本發(fā)明涉及直流配電領(lǐng)域，特別涉及一種直流配電系統(tǒng)的電壓波動(dòng)恢復(fù)裝置和恢復(fù)方法。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，直流配電技術(shù)快速發(fā)展，直流供電展現(xiàn)出巨大的優(yōu)越性。但是由于當(dāng)前直流配電理論和技術(shù)的不成熟，使得新型直流配電網(wǎng)易出現(xiàn)電壓波動(dòng)的質(zhì)量問(wèn)題，具體包括過(guò)電壓、電壓驟升、電壓暫降和電壓跌落等，嚴(yán)重影響直流用電設(shè)備的正常工作，而目前對(duì)直流電能質(zhì)量治理設(shè)備的研究較少，缺少專門的直流電能質(zhì)量問(wèn)題治理設(shè)備。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的是為了恢復(fù)直流配電系統(tǒng)中的電壓波動(dòng)，保證了直流配電系統(tǒng)的直流電能的質(zhì)量，提供一種直流配電系統(tǒng)的電壓波動(dòng)恢復(fù)裝置和恢復(fù)方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

一種直流配電系統(tǒng)的電壓波動(dòng)恢復(fù)裝置，所述恢復(fù)裝置串聯(lián)于直流配電系統(tǒng)和負(fù)載之間，所述恢復(fù)裝置包括儲(chǔ)能裝置、逆變電路、雙向整流電路和控制器；

所述儲(chǔ)能裝置的輸出端與所述逆變電路的輸入端連接，用于將直流補(bǔ)償電壓輸入至所述逆變電路中；

所述逆變電路的輸出端與所述雙向整流電路的輸入端連接，用將所述直流補(bǔ)償電壓轉(zhuǎn)換成占空比可調(diào)的交流電壓，并將所述交流電壓輸入至所述雙向整流電路中；

所述雙向整流電路的輸出端串聯(lián)于所述直流配電系統(tǒng)和所述負(fù)載之間；用于將所述交流電壓轉(zhuǎn)換成方向可調(diào)的直流電壓，并將所述直流電壓輸出給所述直流配電系統(tǒng)，以恢復(fù)所述直流配電系統(tǒng)輸出電壓的波動(dòng)；

所述控制器與所述逆變電路的控制端連接，用于控制所述逆變電路的輸出交流電壓并控制所述逆變電路的輸出交流電壓的占空比，所述控制器還與所述雙向整流電路的控制端連接，用于控制所述雙向整流電路輸出直流電壓的方向。

可選的，所述恢復(fù)裝置還包括電壓采集裝置，所述電壓采集裝置的輸入端與所述負(fù)載并聯(lián)，所述電壓采集裝置的信號(hào)輸出端與所述控制器連接，用于采集所述直流配電系統(tǒng)輸出的負(fù)載電壓，并將所述負(fù)載電壓輸入給所述控制器；

所述控制器還用于根據(jù)所述負(fù)載電壓確定所述負(fù)載電壓波動(dòng)的大小和方向，并根據(jù)電壓波動(dòng)的大小控制所述逆變電路輸出交流電壓的占空比，以調(diào)整所述逆變電路輸出交流電壓的有效值的大小，并根據(jù)電壓波動(dòng)的方向控制所述雙向整流電路改變雙向整流電路輸出直流電壓的方向。

可選的，所述恢復(fù)裝置還包括變壓器，所述變壓器設(shè)置于所述逆變電路和所述雙向整流電路之間，用于對(duì)所述逆變電路輸出的交流電壓進(jìn)行升壓，并將升壓后的交流電壓輸入至所述雙向整流電路。

可選的，所述恢復(fù)裝置還包括濾波電路，所述濾波電路設(shè)置于所述逆變電路與所述變壓器之間，用于對(duì)所述逆變電路輸出的電壓進(jìn)行濾波，并將濾波后的交流電壓輸入至所述變壓器。

可選的，所述雙向整流電路包括全橋整流電路和方向改變電路；

所述全橋整流電路的輸入端與所述變壓器的輸出端連接，所述全橋整流電路的輸出端與所述方向改變電路的輸入端連接，用于將所述變壓器輸出的交流電變換成直流電壓，并將所述直流電壓輸入至所述方向改變電路；

所述方向改變電路的輸出端串聯(lián)于所述直流配電系統(tǒng)和所述負(fù)載之間，所述方向改變電路的控制端與所述控制器連接，用于在所述控制器的控制下改變所述直流電壓的方向，并將改變方向的直流電壓輸入至所述直流配電系統(tǒng)的輸出端，以恢復(fù)所述直流配電系統(tǒng)輸出電壓的波動(dòng)。

