一種限流型動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器及其不間斷供電方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及到電能質(zhì)量管理方法領(lǐng)域，尤其涉及一種限流型動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器及其不間斷供電方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，社會(huì)對(duì)電力的需求也越來(lái)越大，對(duì)電能質(zhì)量的要求也越來(lái)越高。大量的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，電壓跌落是發(fā)生頻率最高、影響最嚴(yán)重、造成經(jīng)濟(jì)損失最大的一類動(dòng)態(tài)電能質(zhì)量問(wèn)題。電壓跌落對(duì)設(shè)備造成最直接的影響就是由于電壓較額定電壓低，當(dāng)?shù)涑掷m(xù)時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，設(shè)備得不到足夠的能量而無(wú)法正常工作；電壓跌落同時(shí)會(huì)引起一些保護(hù)繼電器動(dòng)作，直接將設(shè)備退出運(yùn)行；對(duì)于大多數(shù)微機(jī)及微電子控制設(shè)備，電壓跌落的恢復(fù)過(guò)程，會(huì)引起微機(jī)的重新啟動(dòng)。另一方面，隨著電力系統(tǒng)規(guī)模不斷增大，結(jié)構(gòu)也日益復(fù)雜，導(dǎo)致電力系統(tǒng)短路容量增加，一旦發(fā)生短路將危機(jī)電氣設(shè)備及人身安全，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)破壞整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，因此在電力系統(tǒng)中發(fā)展并應(yīng)用有效的短路限流技術(shù)是解決短路容量增大問(wèn)題的關(guān)鍵。
[0003]動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器(DVR)被認(rèn)為是目前解決電壓跌落問(wèn)題最經(jīng)濟(jì)、最有效的電力裝置，國(guó)內(nèi)外對(duì)DVR也進(jìn)行了較多的研宄。但現(xiàn)有技術(shù)存在以下缺點(diǎn):(I)現(xiàn)有的動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器不具有短路限流功能，應(yīng)用范圍有限，無(wú)法充分保障電網(wǎng)的安全運(yùn)行；(2)現(xiàn)有的動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器在投入與退出過(guò)程中大多采用機(jī)械旁路開(kāi)關(guān)，由于動(dòng)作時(shí)間長(zhǎng)，一般動(dòng)作時(shí)間為上百毫秒，會(huì)對(duì)負(fù)載的連續(xù)供電造成影響；(3)現(xiàn)有的短路故障限流器功能單一，成本較高，在非短路故障工況下裝置的使用率低，裝置的性價(jià)比不高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題就在于:針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種既能在電網(wǎng)電壓跌落時(shí)進(jìn)行電壓動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，又能在電網(wǎng)發(fā)生短路故障時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)短路故障電流進(jìn)行限流的限流型動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器。
[0005]本發(fā)明進(jìn)一步提供了一種在基于上述限流型動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器在投入與退出電網(wǎng)時(shí)，能夠保障電網(wǎng)正常供電的不間斷供電方法。
