相同步信号Ub syn的生成原理同上，本文中不再赘述。

在一实施例中，H桥逆变基本单元包括驱动电路板以及设置于驱动电路板上的四个IGBT元件、直流电容、叠层母排、突波吸收电容以及散热器；IGBT元件呈H桥型电连接，位于同一桥臂的两IGBT元件的连接处作为级联端，直流电容并联于H桥的非级联端；叠层母排包括上层叠层母排和下层叠层母排，上层叠层母排连接直流电容的母线电压正极，下层叠层母排连接直流电容的母线电压负极；突波吸收电容能够吸收IGBT的导通和关断过程中的尖峰电压；散热器能够散发IGBT工作产生的热量。

其中，以图1中示出的方位为例，每个H桥逆变基本单元(即逆变单元)包括四个IGBT，左侧两个IGBT上下相连，上侧1#IGBT的E级连接下侧2#IGBT的C级，两者之间的连接点引出接至下一个逆变单元；右侧两个IGBT上下相连，上侧3#IGBT的E级连接下侧4#IGBT的C级，两者之间的连接点引出接至上一个逆变单元。随着现代电力电子器件的发展和技术成熟，新型功率半导体器件越来越多，变流器中可采用的全控器件有GTR、IGBT、GTO、VMOSFET等，由于目前IGBT器件应用最广泛、技术最普及、市场销量大、价格适当等综合因素，本DVR装置以IGBT为功率器件，按照装置的设计容量选择合适的额定电压与额定电流。如此，可确保较低的成本。

其中，叠层母排分为上下2层母排，一侧连接直流电容母线的电压正极，一侧连接直流电容母线的电压负极。为减小杂散电感，直流电容并联时采用了定制叠层母线。每一级联单相逆变桥直流母线使用叠层母线，叠层母线导体间绝缘强度不小于2500VAC。在绝缘材料选型上，选择低损耗、柔性较好的材料，工作温度不低于105℃。示例性的，母排可为铜排，各单相逆变桥模块(即逆变单元)之间采用铜排连接，连接铜排应具有尽量小的等值电抗。

其中，直流电容的作用主要为：缓冲交流输出端和直流侧交换的能量，理论上说，直流侧只需要很小容量的电容便可维持系统正常工作。而实际工作过程中由于存在有功损耗，电容会进行充放电，其两端电压存在波动。电容越大，充放电越慢，波动也小，稳压性能好。但数值过大会影响动态响应性能，并带来成本和体积增加。综合考虑经济条件和性能因素两个方面，本系统采用470μF/1200V的电容，每个逆变单元由12个电容并联连接。

其中，驱动电路板的主要作用为：利用其上的下层控制系统相关电路解析光纤下发的驱动命令，转换为四个IGBT的驱动命令；同时负责检测逆变基本功率单元(即逆变单元)的直流电压和故障信息，上传至上层控制系统。

其中，突波吸收电容的主要作用为：吸收绝缘栅双极型晶体管(IGBT)在导通和关断过程中的母排杂散电感引起的尖峰电压，避免绝缘栅双极型晶体管的损坏。

其中，散热器的主要作用为：IGBT在开通和关断过程中会大量发热，散热器的主要作用是保证IGBT功率元件的迅速散热，以保证IGBT不会受到损坏，从而能有效解决功率器件过热的问题。

在此基础上，示例性的，主回路11包含三相级联H桥模块单元(包括A相级联H桥逆变功率单元111、B相级联H桥逆变功率单元113以及C相级联H桥逆变功率单元115，本段中也成为“功率模块”)以及各相的滤波电路(即滤波单元)，功率模块为该装置10的逆变核心，共分为3相，每相12个H桥逆变单元，共计36个功率单元(即逆变单元)，36个逆变单元中，每相的12个逆变单元之间采用首尾相连的级联形式；滤波电路采用LC串联滤波电路。

由此，级联二十一电平的动态电压恢复器及其控制系统，即装置10如图1所示，其由主回路11和控制系统12组成，控制系统12中上层控制系统121与主回路侧下层控制系统之间采用光纤进行通讯。上层控制系统121通过光纤将A相驱动脉冲(12路)、B相驱动脉冲(12路)、C相驱动脉冲(12路)共计36路驱动命令下传至主回路的各个功率单元的驱动电路板(即下层控制系统)，驱动电路板安装在逆变功率单元内部，其核心的作用是根据下发命令的解析得到每个功率单元的4个IGBT的驱动命令，即实现上下分层控制，如此可大大减少光纤的数量。同时，主回路11侧的逆变控制单元通过光纤将A相状态反馈(24路，其中12路是直流母线电压反馈，12路是各模块故障状态描述)、B相状态反馈(24路)、C相状态反馈(24路)上传至上层控制系统121。各相中的12个功率单元首尾相连，本相功率单元的逆变叠加输出经过串联的LC滤波电路，然后串联在对应相的线路上。网侧电压与DVR装置输出电压之和即为负载侧电压，由此，实现对施加至负载的电压的调节。