可選的，所述方向改變電路為由第一全控型半導(dǎo)體器件、第二全控型半導(dǎo)體器件、第三全控型半導(dǎo)體器件、第四全控型半導(dǎo)體器件組成的全橋逆變電路，其中，第一全控型半導(dǎo)體器件和第二全控型半導(dǎo)體器件組成第一橋臂，第一全控型半導(dǎo)體器件為第一橋臂的上橋臂、第二全控型半導(dǎo)體器件為第一橋臂的下橋臂，第三全控型半導(dǎo)體器件和第四全控型半導(dǎo)體器件組成第二橋臂，第三全控型半導(dǎo)體器件為第二橋臂的上橋臂、第四全控型半導(dǎo)體器件為第二橋臂的下橋臂，所述第一全控型半導(dǎo)體器件和所述第四全控型半導(dǎo)體器件導(dǎo)通，所述第二全控型半導(dǎo)體器件和所述第三全控型半導(dǎo)體器件截止時(shí)，所述方向改變電路輸出直流電壓的方向?yàn)檎?，所述第二全控型半?dǎo)體器件和所述第三全控型半導(dǎo)體器件導(dǎo)通，所述第一全控型半導(dǎo)體器件和所述第四全控型半導(dǎo)體器件截止時(shí)，所述方向改變電路輸出直流電壓的方向?yàn)樨?fù)。

一種直流配電系統(tǒng)的電壓波動(dòng)恢復(fù)方法，所述恢復(fù)方法應(yīng)用于所述恢復(fù)裝置，包括如下步驟：

儲(chǔ)能裝置提供直流補(bǔ)償電壓；

逆變電路在控制器的控制下，將所述直流補(bǔ)償電壓轉(zhuǎn)換成設(shè)定占空比的交流電壓；

雙向整流電路在所述控制器的控制下，將所述交流電壓轉(zhuǎn)換成方向可調(diào)的直流電壓，并將所述直流電壓輸入所述直流配電系統(tǒng)的輸出端，以恢復(fù)所述直流配電系統(tǒng)輸出電壓的波動(dòng)。

可選的，在逆變電路在控制器的控制下，將所述直流補(bǔ)償電壓轉(zhuǎn)換成設(shè)定占空比的交流電壓之前，所述恢復(fù)方法還包括如下步驟：

電壓采集裝置采集所述直流配電系統(tǒng)輸出的負(fù)載電壓；

所述控制器將所述負(fù)載電壓與額定電壓值比較，確定所述負(fù)載電壓波動(dòng)的方向和大??；

所述控制器根據(jù)負(fù)載電壓波動(dòng)的大小計(jì)算所述逆變電路輸出交流電壓的占空比；

所述控制器根據(jù)負(fù)載電壓波動(dòng)的方向確定所述雙向整流電路輸出直流電壓的方向。

根據(jù)本發(fā)明提供的具體實(shí)施例，本發(fā)明公開(kāi)了以下技術(shù)效果：

本發(fā)明公開(kāi)了一種直流配電系統(tǒng)的電壓波動(dòng)恢復(fù)裝置和恢復(fù)方法，所述恢復(fù)裝置具體包括儲(chǔ)能裝置、逆變電路、雙向整流電路和控制器；通過(guò)所述逆變電路將儲(chǔ)能裝置提供的直流補(bǔ)償電壓轉(zhuǎn)換成占空比可調(diào)的交流電壓，通過(guò)雙向整流電路將逆變電路輸出的交流電壓轉(zhuǎn)成方向可變的直流電壓，進(jìn)而通過(guò)調(diào)節(jié)交流電壓的占空比調(diào)節(jié)恢復(fù)裝置輸出電壓的大小，通過(guò)改變雙向整流電路輸出直流電壓的方向改變恢復(fù)裝置輸出電壓的方向，本發(fā)明的恢復(fù)裝置可為直流配電系統(tǒng)提供大小和方向可調(diào)的直流電壓以恢復(fù)直流配電系統(tǒng)中的電壓波動(dòng)，保證了直流配電系統(tǒng)提供的直流電能的質(zhì)量。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要的附圖作簡(jiǎn)單介紹。顯而易見(jiàn)，下面描述的附圖僅僅是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這個(gè)附圖獲得其他附圖。

