[发明专利]一种多重冗余配置的电压源型调节装置及其控制方法

说明书

本发明公开一种多重冗余配置的电压源型调节装置，包括储能单元、功率变换单元、滤波隔离单元、固态开关单元和断路器，其中，功率变换单元由四组带反并联二极管的功率半导体器件构成，第一、三功率半导体器件的源极与储能单元的正极连接，第二、四功率半导体器件的漏极与储能单元的负极连接，第一、二交流输出端与滤波隔离单元的原边连接；滤波隔离单元的副边与固态开关单元连接，断路器与固态开关单元并联连接；断路器的一端与电源侧连接，另一端与负荷侧连接；所述固态开关单元包含有功率半导体器件。此种装置既能实现快速补偿，又具备高可靠性。本发明还公开一种多重冗余配置的电压源型调节装置的控制方法。

技术领域

本发明涉及一种电力电子变换器，特别涉及一种电压源型调节装置，以及此种电压源型调节装置的控制方法。

背景技术

电压源型调节装置串联于电源与负荷之间，正常时，装置处于旁路备用状态，当电源电压出现异常时，可以立即投入运行，输出补偿电压，维持负荷电压处于正常范围，该装置可以在电网短时电压异常的情况下，保证负荷连续运行，避免异常停电。中国专利CN103457283B中介绍了该装置典型的组成及工作原理，电压源型调节装置是通过固态开关进行旁路，原因在于固态开关分断时间很短。

固态开关，国际标准命名为：半导体交流电力控制器(Semiconductor ACPowerController)，属于无触点开关，与机械式有触点开关比较有以下优点：(1)寿命长，机械式分断时起弧、触头磨损，固态开关没有磨损；(2)分合速度快，机械式为4～10工频周波，固态开关1ms。

固态开关的缺点有：(1)发热：需冷却器或短路开关；(2)无明显断点；由于固态开关主要由晶闸管、IGBT、GTR、MOSFET、GTO等电力电子器件组成，其可靠性不如机械式断路器，表现在其承受过电流能力以及过电压能力均不如机械式断路器。

由于装置串联于电网与负荷之间，因此本身的可靠性非常重要，仅仅依靠固态开关很难保证可靠性，中国专利CN 103457283B中也包含了机械式断路器，但机械式断路器的合闸速度很慢，当固态开关失效后，此时去合机械断路器，机械断路器完全闭合需要几十ms，而有些敏感负荷在5ms的时间内即会停止工作，因此需要同时考虑旁路的速度问题以及可靠性问题。

发明内容

本发明的目的，在于提供一种多重冗余配置的电压源型调节装置及其控制方法，其既能实现快速补偿，又具备高可靠性。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种多重冗余配置的电压源型调节装置，包括储能单元、功率变换单元、滤波隔离单元、固态开关单元和断路器，其中，功率变换单元由功率半导体器件构成，用于将直流电变换为交流电；功率变换单元的直流端与储能单元的输出侧连接，两个交流输出端与滤波隔离单元的原边连接；滤波隔离单元的副边与固态开关单元连接，断路器与固态开关单元并联连接；断路器的一端与电源侧连接，另一端与负荷侧连接；所述固态开关单元包含有功率半导体器件。

上述功率变换单元由四组带反并联二极管的功率半导体器件构成，第一功率半导体器件与第二功率半导体器件同向串联构成第一桥臂，第三功率半导体器件与第四功率半导体器件同向串联构成第二桥臂，第一桥臂与第二桥臂同向并联；第一、三功率半导体器件的源极与储能单元的正极连接，第二、四功率半导体器件的漏极与储能单元的负极连接，第一、第二桥臂的中点分别定义为第一、第二交流输出端，第一、二交流输出端与滤波隔离单元的原边连接。

上述功率变换单元中的功率半导体器件采用IGBT。

上述滤波隔离单元包括电阻、电容以及隔离变压器，其中，电阻与电容构成阻容串联连接，隔离变压器的原边分别与第一、二交流输出端连接，隔离变压器的副边与阻容串联连接并联连接。