本实用新型提供的装置10的主回路11采用无耦合变压器级联多电平结构，各逆变单元直流环节具有相同容量的直流支撑电容且相互独立。其中，逆变单元采用模块式结构，以较低的载波频率实现高载波频率逆变，便于便于现场应用维护。控制系统的上层控制系统和主回路侧的下层控制系统之间采用光纤进行隔离驱动，实现了主电气回路与上层控制系统之间的强弱电隔离，并可以实现PWM控制信号的精确远距离传送，有效的解决了电磁干扰的问题，提高了工作的可靠性。其中，逆变控制单元的控制、逻辑和信息处理均由FPGA芯片完成，可靠性高，便于灵活地进行功能修改和升级，受功率器件的干扰小。

在一实施例中，A相脉冲驱动单元211A、B相脉冲驱动单元211B以及C相脉冲驱动单元211C均采用脉冲驱动的光纤发送电路；脉冲接收的光纤发送电路包括第一反相器U101、第二反相器U102、反相驱动芯片U11、光纤发送芯片U12、第四十电阻R40、第四十一电阻R41和第四十二电阻R42；第一反相器U101的输入端接收FPGA芯片209发出的PWM信号，第一反相器U101的输出端与第二反相器U102的输入端电连接，第二反相器的U102输出端与第四十电阻R40的第一端以及反相驱动芯片U11的输入端电连接，第四十电阻R40的第二端接地，反相驱动芯片U11的输出端与第四十一电阻R41的第一端电连接，第四十一电阻R41的第二端与第四十二电阻R42的第一端以及光纤发送芯片U12的第一输入端电连接，第四十二电阻R42的第二端与光纤发送芯片U12的第二输入端电连接，并电连接至一电源端(例如，+5V)；光纤发送芯片U12的第一输入端和第二输入端在其内部串联一发光二极管。

其中，图1中上层控制系统121中的，A相脉冲驱动单元211A发出12路A相驱动脉冲，B相脉冲驱动单元211B发出12路B相驱动脉冲，以及C相脉冲驱动单元211C发出12路C相驱动脉冲，共计36路；以其中任意一路为例，对脉冲驱动的光纤发送电路进行示例性说明。

其中，脉冲驱动的光纤发送电路可为PWM驱动信号电路。其中，FPGA芯片209形成对应逆变模块(即逆变单元)的驱动PWM信号，该PWM信号为TTL电平信号，为了实现高低压的完全隔离，需要将此信号转换为光信号。结合图4，该电路将电信号转换为光信号，反相驱动芯片U11采用具有高速大电流驱动能力的75452芯片，光纤发送芯片U12采用HFBR-1414芯片；其中，75452芯片为反向驱动，结合HFBR-1414可将电信号变成光强为30mA的光信号输出。

其中，光纤隔离驱动采用上层控制系统的光发送器和下层控制系统的光接收器来传送PWM脉冲和状态信号，以光波为载体，光纤为传输媒介。其基本原理是由光纤发送器(例如光纤发送芯片U12)和接收器(例如下文中的光纤接收芯片U15)将电平形式的控制信号转变为光的通断信号再转化为电平形式的控制信号，实现信号传输。

示例性的，参照图1，以A相中的1#逆变功率单元为例，PWM信号为上层控制系统121中的FPGA芯片209下发给A相中的1#逆变功率单元的驱动脉冲信号，该信号为TTL电平；第一反相器U101和第二反相器U102均采用7414反相器，其作用是使得PWM脉冲边沿更加陡峭，以便使得驱动信号的高低电平更加明确；PWM信号经过第一反相器U101的引脚1和输出2，再经过第二反相器U102的引脚3和输出4，连接75452芯片。

其中，第四十电阻R40作用为保证FPGA芯片在没有下发PWM驱动脉冲时，75452芯片的输入端(1和2)为明确的低电平状态，当下发PWM脉冲为高电平时，75452芯片的输入端(1和2)自然就变成了高电平状态。

其中，75452芯片本身是反相器作用，即其输入电平(引脚1和2)为高电平时，此时输出引脚3为低电平(例如0V)，则光纤发送芯片U12中的发光二极管有电流流通，+5V的电压通过发光二极管再通过第四十一电阻R41形成回路，第四十一电阻R41的左侧为0电平，此时光纤发送芯片U12中有光输出，该光经过光纤输送至A相的1#逆变功率模块。当其输入电平(引脚1和2)为低电平时，此时输出引脚3为高电平5V(第四十一电阻R41的左侧)，则光纤发送芯片U12中的发光二极管没有电流流通，此时光纤发送芯片U12中没有光输出。