圖1為本發(fā)明提供的一種直流配電系統(tǒng)的電壓波動(dòng)恢復(fù)裝置的電路結(jié)構(gòu)圖；

圖2為本發(fā)明提供的一種直流配電系統(tǒng)的電壓波動(dòng)恢復(fù)方法的流程圖；

圖3為本發(fā)明提供的一種直流配電系統(tǒng)的電壓波動(dòng)恢復(fù)方法的控制輸出直流電壓的方向的流程圖；

圖4為本發(fā)明提供的一種直流配電系統(tǒng)的電壓波動(dòng)恢復(fù)方法的電壓波形圖；

其中，1為儲(chǔ)能裝置，2為逆變電路，3為濾波電路，4為變壓器，5為雙向整流電路，6為控制器，7為電壓采集裝置，圖a為模擬直流配電系統(tǒng)輸出電壓的波形圖，圖b為恢復(fù)裝置輸出電壓的波形圖，圖c為調(diào)整后的負(fù)載電壓的波形圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明目的是提供一種直流配電系統(tǒng)的電壓波動(dòng)恢復(fù)裝置和恢復(fù)方法，以恢復(fù)直流配電系統(tǒng)中的電壓波動(dòng)，保證直流配電系統(tǒng)的直流電能的質(zhì)量。

為使本發(fā)明上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本技術(shù)發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

如圖1所示，本發(fā)明提供了一種直流配電系統(tǒng)的電壓波動(dòng)恢復(fù)裝置，所述恢復(fù)裝置串聯(lián)于直流配電系統(tǒng)和負(fù)載之間，所述恢復(fù)裝置包括儲(chǔ)能裝置1、逆變電路2、雙向整流電路5和控制器6；

所述儲(chǔ)能裝置1的輸出端與所述逆變電路2的輸入端連接，用于將直流補(bǔ)償電壓輸入至所述逆變電路中；

所述逆變電路2的輸出端與所述雙向整流電路5的輸入端連接，用將所述直流補(bǔ)償電壓轉(zhuǎn)換成占空比可調(diào)的交流電壓，并將所述交流電壓輸入至所述雙向整流電路5中；

所述雙向整流電路5的輸出端串聯(lián)于所述直流配電系統(tǒng)和所述負(fù)載之間；用于將所述交流電壓轉(zhuǎn)換成方向可調(diào)的直流電壓，并將所述直流電壓輸出給所述直流配電系統(tǒng)，以恢復(fù)所述直流配電系統(tǒng)輸出電壓的波動(dòng)；

所述控制器6與所述逆變電路的控制端連接，用于控制所述逆變電路2的輸出交流電壓并控制所述逆變電路2的輸出交流電壓的占空比，所述控制器6還與所述雙向整流電路的控制端連接，用于控制所述雙向整流電路輸出直流電壓的方向。

可選的，所述恢復(fù)裝置還包括電壓采集裝置7，所述電壓采集裝置7的輸入端與所述負(fù)載并聯(lián)，所述電壓采集裝置7的信號(hào)輸出端與所述控制器6連接，用于采集所述直流配電系統(tǒng)輸出的負(fù)載電壓，并將所述負(fù)載電壓輸入給所述控制器6；

所述控制器6還用于根據(jù)所述負(fù)載電壓確定所述負(fù)載電壓波動(dòng)的大小和方向，并根據(jù)電壓波動(dòng)的大小控制所述逆變電路2輸出交流電壓的占空比，以調(diào)整所述逆變電路輸出交流電壓的有效值的大小，并根據(jù)電壓波動(dòng)的方向控制所述雙向整流電路5改變雙向整流電路5輸出直流電壓的方向。

可選的，所述恢復(fù)裝置還包括變壓器4，所述變壓器4設(shè)置于所述逆變電路2和所述雙向整流電路5之間，用于對(duì)所述逆變電路2輸出的交流電壓進(jìn)行升壓，并將升壓后的交流電壓輸入至所述雙向整流電路4。

可選的，所述恢復(fù)裝置還包括濾波電路3，所述濾波電路3設(shè)置于所述逆變電路2與所述變壓器4之間，用于對(duì)所述逆變電路2輸出的電壓進(jìn)行濾波，并將濾波后的交流電壓輸入至所述變壓器4。

可選的，所述雙向整流電路包括全橋整流電路51和方向改變電路52；

所述全橋整流電路51的輸入端與所述變壓器4的輸出端連接，所述全橋整流電路51的輸出端與所述方向改變電路52的輸入端連接，用于將所述變壓器4輸出的交流電變換成直流電壓，并將所述直流電壓輸入至所述方向改變電路52；所述全橋整流電路51由四個(gè)全控型半導(dǎo)體器件組成，所述全控型半導(dǎo)體器件為igbt或mosfet；

