CN213637085U - 一种电压暂降补偿装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种电压暂降补偿装置，属于电能治理技术领域，该装置包括依次串联连接的第一保护开关、晶闸管单元和第二保护开关；所述第一保护开关的空置端用于连接电网输入端，第二保护开关的空置端用于连接用电负载；还包括依次串联连接的储能单元、双向变流器和滤波单元，所述滤波单元的空置端接入所述晶闸管单元与第二保护开关之间；所述储能单元采用磷酸铁锂电池组；滤波单元能够有效滤除双向变流器在运行过程中会产生谐波电流，使用高倍率充放电功能的磷酸铁锂电池组作为储能单元，不仅储存电量可以达到分钟级，可以补偿更长时间的电压暂降，且在补偿电压暂降时电池放电电压保持相对稳定，方便双向变流器的控制。
Description
技术领域
本实用新型属于电能质量提升技术领域，更具体地，涉及一种电压暂降补偿装置。
背景技术
随着现代电力工业的快速发展和系统中用电负荷结构的重大变化，工厂和办公自动化对电子设备的依赖性快速增长。电能从发出到使用的整个过程中要跨越广阔的地理区域，这其中整个传输系统普遍遭遇闪电、暴雨、大风、施工、人员误操作等意外，引起短路故障导致的电压暂降现象，有些足以影响到敏感设备的正常运行，设备因供电电压扰动而停机，造成严重的停机和停产损失。
为了解决电压暂降问题，人们普遍采用超级电容器和变流器构成动态电压暂降补偿装置，其缺点之一是变流器在运行过程中会产生谐波电流污染电网，造成电能质量下降；之二是超级电容器放电时的直流电压变化大，不利于变流器的正常工作，控制难度加大；另外，超级电容器的电能补偿时间较短，一般按3秒钟设计，但实际仅能使用1秒钟。
实用新型内容
针对现有技术的至少一个缺陷或改进需求，本实用新型提供了一种电压暂降补偿装置，实现电网供电与储能单元供电的无缝切换，滤除了变流器在运行过程中产生的谐波电流，并延长了储能单元对电压压降的补偿时间，从而提高敏感负荷用户的电能质量。
为实现上述目的，按照本实用新型的一个方面，提供了一种电压暂降补偿装置，其特征在于，包括依次串联连接的第一保护开关、晶闸管单元和第二保护开关；所述第一保护开关的空置端用于连接电网输入端，第二保护开关的空置端用于连接用电负载；
还包括依次串联连接的储能单元、双向变流器和滤波单元，所述滤波单元的空置端接入所述晶闸管单元与第二保护开关之间；
所述储能单元采用磷酸铁锂电池组。
优选的，上述电压暂降补偿装置，所述磷酸铁锂电池组的充放电倍率不低于10C，进一步优选为不低于30C。
优选的，上述电压暂降补偿装置，所述磷酸铁锂电池组由多个磷酸铁锂单体电池串联和/或并联构成。
优选的，上述电压暂降补偿装置还包括第三保护开关；
所述第三保护开关的一端连接在第一保护开关与电网输入端之间，另一端连接在第二保护开关与用电负载之间。
优选的，上述电压暂降补偿装置，所述滤波单元包括第一电容、电感和第二电容；
并联连接的电感和第二电容的一端连接第一电容的第一端，另一端接地；所述第一电容的第一端接入所述晶闸管单元与第二保护开关之间，第二端连接双向变流器。
优选的，上述电压暂降补偿装置，还包括电能检测单元；
所述电能检测单元分别连接晶闸管单元和双向变流器，对晶闸管单元、双向变流器的导通状态进行控制。
优选的，上述电压暂降补偿装置，所述双向变流器为双向AC/DC变流器。
优选的，上述电压暂降补偿装置，所述晶闸管单元包括至少一组反向并联连接的晶闸管。
总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
本实用新型提供的电压暂降补偿装置，电网电压正常时，由电网通过晶闸管单元直接向用电负荷供电，并向储能单元充电；电网电压发生电压暂降时，晶闸管断开，双向变换器控制储能单元放电，为负荷提供电能支撑。
滤波单元能够有效滤除双向变流器在运行过程中会产生谐波电流；使用高倍率充放电功能的磷酸铁锂电池组作为储能单元，不仅储存电量可以达到分钟级，可以补偿更长时间的电压暂降，且在补偿电压暂降时电池放电电压保持相对稳定，方便双向变流器的控制；此外储能单元成本明显降低。
附图说明
图1是本实用新型实施例提供的第一种电压暂降补偿装置的结构示意图；
图2是本实用新型实施例提供的第二种电压暂降补偿装置的结构示意图；
图3是本实用新型实施例提供的第三种电压暂降补偿装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
图1是本实用新型提供的一种电压暂降补偿装置的结构示意图，参见图1所示，该电压暂降补偿装置包括第一保护开关、晶闸管单元、第二保护开关、储能单元、双向变流器和滤波单元；
其中，第一保护开关、晶闸管单元和第二保护开关依次串联连接，第一保护开关的空置端用于连接电网输入端，第二保护开关的空置端用于连接用电负载；储能单元、双向变流器和滤波单元依次串联连接，滤波单元的空置端接入晶闸管单元与第二保护开关之间；
当电网对用电负载正常供电时，闭合第一保护开关和第二保护开关；电网通过晶闸管单元直接向用电负荷供电，双向变流器维持直流侧电压恒定(储能单元电能充足时)或对储能单元进行充电，使储能单元储存能量；根据实际需要，双向变流器的空余电量可进行谐波、无功、三相不平衡补偿等电能质量治理。
当电网发生电压暂降时，断开第一保护开关，闭合所述第二保护开关；控制晶闸管单元截止，在2ms内完成负载与电网断开；控制双向变流器的导通方向，储能单元放电并通过双向变流器为负载供电；
当电网恢复正常后，闭合第一保护开关和第二保护开关。控制双向变流器输出与电网电压同频、幅值相同的电压，然后导通三相晶闸管，无缝切换至电网，双向变流器器切换工作模式，使储能单元进行储能，进入“热备用”状态。