如此，可实现利用脉冲驱动的光纤发送电路根据PWM信号发送光信号。

在一实施例中，A相状态反馈单元212A、B相状态反馈单元212B以及C相状态反馈单元212C均采用状态反馈的光纤接收电路；状态反馈的光纤接收电路包括光纤接收芯片U15、压频转换芯片U16、第四运算放大器U17、第二十电容C20、第二十一电容C21、第二十二电容C22、第二十三电容C23、第四十五电阻R45、第四十六电阻R46、第四十七电阻R47、第四十八电阻R48、第四十九电阻R49、第五十电阻R50、第五十一电阻R51、第五十二电阻R52；光纤接收芯片U15内置光敏三极管，光敏三极管的第一端对应光纤接收芯片U15的第一输出端(VO)，光敏三极管的第二端对应光纤接收芯片U15的第二输出端(GND)；光纤接收芯片U15的第一输出端与第二十电容C20的第一端电连接，第二十电容C20的第二端与光纤接收芯片U15的第二输出端、第二十一电容C21的第一端以及第四十五电阻R45的第一端电连接，第四十五电阻R45的第二端、第四十六电阻R46的第一端以及第四十七电阻R47的第一端均电连接至一电源端，第四十六电阻R46的第二端与第二十一电容C21的第二端以及压频转换芯片U16的输入端(Vth)电连接，第四十七电阻R47的第二端、第四十八电阻R48的第二端均与压频转换芯片U16的电平参考端(Cpin)电连接，第四十八电阻R48的第一端接地，压频转换芯片U16的参考端(Iref)通过第四十九电阻R49接地，压频转换芯片U16的滞回端(RC)与第二十二电容C22的第一端电连接，第二十二电容C22的第二端与第五十电阻R50的第一端均接地，第五十电阻R50的第二端与压频转换芯片U16的电源接口(VCC)均电连接至一电源端，压频转换芯片U16的输出端与第五十一电阻R51的第一端电连接，第五十一电阻R51的第二端、第五十二电阻R52的第一端以及第二十三电容C23的第一端均与第四运算放大器U17的输入端电连接，第四运算放大器U17的参考端接地，第五十二电阻R52的第二端与第二十三电容C23的第二端均与第四运算放大器U17的输出端电连接，第四运算放大器U17的输出端输出直流电压，并传输至AD转换电路204。

其中，状态反馈的光纤接收电路可由两部分电路组成，一部分电路是各个逆变功率单元的直流母线电压反馈电路(可参照图5)，另一部分电路是各逆变功率单元的工作状态反馈电路，工作状态反馈电路可由PFGA芯片的软件代码执行，即通过软件代码进行判断。

其中，直流母线电压的光纤状态反馈作用可包括：下层控制系统逆变功率单元的直流母线电压经过相应驱动电路板的电压-频率变化，经过光纤传递到上层控制系统，该光纤中传递的信息为频率信号，频率的大小代表着功率模块单元的直流母线电压。

基于此，该光纤中传递的是频率信号，在上层控制系统中，要把此频率信号转换为电压信号，该电压经过AD转换模块送至DSP核心处理器单元。

示例性的，光纤接收芯片U15可为HFBR-2412芯片，该芯片的作用是光接收器，当光纤中有光输入时，光纤接收芯片U15内部的光敏三极管导通，此时，光纤接收芯片U15的端子6输出电平为0V；当光纤中无光输入时，光纤接收芯片U15内部的光敏三极管截止，此时，光纤接收芯片U15的端子6通过上拉电阻(即第四十五电阻R45)电连接至+5V电源端，则输出电平为高电平，即+5V。第二十电容C20的作用是滤波，以防止信号的瞬间抖动。

示例性的，压频转换芯片U16可为LM231，其作用是将频率信号转换为直流电压信号。压频转换芯片U16的引脚6为频率信号的输入端，其引脚2的引入参考电信号，决定压频转换芯片U16的输出引脚1的输出电流大小，即当输入引脚6在相同频率情况下，引脚2所连接的第四十九电阻R49的阻值越小，引脚1输出的电流越大，即最终直流电压Vout越大。压频转换芯片U16的引脚7(Cpin)所连接的第四十七电阻R47和第四十八电阻R48的阻值决定输入电平高于多大电位值时，确定输入电平为高电平。其引脚1输出电流信号，引脚1输出电流的大小随着引脚6输入信号的频率变化而变化，引脚1的输出电流经过取样电阻(即第五十二电阻R52)变成了直流电压Vout(即第四运算放大器U17的第1引脚输出的电压信号Vout)，该电压传输至上层控制系统的AD转换电路。其引脚5决定的是内部电压比较器的滞回窗大小，示例性的，第五十电阻R50的阻值可为6.8KΩ，第二十二电容C22的容值可为10nF。并根据如下公式，可计算输出直流电压Vout的大小。