具體的，所述全橋整流電路51還可以更換為二極管全橋整流電路，用于高頻全橋整流；

所述方向改變電路52的輸出端串聯(lián)于所述直流配電系統(tǒng)和所述負(fù)載之間，所述方向改變電路52的控制端與所述控制器6連接，用于在所述控制器6的控制下改變所述直流電壓的方向，并將改變方向的直流電壓輸入至所述直流配電系統(tǒng)的輸出端，以恢復(fù)所述直流配電系統(tǒng)輸出電壓的波動(dòng)。

可選的，所述方向改變電路52為由第一全控型半導(dǎo)體器件、第二全控型半導(dǎo)體器件、第三全控型半導(dǎo)體器件、第四全控型半導(dǎo)體器件組成的全橋逆變電路，其中，第一全控型半導(dǎo)體器件和第二全控型半導(dǎo)體器件組成第一橋臂，第一全控型半導(dǎo)體器件為第一橋臂的上橋臂、第二全控型半導(dǎo)體器件為第一橋臂的下橋臂，第三全控型半導(dǎo)體器件和第四全控型半導(dǎo)體器件組成第二橋臂，第三全控型半導(dǎo)體器件為第二橋臂的上橋臂、第四全控型半導(dǎo)體器件為第二橋臂的下橋臂，所述第一全控型半導(dǎo)體器件和所述第四全控型半導(dǎo)體器件導(dǎo)通，所述第二全控型半導(dǎo)體器件和所述第三全控型半導(dǎo)體器件截止時(shí)，所述方向改變電路輸出直流電壓的方向?yàn)檎?，所述第二全控型半?dǎo)體器件和所述第三全控型半導(dǎo)體器件導(dǎo)通，所述第一全控型半導(dǎo)體器件和所述第四全控型半導(dǎo)體器件截止時(shí)，所述方向改變電路輸出直流電壓的方向?yàn)樨?fù)。所述全控型半導(dǎo)體器件為igbt或mosfet。

本發(fā)明還提供了一種直流配電系統(tǒng)的電壓波動(dòng)恢復(fù)方法，如圖2所示，作為一種實(shí)施方式，所述恢復(fù)方法應(yīng)用于所述恢復(fù)裝置，包括如下步驟：

步驟201儲(chǔ)能裝置提供直流補(bǔ)償電壓；

步驟202逆變電路在控制器的控制下，將所述直流補(bǔ)償電壓轉(zhuǎn)換成設(shè)定占空比的交流電壓；

步驟203雙向整流電路在所述控制器的控制下，將所述交流電壓轉(zhuǎn)換成方向可調(diào)的直流電壓，并將所述直流電壓輸入所述直流配電系統(tǒng)的輸出端，以恢復(fù)所述直流配電系統(tǒng)輸出電壓的波動(dòng)。

可選的，步驟202所述在逆變電路在控制器的控制下，將所述直流補(bǔ)償電壓轉(zhuǎn)換成設(shè)定占空比的交流電壓之前，所述恢復(fù)方法還包括如下步驟：

電壓采集裝置采集所述直流配電系統(tǒng)輸出的負(fù)載電壓；

所述控制器將所述負(fù)載電壓與額定電壓值比較，確定所述負(fù)載電壓波動(dòng)的方向和大??；

所述控制器根據(jù)負(fù)載電壓波動(dòng)的大小計(jì)算所述逆變電路輸出交流電壓的占空比；

所述控制器根據(jù)負(fù)載電壓波動(dòng)的方向確定所述雙向整流電路輸出直流電壓的方向。

如圖3所示，所述控制器根據(jù)負(fù)載電壓波動(dòng)的方向確定所述雙向整流電路輸出直流電壓的方向的具體步驟包括：

步驟301電壓采集裝置采集所述直流配電系統(tǒng)輸出的負(fù)載電壓uo；

步驟302控制器根據(jù)負(fù)載電壓uo與額定電壓比較，通過(guò)判斷負(fù)載電壓是否小于額定電壓且所述負(fù)載電壓和額定電壓的差值超過(guò)第一設(shè)定值，來(lái)判斷負(fù)載電壓是否跌落，得到第一判斷結(jié)果；若第一判斷結(jié)果為是，則執(zhí)行步驟304，若第一判斷結(jié)果為否，則執(zhí)行步驟303；所述第一設(shè)定值為5％；