[0006]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為:一種限流型動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器，包括變流器、A相串聯(lián)變壓器、B相串聯(lián)變壓器和C相串聯(lián)變壓器；所述A相串聯(lián)變壓器的原邊側(cè)輸入端與電源的A相連接，所述A相串聯(lián)變壓器的原邊側(cè)輸出端與負(fù)載連接；所述B相串聯(lián)變壓器的原邊側(cè)輸入端與電源的B相連接，所述B相串聯(lián)變壓器的原邊側(cè)輸出端與負(fù)載連接；所述C相串聯(lián)變壓器的原邊側(cè)輸入端與電源的C相連接，所述C相串聯(lián)變壓器的原邊側(cè)輸出端與負(fù)載連接；所述變流器輸出端分為A、B、C三相，其中A相輸出端與所述A相串聯(lián)變壓器的副邊側(cè)串聯(lián)，B相輸出端與所述B相串聯(lián)變壓器的副邊側(cè)串聯(lián)，C相輸出端與所述C相串聯(lián)變壓器副邊側(cè)串聯(lián)。
[0007]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述變流器包括三個(gè)單相變流器；每個(gè)所述單相變流器包括功率單元、輸出接觸器、限流單元、濾波電感、濾波電容、電流互感器和逆變電壓互感器；所述功率模塊包括一個(gè)或多個(gè)輸出端級(jí)聯(lián)連接的多個(gè)功率單元，所述功率單元的直流側(cè)端連接到直流電源，所述功率模塊的輸出端分別連接輸出接觸器的上輸入端和輸出接觸器的下輸入端；所述輸出接觸器的上輸出端分為兩路，一路與限流單元輸入端連接，一路與濾波電感連接，輸出接觸器的下輸出端與限流單元輸出端連接，并作為單相變流器的輸出端；所述濾波電感的輸入端與輸出接觸器的上輸出端連接，輸出端與電流互感器的輸入端連接；所述電流互感器的輸出端作為單相變流器的輸出端；所述濾波電容的一端與濾波電感的輸出端連接，另一端與輸出接觸器的下輸出端連接；所述逆變電壓互感器并聯(lián)在單相變流器的輸出端之間。
[0008]所述限流單元包括限流電抗器和限流閥組，所述限流電抗器與限流閥組串聯(lián)；所述限流閥組包括多個(gè)串聯(lián)的晶閘管組，每個(gè)所述晶閘管組包括兩個(gè)反向并聯(lián)的晶閘管。
[0009]所述功率單元包括由四個(gè)電力電子開(kāi)關(guān)與四個(gè)反并聯(lián)二極管組成的H橋結(jié)構(gòu)，所述H橋結(jié)構(gòu)并聯(lián)有直流側(cè)儲(chǔ)能電容和直流均壓電阻。
[0010]作為以上技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，還包括輸入斷路器、旁路斷路器和輸出斷路器；所述輸入斷路器分為A、B、C三相，所述輸入斷路器的輸入端分別與電源的A相、B相、C相連接，所述輸入斷路器的輸出端分別與A相串聯(lián)變壓器原邊側(cè)輸入端、B相串聯(lián)變壓器原邊側(cè)輸入端、C相串聯(lián)變壓器原邊側(cè)輸入端連接；所述輸出斷路器分為A、B、C三相，所述輸出斷路器的輸入端分別與A相串聯(lián)變壓器原邊側(cè)輸出端、B相串聯(lián)變壓器原邊側(cè)輸出端、C相串聯(lián)變壓器原邊側(cè)輸出端連接，所述輸出斷路器的輸出端分別與負(fù)載連接；所述旁路斷路器分為A、B、C三相，所述旁路斷路器的輸入端分別與輸入斷路器輸入端對(duì)應(yīng)相并聯(lián)，所述旁路斷路器的輸出端分別與輸出斷路器輸出端對(duì)應(yīng)相并聯(lián)。
[0011]一種基于上述限流型動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器的不間斷供電方法，包括IGBT旁路工作模式、晶閘管續(xù)流工作模式和機(jī)械開(kāi)關(guān)旁路工作模式三種工作模式；所述IGBT旁路工作模式:旁路斷路器處于分閘狀態(tài)，輸入斷路器和輸出斷路器處于合閘狀態(tài)，變流器功率單元觸發(fā)導(dǎo)通，限流閥組封鎖脈沖，輸出接觸器處于合閘狀態(tài)，當(dāng)電網(wǎng)供電電壓發(fā)生跌落時(shí)，變流器進(jìn)行電壓補(bǔ)償，通過(guò)輸入斷路器、變流器中旁路IGBT、輸出斷路器向負(fù)載供電；所述晶閘管續(xù)流工作模式:旁路斷路器處于分閘狀態(tài)，輸入斷路器和輸出斷路器處于合閘狀態(tài)，變流器功率單元封鎖脈沖，限流閥組觸發(fā)導(dǎo)通，輸出接觸器處于分閘狀態(tài)，電網(wǎng)通過(guò)輸入斷路器、變流器中限流閥組、輸出斷路器向負(fù)載供電；所述機(jī)械開(kāi)關(guān)旁路工作模式:旁路斷路器處于合閘狀態(tài)，輸入斷路器和輸出斷路器處于分閘狀態(tài)，變流器功率單元封鎖脈沖，限流閥組封鎖脈沖，電網(wǎng)通過(guò)旁路斷路器向負(fù)載供電。
[0012]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，采用短路故障限流與電壓補(bǔ)償?shù)膮f(xié)調(diào)控制機(jī)制，具體包括如下步驟:
