一種具有不間斷電源功能的統(tǒng)一電能質量調節(jié)器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種具有不間斷電源功能的統(tǒng)一電能質量調節(jié)器，屬于電力設備技術領域。
【背景技術】
[0002]隨著我國現(xiàn)代工業(yè)技術及人民生活水平的提高，電能質量問題日益凸顯，電能質量治理技術已經成為解決電能質量問題的關鍵。目前電能質量問題主要有系統(tǒng)電源電壓暫態(tài)故障，諧波污染，功率因數低，三相不平衡等問題，相應的解決方案主要有動態(tài)電壓恢復器(DVR)，有源濾波器(APF)，靜止無功補償發(fā)生器(SVG)等，但由于這些電能質量治理設備功能單一，為了進一步降低成本和實現(xiàn)功能集成化，統(tǒng)一電能質量調節(jié)器(以下簡稱UPQC)作為綜合型電能質量治理裝置得到了發(fā)展和應用，目前的統(tǒng)一電能質量調節(jié)器原理如圖1，串聯(lián)變壓器一次側串聯(lián)在系統(tǒng)電源AC和負荷M之間，串聯(lián)變壓器二次側連接到串聯(lián)逆變器交流側，串聯(lián)逆變器直流側與并聯(lián)逆變器直流側連接，并聯(lián)逆變器交流側并聯(lián)到串聯(lián)變壓器與負荷M之間，其并聯(lián)逆變器可以實現(xiàn)APF與SVG等功能，串聯(lián)逆變器可以實現(xiàn)串聯(lián)DVR功能。
[0003]但是隨著現(xiàn)代工業(yè)生產對電質量要求的不斷提高，電網穩(wěn)定性日益增強，和多回線路供電模式的廣泛采用，導致在系統(tǒng)電源電壓暫態(tài)電能質量問題上提出了新的需求，該需求包括系統(tǒng)電源電壓短時深度下降和短時中斷，由于目前UPQC為基于串聯(lián)電壓補償原理，其原理如圖1所示，導致其無法滿足電壓短時深度下降和中斷的電壓補償要求，同時目前UPQC不具備雙向直流-直流變流功能導致很難適用于超級電容等相關儲能設備，并且對于動力型負荷傳統(tǒng)UPQC不具備軟啟動功能。
[0004]不間斷電源雖然能夠在系統(tǒng)電源中斷時保證負荷穩(wěn)定運行，但不間斷電源基本按照系統(tǒng)電源長時中斷設計，成本較高，同時不間斷電源只能解決系統(tǒng)電源電壓穩(wěn)定性問題，不具備電能質量治理功能，比如有源濾波，無功補償等功能。
[0005]隨著儲能技術的發(fā)展，超級電容作為典型的儲能設備由于使用壽命增長，放電能力加強，成本降低而得到廣泛的應用。單相變換器已經是非常成熟的電力電子設備，尤其在大功率應用上，并且其可靠性高成本低。隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，對供電質量的要求也越來越高，相應對具備帶不間斷電源功能的并聯(lián)型電壓補償功能的需求越來越急迫。
【發(fā)明內容】
[0006]本發(fā)明的目的是提出一種具有不間斷電源功能的統(tǒng)一電能質量調節(jié)器，改變已有統(tǒng)一電能質量調節(jié)器的結構，將UPQC中的并聯(lián)逆變器改為單相半橋或全橋逆變器，以增強解決電能質量問題的范圍，同時實現(xiàn)了裝置的進一步集成化，有效降低裝置成本。
[0007]本發(fā)明提出的具備不間斷電源功能的統(tǒng)一電能質量調節(jié)器，包括第一超級電容儲能模塊、第二超級電容儲能模塊、第三超級電容儲能模塊、第一單相變換器模塊、第二單相變換器模塊、第三單相變換器模塊和雙向晶閘管模塊；所述的第一超級電容儲能模塊、第二超級電容儲能模塊和第三超級電容儲能模塊分別與第一單相變換器模塊、第二單相變換器模塊和第三單相變換器模塊的直流側并聯(lián)，第一單相變換器模塊、第二單相變換器模塊和第三單相變換器模塊的交流輸出端分別并聯(lián)到所述的雙向晶閘管模塊的輸出端MA、MB、MC與負荷M之間，第一單相變換器模塊、第二單相變換器模塊和第三單相變換器模塊的交流輸出端N線與負荷M的N線連接；所述的雙向晶閘管模塊的輸入端分別連接系統(tǒng)電源AC的A相、B相和C相，雙向晶閘管模塊的輸出端同時直接與負荷M相連，雙向晶閘管模塊由三個雙向晶閘管組成。
