CN217428015U - 一种提高水电厂故障监测可靠性的供能转换装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种提高水电厂故障监测可靠性的供能转换装置，涉及供能转换技术领域。该装置包括设置在发电机侧的整流器和监测侧的改进型Z源逆变器；发电机的定子输出的电流经过整流器和改进型Z源逆变器后送入监测设备，实现电流的变化；改进型Z源逆变器的电路结构由Z源阻抗网络和传统的三相电压源逆变器组成；Z源阻抗网络包括5个电感，2个电容和10个二极管；本实用新型的供能转换装置在监测侧采用改进型Z源逆变器，提高了电能的转换效率，转化后电流质量良好，具有更可靠的工作特性。

Description

一种提高水电厂故障监测可靠性的供能转换装置

技术领域

本实用新型涉及供能转换技术领域，尤其涉及一种提高水电厂故障监测可靠性的供能转换装置。

背景技术

随着水电厂中监测设备的不断增加，为了保证监测设备的供能可靠性，对通过变流器后输出电流的质量提出了更高的要求，更高的控制精度、更快的动态响应以及低开关频率条件下的控制。目前常见的变流器结构有不可控整流、升压斩波和电压源型逆变器组成的变流器和背靠背电压源型PWM变流器两种。前者存在发电机的输出电流谐波含量大、功率因数低、机组的转矩脉动大等缺点，多见于中小功率场合。而后者虽然发电机的输出功率因数较高，但数量较多的功率开关器件不仅增加了成本，还影响供能可靠性。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种提高水电厂故障监测可靠性的供能转换装置，以解决现有转换装置存在较高的功耗问题。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：一种提高水电厂故障监测可靠性的供能转换装置，包括设置在发电机侧的整流器和监测侧的改进型Z源逆变器；发电机的定子输出的电流经过整流器和改进型Z源逆变器后送入监测设备，实现电流的变化；

所述改进型Z源逆变器的电路结构由Z源阻抗网络和传统的三相电压源逆变器组成；所述Z源阻抗网络包括5个电感L₁-L₅，2个电容C₁、C₂和10个二极管D₁-D₁₀；其中，二极管D₁、D₂共阴极连接，D₂、D₃共阳极连接，L₁与D₁并联，L₂与D₃并联，D₄、D₅串联，D₅、D₆共阴极连接，D₆、D₇共阳极连接，D₈、D₉共阴极连接，D₉、D₁₀共阳极连接；电容C₁两端分别连接二极管D₁的阳极，二极管D₄的阴极；电容C₂两端分别连接二极管D₄的阳极，二极管D₁₀的阴极；

二极管D₁、D₂、D₃和电感L₁、L₂组成的电桥与电容C₁并联构成支路1；

二极管D₈、D₉、D₁₀和电感L₄、L₅组成的电桥与二极管D₅、D₆、D₇和电感L₃组成另一个新电桥，再与电容C₂并联构成支路2；

支路1的一端连接电源正极，另一端通过作为桥臂的二极管D₄连接支路2的一端，支路2的另一端与传统的三相电压源逆变器的一端连接，传统的三相电压源逆变器的另一端与电源负极连接。

优选地，所述改进型Z源逆变器在直通状态下，二极管D₁、D₃、D₄、D₆和D₉导通，随着电感能量的累积，二极管D₂、D₅、D₇、D₈和D₁₀关断，电感L₁、L₂成为并联状态，由电容C₂和电源共同充电；电感L₃、L₄、L₅串联，由电容C₁和电源共同充电；

在非直通状态下，Z源逆变器等效为直流源；在这个过程中，电感电流逐渐下降，导致电感的电势极性反转，使得二极管D₁、D₃、D₄、D₆和D₉关断，二极管D₂、D₅、D₇、D₈和D₁₀导通；电感L₁和L₂成为串联状态，并共同向电容C₁和负载供电，电感L₃、L₄、L₅成为并联状态，并向电容C₂和负载供电。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本实用新型提供的一种提高水电厂故障监督可靠性的供能装置，采用改进型Z源逆变器，提高了电能的转换效率；转化后电流质量良好，具有更可靠的工作特性。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的改进型Z源逆变器的电路结构图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

本实施例中，一种提高水电厂故障监测可靠性的供能转换装置，包括设置在发电机侧的整流器和监测侧的改进型Z源逆变电路；电流由发电机的定子输出的电流经过整流器和改进型Z源逆变器后送入监测设备，实现电流的变化；