其中，第二十一电容C21和第四十六电阻R46的作用是隔断直流信号，确保交流信号(即方波频率信号)顺利通过。

其中，第二十三电容C23起到去耦作用，第五十一电阻R51起到限流作用，用于保护第四运算放大器U17的输入端2。

在一实施例中，A相控制单元220A、B相控制单元220B以及C相控制单元220C均采用下层控制电路；下层控制电路包括设置于驱动电路板上的第一电光转换电路221、第二电光转换电路222、光电转换电路223、压频转换电路224以及CPLD芯片225；直流电容的母线电压由压频转换电路224接收，并发送至第一电光转换电路221和CPLD芯片225；第一电光转换电路221将直流电容的母线电压信息通过光纤传输至状态反馈的光纤接收电路；CPLD芯片225能够监测IGBT的工作状态，并将故障信息通过第二电光转换电路222发送至状态反馈的光纤接收电路；光电转换电路223能够接收PWM驱动命令，并传输至CPLD芯片225；CPLD芯片225接收根据PWM驱动命令，驱动IGBT元件工作。

其中，下层控制系统是指逆变功率单元的控制系统，其主要组成是由IGBT的驱动(控制综合)电路板组成。该驱动电路板的核心处理器是CPLD芯片，CPLD采用EEPROM、快闪存储器和SRAM等编程技术，构成高密度、高速度和低功耗的可编程逻辑器件。

为了保证控制精度，该设计中采用了实时计算的方法，门极脉冲的位置准确性和晶振频率稳定性、电网频率稳定性无关，适应电网正常运行和故障运行。本设计采用有源晶振作为时钟基准，晶振的频率为12MHz。晶振频率越高，门极脉冲位置的准确性越高。

其中，由于逆变模块处于高压回路中，采用常规交流220V无法实现，其供电电源采取自取能方式，即通过高压回路电容上直流电压进行电源变换，电源模块采用110V～1200VDC的宽输入范围，其输出为稳定的低压电源(+15V)，该电源供给电路板上的芯片实用。

其次，通过大功率电阻取样电路，检测直流母线电压，将高电压信号变为低电压信号，将此直流电压信号通过电压频率转换电路变为频率信号，再将频率电信号变为光信号上传给上层控制系统。

再次，PWM驱动命令信号：接收上层控制系统下发的光纤PWM驱动信号，在CPLD中根据CLK时钟和死区设置时间进行指令分解，输出至1#-4#IGBT进行相应的驱动。

再次，故障信息判断：因H桥控制电源与其直流侧母线电压随充电同时建立，存在充电初期不稳定的可能。在电压建立阶段，控制电路闭锁IGBT门极驱动，避免出现误触发。在电源稳定后自动解除。共计4种故障需要类型，需要综合判断。

再次，IGBT模块过电流保护：每一导通区间，控制电路对IGBT进行Vce监视，一旦驱动板出现过电流信号，进行累计时间判断，到达设定时间后输出报警信号，立即封锁4个门极信号。

再次，IGBT模块过热保护：通过IGBT功率模块内部的NTC温度电阻检测模块温度，当超过85℃时封锁门极驱动脉冲，发出报警信号。

再次，过电压报警：电压信号为频率信号，对其进行实时计量，检测出H桥直流母线电压，一旦超过设定值(1000VDC)将封锁门极驱动脉冲，发出报警信号。

最后，PWM光纤断报警：主控光纤是逆变控制的指令信号。一旦光纤断开，控制电路将不能正确解析门极信号，引起模块烧毁。因此，一旦主控光纤信号异常，立即封锁门极驱动信号，发出报警。

本实用新型实施例提供的动态电压恢复器装置10相对于现有技术的优势至少包括：

1)针对10kV配电网，动态电压恢复器的每相采用12个H桥逆变单元，故级联二十一电平动态电压恢复器由36个级联H桥逆变单元、储能电容、滤波电感、滤波电容及控制系统构成。级联多电平作为一种新型的高压大容量功率变换器，通过合理的结构设计和控制算法，可以用低耐压的功率器件实现高压大功率输出，电平数的增加改善了输出电压波形，减小了输出电压的波形畸变，降低了电压变化率，用较低的开关频率就能获得和高开关频率下两电平逆变器相同的输出电压波形。而且36个H桥功率逆变的结构和驱动控制电路完全相同，互换性较强，维护方便。

2)从提高装置容量、降低输出电压谐波含量、控制策略灵活性三个角度出发，本装置的主回路为无耦合变压器、电容储能、LC逆变侧滤波、级联多电平形式的拓扑结构，其主要优势在于H桥的灵活组合配置、三相之间的独立控制、无需额外储能单元的内置电容、模块化的电路布局及无变压器的自由运行特性。由于逆变单元采用级联结构，使得DVR经耦合电容后可以直接接入电网，省去了串联变压器，这样有利于节省DVR的成本、减少占地面积以及提高系统可靠性，使得DVR的性能有了进一步的提高。该方案消除了变压器的附加损耗，提高了系统效率，降低了成本，利用级联多电平逆变结构解决了高压串联问题，使得DVR装置在中压配电网达到装置成本和体积的有效结合。