步驟303控制器根據(jù)負(fù)載電壓uo與額定電壓比較，通過(guò)判斷負(fù)載電壓是否大于額定電壓且所述負(fù)載電壓和額定電壓的差值超過(guò)第二設(shè)定值，得到第二判斷結(jié)果；若第二判斷結(jié)果為是，則執(zhí)行步驟305，若第二判斷結(jié)果為否，則返回步驟301；所述第二設(shè)定值為5％；

步驟304所述控制器控制雙向整流電路的第一全控型半導(dǎo)體器件和第四全控型半導(dǎo)體器件導(dǎo)通，第二全控型半導(dǎo)體器件和第三全控型半導(dǎo)體器件截止，使所述雙向整流電路輸出正的恢復(fù)電壓；

步驟305所述控制器控制雙向整流電路的第二全控型半導(dǎo)體器件和所述第三全控型半導(dǎo)體器件導(dǎo)通，所述第一全控型半導(dǎo)體器件和所述第四全控型半導(dǎo)體器件截止，使所述雙向整流電路輸出負(fù)的恢復(fù)電壓。

如圖4所示，圖a為模擬直流配電系統(tǒng)輸出電壓的波形圖，模擬直流配電系統(tǒng)出現(xiàn)電壓跌落和過(guò)電壓故障現(xiàn)象，在0.1s時(shí)發(fā)生跌落，跌落深度為60％(300v)，跌落時(shí)間持續(xù)300ms，在0.6s時(shí)出現(xiàn)過(guò)電壓40％(200v),持續(xù)時(shí)間300ms；圖b為恢復(fù)裝置輸出電壓的波形圖，恢復(fù)裝置啟動(dòng)的設(shè)定閾值為系統(tǒng)額定電壓的5％，即直流配電系統(tǒng)電壓幅值跌落或過(guò)電壓超過(guò)25v時(shí)啟動(dòng)，在0.1s時(shí)輸出正電壓，幅值為300v，持續(xù)時(shí)間為300ms，在0.6s時(shí)輸出負(fù)電壓，幅值為200v，持續(xù)時(shí)間300ms；圖c為調(diào)整后的負(fù)載電壓的波形圖，可見(jiàn)負(fù)載電壓穩(wěn)定，本發(fā)明提供的裝置和方法電壓輸出穩(wěn)定，響應(yīng)速度快，完整的實(shí)現(xiàn)了電壓補(bǔ)償和抑制功能。

根據(jù)本發(fā)明提供的具體實(shí)施例，本發(fā)明公開(kāi)了以下技術(shù)效果：

本發(fā)明公開(kāi)了一種直流配電系統(tǒng)的電壓波動(dòng)恢復(fù)裝置和恢復(fù)方法，所述恢復(fù)裝置具體包括儲(chǔ)能裝置、逆變電路、雙向整流電路和控制器；通過(guò)所述逆變電路將儲(chǔ)能裝置提供的直流補(bǔ)償電壓轉(zhuǎn)換成占空比可調(diào)的交流電壓，通過(guò)雙向整流電路將逆變電路輸出的交流電壓轉(zhuǎn)成方向可變的直流電壓，進(jìn)而通過(guò)調(diào)節(jié)交流電壓的占空比調(diào)節(jié)恢復(fù)裝置輸出電壓的大小，通過(guò)改變雙向整流電路輸出直流電壓的方向改變恢復(fù)裝置輸出電壓的方向，本發(fā)明的恢復(fù)裝置可為直流配電系統(tǒng)提供大小和方向可調(diào)的直流電壓以恢復(fù)直流配電系統(tǒng)中的電壓波動(dòng)，保證了直流配電系統(tǒng)提供的直流電能的質(zhì)量。

本說(shuō)明書中各個(gè)實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說(shuō)明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似部分互相參見(jiàn)即可。對(duì)于實(shí)施例公開(kāi)的系統(tǒng)而言，由于其與實(shí)施例公開(kāi)的方法相對(duì)應(yīng)，所以描述的比較簡(jiǎn)單，相關(guān)之處參見(jiàn)方法部分說(shuō)明即可。

本文中應(yīng)用具體個(gè)例對(duì)技術(shù)原理、實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說(shuō)明只是為了幫助理解本發(fā)明技術(shù)方法及核心思想，描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的個(gè)例，不是全部實(shí)施例?；诒景l(fā)明實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)范圍。