改进型Z源逆变器的电路结构如图1所示，由Z源阻抗网络和传统的三相电压源逆变器组成；

所述Z源阻抗网络包括5个电感L₁-L₅，2个电容C₁、C₂和10个二极管D₁-D₁₀；其中，二极管D₁、D₂共阴极连接，D₂、D₃共阳极连接，L₁与D₁并联，L₂与D₃并联，D₄、D₅串联，D₅、D₆共阴极连接，D₆、D₇共阳极连接，D₈、D₉共阴极连接，D₉、D₁₀共阳极连接；电容C₁两端分别连接二极管D₁的阳极，二极管D₄的阴极；电容C₂两端分别连接二极管D₄的阳极，二极管D₁₀的阴极；

二极管D₁、D₂、D₃和电感L₁、L₂组成的电桥与电容C₁并联构成支路1；

二极管D₈、D₉、D₁₀和电感L₄、L₅组成的电桥与二极管D₅、D₆、D₇和电感L₃组成另一个新电桥，再与电容C₂并联构成支路2；

支路1的一端连接电源正极，另一端通过作为桥臂的二极管D₄连接支路2的一端，支路2的另一端与传统的三相电压源逆变器的一端连接，传统的三相电压源逆变器的另一端与电源负极连接。

传统的三相电压源逆变器包括六个晶闸管S_a，S_b，S_c，

S_a的发射极与

的集电极连接，并作为Z源逆变器拓扑电路的第一输出端，S_b的发射极与

的集电极连接，并作为Z源逆变器拓扑电路的第二输出端，S_c的发射极与

的集电极连接，并作为Z源逆变器拓扑电路的第三输出端，S_a，S_b，S_c，

的两端均反并联一个二极管。

改进型Z源逆变器在直通状态下，二极管D₁、D₃、D₄、D₆和D₉导通，随着电感能量的累积，二极管D₂、D₅、D₇、D₈和D₁₀关断，电感L₁、L₂成为并联状态，由电容C₂和电源共同充电；电感L₃、L₄、L₅串联，由电容C₁和电源共同充电；

在非直通状态下，Z源逆变器等效为直流源；在这个过程中，电感电流逐渐下降，导致电感的电势极性反转，使得二极管D₁、D₃、D₄、D₆和D₉关断，二极管D₂、D₅、D₇、D₈和D₁₀导通；电感L₁和L₂成为串联状态，并共同向电容C₁和负载供电，电感L₃、L₄、L₅成为并联状态，并向电容C₂和负载供电。

本实用新型的改进型Z源逆变器与传统Z源逆变器相比，升压能力得到显著提升，并且Z源阻抗网络电容电压应力较传统Z源逆变器电容电压应力在相同直通占空比下得到显著降低，这将有助于降低逆变器的成本和体积。

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，而非对其限制；尽管参照前述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：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型权利要求所限定的范围。

Claims (1)

1.一种提高水电厂故障监测可靠性的供能转换装置，其特征在于：包括设置在发电机侧的整流器和监测侧的改进型Z源逆变器；发电机的定子输出的电流经过整流器和改进型Z源逆变器后送入监测设备，实现电流的变化；

所述改进型Z源逆变器的电路结构由Z源阻抗网络和传统的三相电压源逆变器组成；所述Z源阻抗网络包括5个电感L₁-L₅，2个电容C₁、C₂和10个二极管D₁-D₁₀；其中，二极管D₁、D₂共阴极连接，D₂、D₃共阳极连接，L₁与D₁并联，L₂与D₃并联，D₄、D₅串联，D₅、D₆共阴极连接，D₆、D₇共阳极连接，D₈、D₉共阴极连接，D₉、D₁₀共阳极连接；电容C₁两端分别连接二极管D₁的阳极，二极管D₄的阴极；电容C₂两端分别连接二极管D₄的阳极，二极管D₁₀的阴极；

二极管D₁、D₂、D₃和电感L₁、L₂组成的电桥与电容C₁并联构成支路1；

二极管D₈、D₉、D₁₀和电感L₄、L₅组成的电桥与二极管D₅、D₆、D₇和电感L₃组成另一个新电桥，再与电容C₂并联构成支路2；

支路1的一端连接电源正极，另一端通过作为桥臂的二极管D₄连接支路2的一端，支路2的另一端与传统的三相电压源逆变器的一端连接，传统的三相电压源逆变器的另一端与电源负极连接。

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