3)传统的动态电压恢复器的控制系统大多采用集中控制方式，使得任务过于集中，处理速度慢，不适用于大功率复杂控制系统。随着现代数字技术的快速发展以及配电网对电能质量的要求急剧提高，配电系统的容量和规模日益增大，对控制装置的要求不断提升，传统控制装置己经难以满足现代复杂装置的工业性能要求。本实用新型实施例提供的级联二十一电平的动态电压恢复器的分层控制系统分为上下两个层面，上层控制系统主要作用是完成所有采集、计算、判断、保护等核心问题，CPU处理系统可采用DSP和FPGA组合方案，即基于现场可编程门阵列(FPGA)的硬件实现方案结合基于高速通用数字信号处理器(DSP)的软件实现方案。其中，DSP芯片可采用TM320F28335器件，完成信号检测、处理和控制任务，主要优点在于代码设计灵活，可以方便快速地修改和调试程序。FPGA可采用CycloneⅢ系列的EP3C400240C8N器件，完成时序处理和脉冲生成，具有强大的多通道并行处理能力，并且设计周期短、开发费用低、功耗低、通用性强，可有效提高系统的集成度和可靠性。下层控制系统为逆变功率单元的驱动电路板，其主要作用是接受上层控制系统的指令信号解算出调制规律并形成逆变模块的驱动信号，并将直流电压、运行状态、故障信息等数据进行打包，上传至上层控制系统，实现整个装置及各换流器之间的协调控制和保护，通过光纤进行控制信号和反馈信号的传递，使得高低压之间完全绝缘隔离，保证脉冲信号的完整和不失真。

4)控制系统的硬件设计方案采用了分层控制结构，将跌落检测、补偿电压计算、谐波消除、串联阻抗调整等复杂的控制需求根据相关性及实时性要求进行分解，由相应层级的控制系统来对其进行处理，减小了各个控制单元的工作量，降低了其对硬件计算能为的要求。由于上下层之间的控制单元相对独立，仅通过光纤信号进行联系，互不影响，既保证了系统的实时性，又减轻了主控制器的负担，易于实现模块化生产，同时增强了整个控制系统的运行可靠性。

5)本装置可采用HFBR-1414T芯片与HFBR-2412T芯片作为信号发送和输出端子，其传输距离为30m，信号传输率为1MB。采用光纤触发，实现了主电气回路与控制电路之间的强弱电隔离，并可以实现PWM控制信号的精确远距离传送，有效解决了电磁干扰的问题，提高了该装置的工作可靠性。

6)采用较少数量的光纤完成所有控制和信息反馈，故障率低，可靠性高。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、任意组合和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种动态电压恢复器装置，其特征在于，包括：主回路和控制系统；

所述主回路包括A相级联H桥逆变功率单元、A相LC滤波单元、B相级联H桥逆变功率单元、B相LC滤波单元、C相级联H桥逆变功率单元以及C相LC滤波单元；其中，A相级联H桥逆变功率单元的输出端与A相LC滤波单元电连接，A相LC滤波单元的电容串联在电网与负载之间；B相级联H桥逆变功率单元的输出端与B相LC滤波单元电连接，B相LC滤波单元的电容串联在电网与负载之间；C相级联H桥逆变功率单元的输出端与C相LC滤波单元电连接，C相LC滤波单元的电容串联在电网与负载之间；

所述控制系统包括上层控制系统、A相下层控制系统、B相下层控制系统以及C相下层控制系统；所述A相下层控制系统、所述B相下层控制系统、所述C相下层控制系统均与所述上层控制系统采用光纤通信连接。

2.根据权利要求1所述的动态电压恢复器装置，其特征在于，所述上层控制系统包括A相脉冲驱动单元、A相状态反馈单元、B相脉冲驱动单元、B相状态反馈单元、C相脉冲驱动单元以及C相状态反馈单元；

所述A相下层控制系统包括多个A相控制单元，各A相控制单元根据A相脉冲驱动单元的驱动信号分别驱动A相级联H桥逆变功率单元中各H桥逆变基本单元工作，并将其工作状态反馈至A相状态反馈单元；

所述B相下层控制系统包括多个B相控制单元，各B相控制单元根据B相脉冲驱动单元的驱动信号分别驱动B相级联H桥逆变功率单元中各H桥逆变基本单元工作，并将其工作状态反馈至B相状态反馈单元；