[0008]上述統(tǒng)一電能質量調節(jié)器中，所述的單相變換器由單相全橋逆變器和LCL濾波器組成。也可以由單向半橋逆變器和LCL濾波器組成。
[0009]上述統(tǒng)一電能質量調節(jié)器中，所述的單相變換器模塊可以由多個單相變換器組成，多個單相變換器并聯(lián)連接，通過并聯(lián)實現(xiàn)裝置容量擴展。
[0010]上述統(tǒng)一電能質量調節(jié)器中，所述的超級電容模塊由多個超級電容單體先串聯(lián)后并聯(lián)組成。
[0011]本發(fā)明提出的具備不間斷電源功能的統(tǒng)一電能質量調節(jié)器，其優(yōu)點是:
[0012]1、本發(fā)明的統(tǒng)一電能質量調節(jié)器，由于使用了超級電容儲能技術，因此增強了其解決電能質量問題的范圍，進一步集成化，有效降低了成本。
[0013]2、本發(fā)明的統(tǒng)一電能質量調節(jié)器，通過對其中單相變換器模塊中將多個單相變換器并聯(lián)，可以進一步擴大裝置容量，實現(xiàn)裝置的大容量配置。
[0014]3、本發(fā)明的統(tǒng)一電能質量調節(jié)器，由于使用了可快速關斷晶閘管技術，不但具有極快的響應速度、待機效率高、工作穩(wěn)定，而且結構簡單，有效地節(jié)約了產品成本，便于維護，易于操作，性價比較高。
[0015]4、本發(fā)明的統(tǒng)一電能質量調節(jié)器，彌補目前UPQC功能不足之處，在UPQC基礎上增加了系統(tǒng)電源電壓短時深度跌落和中斷的電壓補償功能，軟啟動功能，同時具備有源濾波，無功補償和三相不平衡補償功能，本發(fā)明的新型UPQC增強了解決電能質量問題的范圍。
【附圖說明】
[0016]圖1為已有的電能質量調節(jié)器的電路原理圖。
[0017]圖2為本發(fā)明提出一種具有不間斷電源功能的統(tǒng)一電能質量調節(jié)器的電路原理圖。
[0018]圖3為本發(fā)明使用的單相變換器電路原理圖，其中圖3(a)是單相全橋逆變器，圖3(b)是單相半橋逆變器。
[0019]圖4為本發(fā)明使用的單相變換器并聯(lián)示意圖。
[0020]圖5為本發(fā)明使用的超級電容組模方式示意圖。
【具體實施方式】
[0021]本發(fā)明提出的具備不間斷電源功能的統(tǒng)一電能質量調節(jié)器，其結構如圖1所示，包括第一超級電容儲能模塊、第二超級電容儲能模塊、第三超級電容儲能模塊、第一單相變換器模塊、第二單相變換器模塊、第三單相變換器模塊和雙向晶閘管模塊；所述的第一超級電容儲能模塊、第二超級電容儲能模塊和第三超級電容儲能模塊分別與第一單相變換器模塊、第二單相變換器模塊和第三單相變換器模塊的直流側并聯(lián)，第一單相變換器模塊、第二單相變換器模塊和第三單相變換器模塊的交流輸出端分別并聯(lián)到所述的雙向晶閘管模塊的輸出端MA、MB、MC與負荷M之間，第一單相變換器模塊、第二單相變換器模塊和第三單相變換器模塊的交流輸出端N線與負荷M的N線連接；所述的雙向晶閘管模塊的輸入端分別連接系統(tǒng)電源AC的A相、B相和C相，雙向晶閘管模塊的輸出端同時直接與負荷M相連，雙向晶閘管模塊由三個雙向晶閘管組成。
[0022]上述統(tǒng)一電能質量調節(jié)器中，所述的單相變換器由單相全橋逆變器和LCL濾波器組成，如圖3(a)所示。也可以由單向半橋逆變器和LCL濾波器組成，如圖3(b)所示。
[0023]上述統(tǒng)一電能質量調節(jié)器中的單相變換器模塊，可以由多個單相變換器組成，多個單相變換器相互并聯(lián)，通過并聯(lián)實現(xiàn)裝置容量擴展，如圖4所示。
[0024]上述統(tǒng)一電能質量調節(jié)器中的超級電容模塊，可以由多個超級電容單體先串聯(lián)后并聯(lián)組成，如圖5所示。
