[发明专利]一种基于级联结构的模块化动态电压调节系统

说明书

技术领域

本发明属于电力设备技术领域，特别涉及一种基于级联结构的模块化动态电压调节系统。

背景技术

随着工业的发展，包括电力电子装置在内的各类用电设备不断增加，一方面引入了更多的干扰源，另一方面，许多用电设备却需要高质量的电能，因此造成了供求关系上的矛盾。其中由于用电负荷扰动、电力系统故障等原因引起的电压波动、闪变、瞬间跌落等电能质量问题比较常见，这对于要求精密控制的现代工业系统和电压敏感电力用户而言，将造成巨大的损失。因此，采取补偿措施解决上述电能质量问题很有必要。

不间断供电电源（Uninterrupted Power System，UPS）是确保供电系统稳定和可靠性的一种有效措施，但传统不间断供电电源UPS采用在线式补偿方案，补偿容量有限。作为一种串联补偿装置，动态电压调节器（Dynamic Voltage Restorer，DVR）能够快速跟踪并补偿电源电压偏差，确保负载侧电压波形的稳定。目前，动态电压调节器DVR的主电路拓扑一般采用器件串联的两电平变换器、二极管箝位型三电平变换器等拓扑，输出电压谐波含量高，且应用上存在一定不足。

发明内容

针对上面技术背景中描述的目前用于解决电力系统电压方面电能质量问题使用的解决方案，在补偿容量、可靠性和运行效率方面存在的不足，本发明提出了一种基于级联结构的模块化动态电压调节系统。

本发明的技术方案是，一种基于级联结构的模块化动态电压调节系统，其特征在于，所述系统包括模块化动态电压调节器、串联变压器组和整流与储能单元；所述串联变压器组包括第一变压器、第二变压器和第三变压器；模块化动态电压调节器包括2n个A相功率单元、2n个B相功率单元和2n个C相功率单元；

所述模块化动态电压调节器的第1个A相功率单元至第n个A相功率单元依次串联构成A相上桥臂，第n+1个A相功率单元至第2n个A相功率单元依次串联构成A相下桥臂； A相上桥臂、A相下桥臂和第一变压器构成A相桥臂；A相上桥臂的第一交流输出端和第一变压器的原边第一输出端连接，A相下桥臂的第二交流输出端和第一变压器的原边第二输出端连接；

所述模块化动态电压调节器的第1个B相功率单元至第n个B相功率单元依次串联构成B相上桥臂，第n+1个B相功率单元至第2n个B相功率单元依次串联构成B相下桥臂； B相上桥臂、B相下桥臂和第二变压器构成B相桥臂；B相上桥臂的第一交流输出端和第二变压器的原边第一输出端连接，B相下桥臂的第二交流输出端和第二变压器的原边第二输出端连接；

所述模块化动态电压调节器的第1个C相功率单元至第n个C相功率单元依次串联构成C相上桥臂，第n+1个C相功率单元至第2n个C相功率单元依次串联构成C相下桥臂； C相上桥臂、C相下桥臂和第三变压器构成C相桥臂；C相上桥臂的第一交流输出端和第三变压器的原边第一输出端连接，C相下桥臂的第二交流输出端和第三变压器的原边第二输出端连接；

所述模块化动态电压调节器的第1个A相功率单元、第1个B相功率单元和第1个C相功率单元的第一接线端子相连构成模块化动态电压调节器的直流母线正极；模块化动态电压调节器的第2n个A相功率单元、第2n个B相功率单元和第2n个C相功率单元的第二接线端子相连构成模块化动态电压调节器的直流母线负极；

所述第一变压器的副边第一输出端和三相电网的U相第一公共连接点连接，第一变压器的副边第二输出端和三相电网的U相第二公共连接点连接；第二变压器的副边第一输出端和三相电网的V相第一公共连接点连接，第二变压器的副边第二输出端和三相电网的V相第二公共连接点连接；第三变压器的副边第一输出端和三相电网的W相第一公共连接点连接，第三变压器的副边第二输出端和三相电网的W相第二公共连接点连接；

所述整流与储能单元的直流母线正极与模块化动态电压调节器的直流母线正极连接，整流与储能单元的直流母线负极与模块化动态电压调节器的直流母线负极连接；整流与储能单元的第一交流进线端与三相电网的第一连接点连接，整流与储能单元的第二交流进线端与三相电网的第二连接点连接，整流与储能单元的第三交流进线端与三相电网的第三连接点连接。

所述整流与储能单元中的整流单元采用不控整流器、脉宽调制整流器或多电平变换器中的一种。

所述整流与储能单元中的储能单元采用直流电容、蓄电池组、飞轮储能器、超导储能线圈或超级电容器中的一种或几种的组合。

所述整流与储能单元用于为模块化动态电压调节器提供有功能量。