所述C相下层控制系统包括多个C相控制单元，各C相控制单元根据C相脉冲驱动单元的驱动信号分别驱动C相级联H桥逆变功率单元中各H桥逆变基本单元工作，并将其工作状态反馈至C相状态反馈单元。

3.根据权利要求2所述的动态电压恢复器装置，其特征在于，所述上层控制系统还包括网侧电压检测模块、负荷侧电压检测模块、逆变侧电流检测模块、AD转换电路、数字量输入输出模块、锁相环电路、通讯模块、DSP芯片以及FPGA芯片；

所述网侧电压检测模块的三个输入端分别与电网侧电连接，所述网侧电压检测模块的输出端分别与所述锁相环电路的输入端、所述AD转换电路的一输入端以及所述FPGA芯片的一输入端电连接；

所述负荷侧电压检测模块的三个输入端分别与负载侧电连接，所述负荷侧电压检测模块的输出端与所述AD转换电路的一输入端电连接；

所述逆变侧电流检测模块的三个输入端分别与A相级联H桥逆变功率单元、B相级联H桥逆变功率单元以及C相级联H桥逆变功率单元电连接，所述逆变侧电流检测模块的输出端与所述AD转换电路的一输入端电连接；

所述数字量输入输出模块的输入端接收多路数字量输入，其输出端发送多路数字量输出，其控制端与所述DSP芯片的一输出端电连接；

所述锁相环电路的输出端、所述AD转换电路的输出端分别与所述FPGA芯片的一输入端电连接，所述AD转换电路的输出端还与所述DSP芯片的一输入端电连接，所述FPGA芯片与所述DSP芯片之间通信连接，所述DSP芯片与所述通讯模块之间通信连接；

所述A相脉冲驱动单元、所述A相状态反馈单元、所述B相脉冲驱动单元、所述B相状态反馈单元、所述C相脉冲驱动单元以及所述C相状态反馈单元分别与所述FPGA芯片电连接。

4.根据权利要求3所述的动态电压恢复器装置，其特征在于，所述上层控制系统还包括电流瞬时保护模块和触摸屏控制面板；

所述电流瞬时保护模块的输入端与所述逆变侧电流检测模块的一输出端电连接，所述电流瞬时保护模块的输出端分别与所述FPGA芯片和所述DSP芯片电连接；

所述触摸屏控制面板与所述通讯模块之间通信连接。

5.根据权利要求3所述的动态电压恢复器装置，其特征在于，所述网侧电压检测模块包括网侧A相电压检测子模块、网侧B相电压检测子模块以及网侧C相电压检测子模块；

所述网侧A相电压检测子模块包括第一电流型互感器、第一运算放大器、第一真均方根直流转换集成单芯片、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第一电容以及第二电容；

所述第一电流型互感器的一次侧第一端通过所述第一电阻接入电网侧A相电压，所述第一电流型互感器的一次侧第二端接入一电网侧公共电压，所述第一电流型互感器的二次侧第三端接地，并且电连接所述第二电阻的第一端和所述第四电阻的第一端，所述第二电阻的第二端、所述第三电阻的第一端、所述第五电阻的第一端以及所述第一电容的第一端均电连接至所述第一电流型互感器的二次侧第四端，所述第三电阻的第二端和所述第四电阻的第二端分别电连接所述第一运算放大器的输入端和参考端，所述第一运算放大器的输出端、所述第一电容的第二端以及所述第五电阻的第二端均电连接至所述第一真均方根直流转换集成单芯片的输入端，所述第二电容电连接与所述第一真均方根直流转换集成单芯片的正电源端与交流电压采样端之间，所述第一真均方根直流转换集成单芯片的直流输出端输出A相待检测直流电压；

所述网侧B相电压检测子模块包括第二电流型互感器、第二运算放大器、第二真均方根直流转换集成单芯片、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第三电容以及第四电容；

所述第二电流型互感器的一次侧第一端通过所述第六电阻接入电网侧B相电压，所述第二电流型互感器的一次侧第二端接入一电网侧公共电压，所述第二电流型互感器的二次侧第三端接地，并且电连接所述第七电阻的第一端和所述第九电阻的第一端，所述第七电阻的第二端、所述第八电阻的第一端、所述第十电阻的第一端以及所述第三电容的第一端均电连接至所述第二电流型互感器的二次侧第四端，所述第八电阻的第二端和所述第九电阻的第二端分别电连接所述第二运算放大器的输入端和参考端，所述第二运算放大器的输出端、所述第三电容的第二端以及所述第十电阻的第二端均电连接至所述第二真均方根直流转换集成单芯片的输入端，所述第四电容电连接与所述第二真均方根直流转换集成单芯片的正电源端与交流电压采样端之间，所述第二真均方根直流转换集成单芯片的直流输出端输出B相待检测直流电压；

所述网侧C相电压检测子模块包括第三电流型互感器、第三运算放大器、第三真均方根直流转换集成单芯片、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻、第五电容以及第六电容；

