一種電力電子技術領域的基于ＡＣ／ＡＣ變換器的動態電壓補償裝置，包括：交流電源、功率變換主電路模塊、驅動電路模塊、控制信號發生模塊、變壓器模塊、檢測模塊和輔助電源模塊，其中：交流電源分別與功率變換主電路模塊、變壓器模塊以及輔助電源模塊相連，功率變換主電路模塊分別與驅動電路模塊和變壓器模塊相連，驅動電路模塊與控制信號發生模塊相連，檢測模塊分別與功率變換主電路模塊和控制信號發生模塊相連，輔助電源模塊分別與驅動電路模塊、控制信號發生模塊和檢測模塊相連。本發明專利技術不需要使用大容量電容或電感，成本低，易于實現；具有過流保護功能；能夠控制補償電壓極性與幅值，當輸入電壓發生突升或跌落時，都能夠保持輸出電壓穩定。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及的是一種電力電子
的裝置，具體是一種基于AC/AC (交流/交 流)變換器的動態電壓補償裝置。
技術介紹
電壓跌落，是指電壓幅值下降至額定電壓幅值的10% -90%，持續時間為半個周 期到幾秒的一種現象。大部分電壓跌落是由于配電線路的短路故障，感應電機啟動等因素 造成的。電壓突升，是指電壓幅值突然上升的現象。主要是雷擊使得線路產生的瞬間電壓 升高或者斷路器的操作、線路故障或其他原因使系統參數發生變化，引起電壓升高。當供電電壓出現突升或跌落情況時，無功靜態穩定破壞，有可能將發生電壓崩潰， 造成大面積停電事故；電網輸送的有功功率減少；變電設備因運行電壓變化而增加能耗， 每次電壓跌落或突升都有可能造成重大經濟損失或政治影響。因此通過動態電壓調節，快 速穩定供電電壓，保證電力安全有很重要的現實意義。經對現有文獻檢索發現，中國專利公開號為CN201035433Y，名稱為能量雙向流 動的電壓調節器，該技術采用DSP控制雙PWM變換器實現能量對電網的能量補償，但是該技 術通過電容充放電實現能量補償，需要使用大容量電容，成本比較高，壽命比較短。又經檢索發現，中國專利公開號為CN101521385A，名稱為用于三相電源系統的動態電壓補償器，該技術采用兩路動態電壓補償器實現三相電壓補償，但是該技術同樣需 要能量儲存裝置(如電池、電容或其他能量存儲元件)來實現電壓補償，使得拓撲結構比較 復雜，成本較高。
技術實現思路
本專利技術針對上述現有技術的不足，提出了一種基于AC/AC變換器的動態電壓補償 裝置。本裝置設計簡單，可靠性高，成本較低，不需要使用能量存儲裝置，且增加了過流保護 功能，能輸出穩定的補償電壓，不僅僅能夠補償電壓跌落，對于電壓突升也能夠較好的補償 效果，快速穩定負載電壓。本專利技術是通過以下技術方案來實現的本專利技術包括交流電源、功率變換主電路模塊、驅動電路模塊、控制信號發生模塊、 變壓器模塊、檢測模塊和輔助電源模塊，其中交流電源分別與功率變換主電路模塊、變壓 器模塊以及輔助電源模塊相連傳輸交流電源，功率變換主電路模塊與驅動電路模塊相連傳 輸驅動信號，功率變換主電路模塊與變壓器模塊相連傳輸補償電壓，驅動電路模塊與控制 信號發生模塊相連傳輸PWM控制信號，控制信號發生模塊與功率變換主電路模塊相連傳輸 補償電壓極性控制信號，檢測模塊與功率變換主電路模塊相連傳輸電壓電流信號，檢測模 塊與負載相連傳輸電壓信號，檢測模塊與控制信號發生模塊相連傳輸調理檢測信號，輔助 電源模塊分別與驅動電路模塊、控制信號發生模塊和檢測模塊相連傳輸直流電源，變壓器模塊與負載相連傳輸交流電能。 所述的功率變換主電路模塊包括開機過流保護電阻、輸入濾波電感、輸入濾波電 容、四個開關、四個固態繼電器、儲能電感和輸出濾波電容，其中開機過流保護電阻的一端 與輸入濾波電感的一端相連，輸入濾波電感的另一端、輸入濾波電容的一端和第一開關的C 極(集電極)分別兩兩相連，開機過流保護電阻的另一端作為功率變換主電路模塊的第一 個輸入端口，輸入濾波電容的另一端作為功率變換主電路模塊的第二個輸入端口，兩個輸 入端口分別與交流電源相連傳輸交流電源，第一開關的E極(發射極)與第二開關的C極相 連，第二開關的E極、第三開關 的C極和儲能電感的一端分別兩兩相連，第三開關的E極與 第四開關的C極相連，儲能電感的另一端與第一固態繼電器一端、第二固態繼電器一端和 輸出濾波電容的一端分別兩兩相連，輸出濾波電容的另一端、第四開關的E極、第三固態繼 電器一端、第四固態繼電器一端和輸入濾波電容分別兩兩相連，第一固態繼電器另一端與 第三固態繼電器另一端相連作為功率變換主電路模塊的第一個輸出端口，第二固態繼電器 另一端與第四固態繼電器另一端相連作為功率變換主電路模塊的第二個輸出端口，第二個 輸出端口與變壓器模塊相連傳輸幅度可調、與交流電源同頻率、同相位的正弦波電壓，四個 開關分別與驅動電路模塊相連傳輸驅動信號，四個固態繼電器分別與控制信號發生模塊相 連傳輸控制信號，檢測模塊分別與兩個輸入端口、負載和儲能電感相連傳輸電壓電流信號。 