[0025]以下結合附圖，詳細介紹本發(fā)明提出的統(tǒng)一電能質量調節(jié)器的工作原理和工作過程:
[0026]當系統(tǒng)電源AC正常時，系統(tǒng)電源AC通過雙向晶閘管向負荷M供電，通過控制晶閘管的觸發(fā)角度可以實現(xiàn)電動機軟啟動，單相變換器模塊工作在電流源模式，可以實現(xiàn)有源濾波功能、無功補償功能和三相不平衡補償功能，單相變換器模塊通過可控整流模式向超級電容儲能模塊充電以實現(xiàn)能量存儲。當系統(tǒng)電源AC發(fā)生暫態(tài)電壓故障時，單相變換器模塊工作狀態(tài)由電流源模式切換到電壓源模式，通過反壓脈沖方法或負荷電流轉移方法實現(xiàn)雙向晶閘管的有效關斷，超級電容儲能模塊通過單相變換器模塊直流側為單相變換器模塊交流輸出提供能量，單相變換器模塊作為電壓源以維持負荷M的正常工作。當系統(tǒng)電源AC恢復正常后，單相變換器模塊則退出電壓源工作模式并再次啟動電流源工作模式，雙向晶閘管被導通，以維持負荷的正常工作。
【主權項】
1.一種具備不間斷電源功能的統(tǒng)一電能質量調節(jié)器，其特征在于，該統(tǒng)一電能質量調節(jié)器包括第一超級電容儲能模塊、第二超級電容儲能模塊、第三超級電容儲能模塊、第一單相變換器模塊、第二單相變換器模塊、第三單相變換器模塊和雙向晶閘管模塊；所述的第一超級電容儲能模塊、第二超級電容儲能模塊和第三超級電容儲能模塊分別與第一單相變換器模塊、第二單相變換器模塊和第三單相變換器模塊的直流側并聯(lián)，第一單相變換器模塊、第二單相變換器模塊和第三單相變換器模塊的交流輸出端分別并聯(lián)到所述的雙向晶閘管模塊的輸出端MA、MB、MC與負荷M之間，第一單相變換器模塊、第二單相變換器模塊和第三單相變換器模塊的交流輸出端N線與負荷M的N線連接；所述的雙向晶閘管模塊的輸入端分別連接系統(tǒng)電源AC的A相、B相和C相，雙向晶閘管模塊的輸出端同時直接與負荷M相連，雙向晶閘管模塊由三個雙向晶閘管組成。2.如權利要求1所述的統(tǒng)一電能質量調節(jié)器，其特征在于，其中所述的單相變換器模塊由單相全橋逆變器和LCL濾波器組成。3.如權利要求1所述的統(tǒng)一電能質量調節(jié)器，其特征在于，其中所述的單相變換器模塊由單向半橋逆變器和LCL濾波器組成。4.如權利要求1所述的統(tǒng)一電能質量調節(jié)器，其特征在于，所述的單相變換器模塊由多個單相變換器組成，多個單相變換器相互并聯(lián)，通過并聯(lián)實現(xiàn)裝置容量擴展。5.如權利要求1所述的統(tǒng)一電能質量調節(jié)器，其特征在于，其中所述的超級電容模塊由多個超級電容單體先串聯(lián)后并聯(lián)組成。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種具有不間斷電源功能的統(tǒng)一電能質量調節(jié)器，屬于電力設備技術領域。該調節(jié)器包括：三個超級電容儲能模塊、三個單相變換器模塊和雙向晶閘管模塊，超級電容儲能模塊分別與單相變換器模塊的直流側并聯(lián)，單相變換器模塊交流輸出端分別并聯(lián)到雙向晶閘管模塊輸出端與負荷之間，單相變換器模塊交流輸出端與負荷連接，雙向晶閘管模塊輸入端分別連接系統(tǒng)電源，雙向晶閘管模塊輸出端還同時直接與負荷相連。本發(fā)明增強了解決電能質量問題的范圍，降低了成本，并且容易實現(xiàn)大容量輸出，具有極快的響應速度、待機效率高、工作穩(wěn)定，而且結構簡單，有效地節(jié)約了產品成本，便于維護，易于操作，性價比較高。
【IPC分類】H02J3/12, H02J9/06, H02J3/01, H02J3/28, H02J3/26, H02J3/18
【公開號】CN104934995
【申請?zhí)枴緾N201510230637
【發(fā)明人】任磊, 白玉樓
【申請人】任磊
【公開日】2015年9月23日
【申請日】2015年5月8日