所述第三电流型互感器的一次侧第一端通过所述第十一电阻接入电网侧C相电压，所述第三电流型互感器的一次侧第二端接入一电网侧公共电压，所述第三电流型互感器的二次侧第三端接地，并且电连接所述第十二电阻的第一端和所述第十四电阻的第一端，所述第十二电阻的第二端、所述第十三电阻的第一端、所述第十五电阻的第一端以及所述第五电容的第一端均电连接至所述第三电流型互感器的二次侧第四端，所述第十三电阻的第二端和所述第十四电阻的第二端分别电连接所述第三运算放大器的输入端和参考端，所述第三运算放大器的输出端、所述第五电容的第二端以及所述第十五电阻的第二端均电连接至所述第三真均方根直流转换集成单芯片的输入端，所述第六电容电连接与所述第三真均方根直流转换集成单芯片的正电源端与交流电压采样端之间，所述第三真均方根直流转换集成单芯片的直流输出端输出C相待检测直流电压。

6.根据权利要求3所述的动态电压恢复器装置，其特征在于，所述锁相环电路包括A相锁相环电路、B相锁相环电路和C相锁相环电路；

所述A相锁相环电路包括第一同步变压器、第一电压比较器芯片、第二十一电阻、第二十二电阻、第二十三电阻、第二十四电阻、第二十五电阻、第二十六电阻、第十一电容以及第十二电容；

所述第一同步变压器的第一输入端接入电网侧A相电压，所述第一同步变压器的第二输入端接入一电网侧公共电压，所述第一同步变压器的第一输出端连接所述第二十一电阻的第一端，所述第一同步变压器的第二输出端接地，所述第二十一电阻的第二端、所述第十一电容的第一端以及所述第二十二电阻的第一端电连接，所述第二十二电阻的第二端、所述第十二电容的第一端以及所述第二十三电阻的第一端电连接，所述第二十三电阻的第二端和所述第一电压比较器芯片的第一输入端均通过所述第二十五电阻电连接至所述第一电压比较器芯片的输出端，所述第一电压比较器芯片的第二输入端电连接所述第二十四电阻的第一端，所述第二十四电阻的第二端、所述第十一电容的第二端以及所述第十二电容的第二端均接地，所述第一电压比较器芯片的锁存端通过所述第二十六电阻电连接至一电源端；

所述B相锁相环电路包括第二同步变压器、第二电压比较器芯片、第二十七电阻、第二十八电阻、第二十九电阻、第三十电阻、第三十一电阻、第三十二电阻、第十三电容以及第十四电容；

所述第二同步变压器的第一输入端接入电网侧B相电压，所述第二同步变压器的第二输入端接入一电网侧公共电压，所述第二同步变压器的第一输出端连接所述第二十七电阻的第一端，所述第二同步变压器的第二输出端接地，所述第二十七电阻的第二端、所述第十三电容的第一端以及所述第二十八电阻的第一端电连接，所述第二十八电阻的第二端、所述第十四电容的第一端以及所述第二十九电阻的第一端电连接，所述第二十九电阻的第二端和所述第二电压比较器芯片的第一输入端均通过所述第三十一电阻电连接至所述第二电压比较器芯片的输出端，所述第二电压比较器芯片的第二输入端电连接所述第三十电阻的第一端，所述第三十电阻的第二端、所述第十三电容的第二端以及所述第十四电容的第二端均接地，所述第二电压比较器芯片的锁存端通过所述第三十二电阻电连接至一电源端；

所述C相锁相环电路包括第三同步变压器、第三电压比较器芯片、第三十三电阻、第三十四电阻、第三十五电阻、第三十六电阻、第三十七电阻、第三十八电阻、第十五电容以及第十六电容；

所述第三同步变压器的第一输入端接入电网侧C相电压，所述第三同步变压器的第二输入端接入一电网侧公共电压，所述第三同步变压器的第一输出端连接所述第三十三电阻的第一端，所述第三同步变压器的第二输出端接地，所述第三十三电阻的第二端、所述第十五电容的第一端以及所述第三十四电阻的第一端电连接，所述第三十四电阻的第二端、所述第十六电容的第一端以及所述第三十五电阻的第一端电连接，所述第三十五电阻的第二端和所述第三电压比较器芯片的第一输入端均通过所述第三十七电阻电连接至所述第三电压比较器芯片的输出端，所述第三电压比较器芯片的第二输入端电连接所述第三十六电阻的第一端，所述第三十六电阻的第二端、所述第十五电容的第二端以及所述第十六电容的第二端均接地，所述第三电压比较器芯片的锁存端通过所述第三十八电阻电连接至一电源端。