所述的開關是IGBT (絕緣柵雙極晶體管)，或者是MOSFET (金屬氧化物半導體場效 應管)。所述的固態繼電器是交流固態繼電器。所述的驅動電路模塊包括四個驅動電路，其中每個驅動電路分別與功率變換 主電路模塊相連傳輸驅動信號，輔助電源模塊和控制信號發生模塊分別與每個驅動電路相 連傳輸直流電源和PWM(脈沖寬度調制)控制信號。所述的控制信號發生模塊是數字信號處理器、微控制器和CPLD(復雜的可編程邏 輯器)中的一種。所述的變壓器模塊是工頻隔離變壓器。所述的檢測模塊包括兩個電壓互感器、電流互感器和信號調理電路，其中第一 電壓互感器與功率變換主電路模塊的輸入端相連傳輸功率變換主電路模塊的輸入電壓，第 二電壓互感器與負載相連傳輸負載電壓信號，電流互感器與功率變換主電路模塊相連傳輸 電流信號，信號調理電路的輸入端分別與電壓互感器和電流互感器相連傳輸功率變換主電 路模塊的輸入電壓、負載電壓和功率變換主電路模塊的電流信號，信號調理電路的輸出端 與控制信號發生模塊相連傳輸調理檢測信號。與現有技術相比，本專利技術具有如下有益效果不需要使用大容量的電容，電感等儲 能元件；直接產生四路PWM控制信號，無需使用時序互鎖等專用電路，裝置簡單，成本低，易 于實現；直接控制補償電壓的極性以及幅值；具有過流保護功能，能夠保證裝置安全可靠 工作；能夠補償同時電壓突升和跌落，輸出電壓穩定，輸出電壓的誤差小于1%。附圖說明圖1是本專利技術的結構框圖；其中1-功率變換主電路模塊，2-驅動電路模塊，3-控制信號發生模塊，4-檢測模塊，5-輔助電源模塊，6-交流電源，7-變壓器模塊，8-負載。圖2是功率變換主電路模塊的電路原理圖；其中R_開機過流保護電阻，Ll-輸入濾波電感，Cl-輸入濾波電容，Sl-第一開關，S2-第二開關，S3-第三開關，S4-第四開關，Sffl-第一固態繼電器，SW2-第二固態繼電 器，SW3-第三固態繼電器，SW4-第四固態繼電器，L2-儲能電感，C2-輸出濾波電容，AB-輸 入端口，CD-輸出端口。圖3是四個開關的控制信號時序圖。具體實施例方式下面結合附圖對本專利技術的實施例作詳細說明本實施例在以本專利技術技術方案為前 提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本專利技術的保護范圍不限于下 述的實施例。實施例如圖1所示，本實施例包括功率變換主電路模塊1、驅動電路模塊2、控制信號發 生模塊3、檢測模塊4、輔助電源模塊5、交流電源6和變壓器模塊7，其中交流電源6分別 與功率變換主電路模塊1、輔助電源模塊5以及變壓器模塊7相連傳輸交流電源，功率變換 主電路模塊1與驅動電路模塊2相連傳輸驅動信號，驅動電路模塊2與控制信號發生模塊3 相連傳輸PWM控制信號，控制信號發生模塊3與功率變換主電路模塊1相連傳輸補償電壓 極性控制信號，檢測模塊4與功率變換主電路模塊1相連傳輸電流電壓信號，檢測模塊4與 負載8相連傳輸電壓信號，檢測模塊4與控制信號發生模塊3相連傳輸調理檢測信號，輔助 電源模塊5分別與驅動電路模塊2、控制信號發生模塊3和檢測模塊4相連傳輸直流電源， 功率變換主電路模塊1的輸出端CD本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種基于ＡＣ／ＡＣ變換器的動態電壓補償裝置，其特征在于，包括：交流電源、功率變換主電路模塊、驅動電路模塊、控制信號發生模塊、變壓器模塊、檢測模塊和輔助電源模塊，其中：交流電源分別與功率變換主電路模塊、變壓器模塊以及輔助電源模塊相連傳輸交流電源，功率變換主電路模塊與驅動電路模塊相連傳輸驅動信號，功率變換主電路模塊與變壓器模塊相連傳輸補償電壓，驅動電路模塊與控制信號發生模塊相連傳輸ＰＷＭ控制信號，控制信號發生模塊與功率變換主電路模塊相連傳輸補償電壓極性控制信號，檢測模塊與功率變換主電路模塊相連傳輸電壓電流信號，檢測模塊與負載相連傳輸電壓信號，檢測模塊與控制信號發生模塊相連傳輸調理檢測信號，輔助電源模塊分別與驅動電路模塊、控制信號發生模塊和檢測模塊相連傳輸直流電源，變壓器模塊與負載相連傳輸交流電能。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：金楠，陳維威，唐厚君，藍劍宇，姚辰，
申請(專利權)人：上海交通大學，
類型：發明
國別省市：31[中國|上海]
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