[发明专利]一种基于二极管箝位多电平的动态电压恢复装置

说明书

技术领域

本发明公开了一种基于二极管箝位多电平的动态电压恢复装置，属于电力设备技术领域。

背景技术

随着科技的发展和工业的进步，用户对电能质量提出了比以往更苛刻的要求。在诸多电能质量问题中，电压暂降发生的频率最高，造成的经济损失最大。动态电压恢复装置(Dynamic Voltage Restorer, DVR)作为一种串联型电能质量补偿装置，因其良好的动态性能和补偿特点，被广泛应用于解决电压暂降、电压骤升、电压谐波及三相不平衡等电能质量问题，是目前保障电压质量的有效手段之一。

传统的多电平动态电压恢复装置为级联型多电平结构，整流单元采用二极管三相不可控整流或全控型PWM整流方式。采用二极管三相不可控整流虽然降低了成本，但是直流电压不能闭环控制，对负载突变的响应慢，会造成动态电压恢复装置动态性能降低。级联型多电平动态电压恢复装置采用全控型PWM整流方式虽然动态性能好，但是每个H桥逆变模块都必须配一个全控型PWM整流单元，成本较高，经济效益低。

研究二极管箝位五电平逆变器作为动态电压恢复装置的逆变单元，在提高逆变器输出电平数的同时，三相五电平逆变器只需一个整流单元，减少了整流单元个数，简化了整流单元的设计与控制，提高了动态电压恢复装置的经济效益。

发明内容

技术问题：本发明提供一种基于二极管箝位多电平动态电压恢复装置，其目的是解决当前多电平动态电压恢复装置需要多个整流单元，经济效益低的问题，实现多电平三相动态电压恢复装置只需单个整流单元，输出直流电压闭环控制，提高了装置的动态响应能力。

技术方案：本发明的技术方案如下：

一种基于二极管箝位多电平的动态电压恢复装置，包括整流单元 4，所述整流单元4与三相电网之间通过10kV/380V变压器1、软起单元2和第一滤波器3连接，整流得到的直流电压对直流储能单元5 充电；所述直流储能单元5为四电容器组串联结构，为三相二极管箝位五电平逆变单元6提供能量；所述三相二极管箝位五电平逆变单元 6通过对直流电压的逆变产生补偿电压，该补偿电压经过第二滤波器 7滤波，滤波后的补偿电压通过耦合变压器耦合8到三相电网，耦合变压器8与旁路断路器9并联；所述整流单元4和三相二极管箝位五电平逆变单元6均连有用于调整输出电压的调制信号。

所述整流单元4由三组绝缘栅双极型晶体管10全控器件并联组成，每组所述全控型开关器件由两个绝缘栅双极型晶体管10串联形成；所述整流单元4与三相电网之间通过10kV/380V变压器1、软起单元2和滤波器1连接；所述软起单元2为电阻串联继电器之后再与继电器并联而成；所述第一滤波器3为单电感滤波器。

所述直流储能单元5为四个电容器组串联结构，每两个电容器组之间具有一根引出线11，串联电容器组整体与所述整流单元4并联。

所述三相二极管箝位五电平逆变单元6由三个单相二极管箝位五电平逆变器并联组成；每个所述单相二极管箝位五电平逆变器12 与直流储能单元并联5。

所述三相二极管箝位五电平逆变单元6与三相电网之间依次串联有滤波器2和耦合变压器；所述第二滤波器7为LCL滤波器；所述耦合变压器8为单相变压器，所述旁路断路器为10kV断路器。

所述整流单元采用SPWM调制方法；所述三相二极管箝位五电平逆变单元6采用SVPWM调制方法。

有益效果

相对于现有技术，本发明优点如下：

1、经济效益高：逆变侧采用三相二极管箝位五电平逆变器，一个四电容串联直流侧储能单元即可为三相五电平逆变器供电，所以只需一个三相半桥全控整流单元给四电容串联直流侧储能单元提供能量，整个动态电压恢复装置就能正常工作，相比传统级联型多电平动态电压恢复装置，本发明需要的整流单元少，经济效益高。

2、动态性能好：由于直流侧只需一个整流单元，整流控制算法大为简便，直流侧电压响应速度与稳定性更好。动态电压恢复装置逆变侧发出的补偿电压受直流电压的影响，直流侧电压越稳定，逆变侧发出的补偿电压波形也就越稳定。

附图说明

图1是本发明基于二极管箝位多电平的动态电压恢复装置结构示意图。

图2为本发明中三相半桥全控型整流单元结构示意图。

图3为本发明中单相二极管箝位五电平逆变单元结构示意图。