储能单元采用高倍率充放电的磷酸铁锂电池组，其充放电倍率不低于10C；进一步优选的，磷酸铁锂电池组的充放电倍率不低于30C。该磷酸铁锂电池由多个磷酸铁锂单体电池串联和/或并联构成；所述的磷酸铁锂单体电池可选用A123高倍率磷酸铁锂单体电池、26650高倍率磷酸铁锂单体电池或其他各种高倍率锂电池。
采用高倍率充放电功能的磷酸铁锂电池组替代超级电容器做储能单元，不仅储存电量可以达到分钟级，可以补偿更长时间的电压暂降，且在补偿电压暂降时电池放电电压保持相对稳定，方便双向变流器的控制；此外储能单元成本明显降低。
第一保护开关和第二保护开关主要用于保护本装置，避免出现过电流、短路、接地等故障。
滤波单元主要发挥滤除谐波和无功补偿的作用；本实施例中，滤波单元包括第一电容、电感和第二电容；并联连接的电感和第二电容的一端连接第一电容的第一端，另一端接地；第一电容的第一端接入晶闸管单元与第二保护开关之间，第二端连接双向变流器。并联连接的电感和第二电容构成并联谐振组，利用谐振原理抑制谐波，具有很好的滤波特性。
作为一个优选的示例，上述电压暂降补偿装置还包括电能检测单元；参见图2，该电能检测单元分别连接晶闸管单元和双向变流器，主要用于实时监测电网的运行状态，发出控制指令治理电压暂降问题；具体而言是对晶闸管单元、双向变流器的导通状态进行控制。所述的运行状态包括：电网对负载正常供电、电网发生电压暂降、电网恢复正常；
当电网对负载正常供电时，控制双向变流器使电网对储能单元进行充电；
当电网发生电压暂降时，切除电网对用电负载的供电，并利用控制双向变流器使储能单元向用电负载供电；
当电网恢复正常后，控制双向变流器使储能单元柔性退出对负载的供电。
作为一个优选的示例，上述电压暂降补偿装置还包括第三保护开关；如图2所示，该第三保护开关的一端连接在第一保护开关与电网输入端之间，另一端连接在第二保护开关与用电负载之间。
第三保护开关的作用是切除电压暂降补偿装置，在电压暂降补偿装置检修时保证负载不断电。当晶闸管、滤波单元、双向变流器和储能单元故障时，可闭合第三保护开关对各器件进行检修。
本实施例中，晶闸管单元包括至少一组反向并联连接的晶闸管，每组的第一个晶闸管的阳极连接电网输入端，阴极连接用电负载，第二个晶闸管与第一个晶闸管反向并联。两个晶闸管在电能检测单元的控制下交替的导通。
双向变流器采用双向AC/DC变流器。
在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种电压暂降补偿装置，其特征在于，包括依次串联连接的第一保护开关、晶闸管单元和第二保护开关；所述第一保护开关的空置端用于连接电网输入端，第二保护开关的空置端用于连接用电负载；还包括依次串联连接的储能单元、双向变流器和滤波单元，所述滤波单元的空置端接入所述晶闸管单元与第二保护开关之间；
所述储能单元采用磷酸铁锂电池组。
2.如权利要求1所述的电压暂降补偿装置，其特征在于，所述磷酸铁锂电池组的充放电倍率不低于10C。
3.如权利要求2所述的电压暂降补偿装置，其特征在于，所述磷酸铁锂电池组由多个磷酸铁锂单体电池串联和/或并联构成。
4.如权利要求1-3任一项所述的电压暂降补偿装置，其特征在于，还包括第三保护开关；
所述第三保护开关的一端连接在第一保护开关与电网输入端之间，另一端连接在第二保护开关与用电负载之间。
5.如权利要求1所述的电压暂降补偿装置，其特征在于，所述滤波单元包括第一电容、电感和第二电容；
并联连接的电感和第二电容的一端连接第一电容的第一端，另一端接地；所述第一电容的第一端接入所述晶闸管单元与第二保护开关之间，第二端连接双向变流器。
6.如权利要求1所述的电压暂降补偿装置，其特征在于，还包括电能检测单元；
所述电能检测单元分别连接晶闸管单元和双向变流器，对晶闸管单元、双向变流器的导通状态进行控制。
7.如权利要求1所述的电压暂降补偿装置，其特征在于，所述双向变流器为双向AC/DC变流器。
8.如权利要求1所述的电压暂降补偿装置，其特征在于，所述晶闸管单元包括至少一组反向并联连接的晶闸管。
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|---|---|---|---|
| CN202022337380.1U CN213637085U (zh) | 2020-10-19 | 2020-10-19 | 一种电压暂降补偿装置 |
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| CN213637085U true CN213637085U (zh) | 2021-07-06 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114744661A (zh) * | 2022-06-10 | 2022-07-12 | 四川大学 | 工业用户侧多功能电化学储能系统与运行控制方法 |
| WO2023231318A1 (zh) * | 2022-06-01 | 2023-12-07 | 北京京东乾石科技有限公司 | 用于无人车的电压保持装置及无人车 |
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2020
- 2020-10-19 CN CN202022337380.1U patent/CN213637085U/zh active Active
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