[0013]S1.實(shí)時(shí)檢測(cè)三相負(fù)載電壓值和三相負(fù)載電流值，判斷是否有故障發(fā)生；
[0014]S2.當(dāng)判定電路發(fā)生非短路故障或單相接地故障時(shí)，跳轉(zhuǎn)到步驟S3 ;當(dāng)判定電路發(fā)生兩相間短路故障或兩相接地故障時(shí)，跳轉(zhuǎn)到步驟S4 ;當(dāng)判定電路發(fā)生三相短路故障或三相接地故障時(shí)，跳轉(zhuǎn)到步驟S4 ；
[0015]S3.限流型動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器對(duì)負(fù)載進(jìn)行電壓補(bǔ)償；
[0016]S4.限流型動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器立即封鎖故障相逆變脈沖，同時(shí)發(fā)生故障相限流閥組導(dǎo)通使能指令，在故障相的功率單元輸出電壓處于峰值時(shí)觸發(fā)故障相限流閥組，進(jìn)入晶閘管續(xù)流工作模式，等待上級(jí)開(kāi)關(guān)繼保裝置保護(hù)動(dòng)作完成。
[0017]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，還包括動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器投入不間斷供電過(guò)程；所述動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器投入不間斷供電過(guò)程的具體步驟包括:
[0018]Sll.輸入斷路器合閘，輸出斷路器合閘，旁路斷路器分閘；
[0019]S12.變流器限流閥組封鎖脈沖，輸出接觸器合閘，觸發(fā)功率單元處于IGBT旁路工作模式；
[0020]S13.檢測(cè)動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器所有開(kāi)關(guān)狀態(tài)是否正常，正常則執(zhí)行步驟S14，不正常則跳轉(zhuǎn)到步驟S12 ;
[0021]S14.觸發(fā)功率單元IGBT脈沖，啟動(dòng)動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器，完成裝置投入不間斷供電過(guò)程。
[0022]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，還包括動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器退出不間斷供電過(guò)程；
[0023]所述動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器退出不間斷供電過(guò)程的具體步驟包括:
[0024]S21.動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器停機(jī)，變流器功率單元脈沖封鎖，觸發(fā)功率單元處于IGBT旁路工作模式；
[0025]S22.變流器限流閥組觸發(fā)導(dǎo)通，輸出接觸器分閘，進(jìn)入晶閘管續(xù)流工作模式；
[0026]S23.旁路斷路器合閘，輸入斷路器和輸出斷路器分閘，進(jìn)入機(jī)械開(kāi)關(guān)旁路工作模式；
[0027]S24.檢測(cè)動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器所有開(kāi)關(guān)狀態(tài)是否正常的步驟，正常則執(zhí)行步驟S25，不正常則跳轉(zhuǎn)到步驟S23 ;
[0028]S25.完成動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器退出不間斷供電過(guò)程。
[0029]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0030]1、本發(fā)明提供了一種限流型動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器，兼具電壓補(bǔ)償與短路故障限流兩大功能，采用串聯(lián)連接方式接入電網(wǎng)與負(fù)載之間，在電網(wǎng)電壓跌落時(shí)能夠?qū)﹄妷哼M(jìn)行動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，在電網(wǎng)短路工況下能夠?qū)Χ搪饭收想娏鬟M(jìn)行限制，增強(qiáng)了電網(wǎng)的安全性與可靠性。同時(shí)，本發(fā)明全面覆蓋了電網(wǎng)短路故障工況與非短路故障工況下的裝置使用范圍，極大的