7.根据权利要求3所述的动态电压恢复器装置，其特征在于，所述A相脉冲驱动单元、所述B相脉冲驱动单元以及所述C相脉冲驱动单元均采用脉冲驱动的光纤发送电路；

所述脉冲接收的光纤发送电路包括第一反相器、第二反相器、反相驱动芯片、光纤发送芯片、第四十电阻、第四十一电阻和第四十二电阻；

所述第一反相器的输入端接收所述FPGA芯片发出的PWM信号，所述第一反相器的输出端与所述第二反相器的输入端电连接，所述第二反相器的输出端与所述第四十电阻的第一端以及所述反相驱动芯片的输入端电连接，所述第四十电阻的第二端接地，所述反相驱动芯片的输出端与所述第四十一电阻的第一端电连接，所述第四十一电阻的第二端与所述第四十二电阻的第一端以及所述光纤发送芯片的第一输入端电连接，所述第四十二电阻的第二端与所述光纤发送芯片的第二输入端电连接，并电连接至一电源端；所述光纤发送芯片的第一输入端和第二输入端在其内部串联一发光二极管。

8.根据权利要求3所述的动态电压恢复器装置，其特征在于，所述A相状态反馈单元、所述B相状态反馈单元以及所述C相状态反馈单元均采用状态反馈的光纤接收电路；

所述状态反馈的光纤接收电路包括光纤接收芯片、压频转换芯片、第四运算放大器、第二十电容、第二十一电容、第二十二电容、第二十三电容、第四十五电阻、第四十六电阻、第四十七电阻、第四十八电阻、第四十九电阻、第五十电阻、第五十一电阻、第五十二电阻；

所述光纤接收芯片内置光敏三极管，所述光敏三极管的第一端对应所述光纤接收芯片的第一输出端，所述光敏三极管的第二端对应所述光纤接收芯片的第二输出端；所述光纤接收芯片的第一输出端与所述第二十电容的第一端电连接，所述第二十电容的第二端与所述光纤接收芯片的第二输出端、所述第二十一电容的第一端以及所述第四十五电阻的第一端电连接，所述第四十五电阻的第二端、所述第四十六电阻的第一端以及所述第四十七电阻的第一端均电连接至一电源端，所述第四十六电阻的第二端与所述第二十一电容的第二端以及所述压频转换芯片的输入端电连接，所述第四十七电阻的第二端、所述第四十八电阻的第二端均与所述压频转换芯片的电平参考端电连接，所述第四十八电阻的第一端接地，所述压频转换芯片的参考端通过所述第四十九电阻接地，所述压频转换芯片的滞回端与所述第二十二电容的第一端电连接，所述第二十二电容的第二端与所述第五十电阻的第一端均接地，所述第五十电阻的第二端与所述压频转换芯片的电源接口均电连接至一电源端，所述压频转换芯片的输出端与所述第五十一电阻的第一端电连接，所述第五十一电阻的第二端、所述第五十二电阻的第一端以及所述第二十三电容的第一端均与所述第四运算放大器的输入端电连接，所述第四运算放大器的参考端接地，所述第五十二电阻的第二端与所述第二十三电容的第二端均与所述第四运算放大器的输出端电连接，所述第四运算放大器的输出端输出直流电压，并传输至所述AD转换电路。

9.根据权利要求8所述的动态电压恢复器装置，其特征在于，所述H桥逆变基本单元包括驱动电路板以及设置于所述驱动电路板上的四个IGBT元件、直流电容、叠层母排、突波吸收电容以及散热器；

所述IGBT元件呈H桥型电连接，位于同一桥臂的两IGBT元件的连接处作为级联端，所述直流电容并联于H桥的非级联端；

所述叠层母排包括上层叠层母排和下层叠层母排，所述上层叠层母排连接所述直流电容的母线电压正极，所述下层叠层母排连接所述直流电容的母线电压负极；

所述突波吸收电容能够吸收IGBT的导通和关断过程中的尖峰电压；所述散热器能够散发所述IGBT工作产生的热量。

10.根据权利要求9所述的动态电压恢复器装置，其特征在于，所述A相控制单元、所述B相控制单元以及所述C相控制单元均采用下层控制电路；

所述下层控制电路包括设置于所述驱动电路板上的第一电光转换电路、第二电光转换电路、光电转换电路、压频转换电路以及CPLD芯片；

所述直流电容的母线电压由所述压频转换电路接收，并发送至所述第一电光转换电路和所述CPLD芯片；所述第一电光转换电路将所述直流电容的母线电压信息通过光纤传输至所述状态反馈的光纤接收电路；

所述CPLD芯片能够监测IGBT的工作状态，并将故障信息通过所述第二电光转换电路发送至所述状态反馈的光纤接收电路；

所述光电转换电路能够接收PWM驱动命令，并传输至CPLD芯片；所述CPLD芯片接收根据所述PWM驱动命令，驱动所述IGBT元件工作。

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