一种配电网电压暂降实时在线式综合补偿装置的制作方法

本实用新型涉及配电网领域，具体涉及一种配电网电压暂降实时在线式综合补偿装置。

背景技术：

电压暂降是工业领域最常见的电能质量问题，指电压有效值突然下降，然后又迅速恢复的现象。电压暂降多为偶然突发事件，发生频率高，且事故原因不易查明，电压暂降深度多在30％以内，且持续时间小于1秒钟。随着工厂自动化程度的提高和新型敏感负载的大量使用，设备因供电电压扰动而停机，造成严重的停机和停产损失。

市面上传统的电压暂降治理设备主要采用两种方式，实时在线串联补偿方式和离线并联式逆变补偿方法。采用实时在线串联补偿方式补偿电压，无需储能装置且耗能极低，成本也较低，可以应对频繁电压轻度跌落的工况，但在电压为深度跌落或短时中断的情况下，设备无法满足补偿要求。离线并联式逆变补偿方法含储能装置，通过逆变电压方式，可以做到宽范围深度补偿，但受限于其储能容量，不适合应对频繁电压跌落，且需面临较高能耗和维护成本，投资成本高，推广难度大。因此急需一种投资成本低同时又能完全满足电压暂降和短时中断的电压暂降治理装置。

技术实现要素：

为解决上述问题，本实用新型提供一种配电网电压暂降实时在线式综合补偿装置，其特征在于，该装置包括串联变换器单元SSC、并联变换器单元PSC、直流储能单元和注入式串联变压器，装置串联在系统电源与敏感负荷之间；

其中所述串联变换器SSC与所述注入式串联变压器相连，通过注入式串联变压器来实时产生电网电压波动包括电压暂降时的补偿电压，保证敏感负荷供电端的电压稳定；

所述并联侧变换器单元与串联变压器和公共直流母排相连，维持串联变换器和直流母排的稳定，并同时可以提供负荷端无功电流、谐波电流的补偿功能；

直流储能单元，与直流母排相连，提供电网电压深度暂降时的能量补偿。

优选的，所述注入式串联变压器的副边串联于配电变压器输出和负载之间，所述串联变换器接到注入式串联变压器原边，所述并联变换器与负载侧并联或与电网侧并联。

优选的，所述直流储能单元包括DC/DC变换单元和能量存储体，直流储能单元并联在串联变换器和并联变换器的公共直流母排上，能量存储体为超级电容组或带充电功能的电池组。

优选的，在注入式串联变压器与电网之间增加快速开关单元SCR，利用直流储能单元和并联侧变换器来实现负荷端在电网电压短时中断时的供电电压稳定。

直流母排本实用新型的补偿装置在电网出现频繁轻度暂降时，串联变换器单元通过注入式串联变压器来实时补偿电压，从电网获取能量，不需要从直流储能单元获取能量；当三相电源系统发生电压深度跌落时，可以从直流储能单元获取能量快速逆变电压，精确快速补偿电压。这种方法综合传统电压暂降补偿装置的优势，同时弥补了各自的缺点，拓展了其补偿能力，确保电压敏感性负载安全运行，降低了投资成本。

与现有技术相比本实用新型存在如下显著的技术效果：

(1)本发明解决了目前传统AVC方案存在不能治理电网电压深度暂降的问题，本发明的功能更为强大。

(2)本发明解决了传统AVC方案不能治理电压短时中断的问题，使其更符合满足频繁电压短时中断的场合。

附图说明

图1示出了本实用新型的一种配电网电压暂降实时在线式综合补偿装置的具体结构图。

图2示出了本实用新型的另一种配电网电压暂降实时在线式综合补偿装置的具体结构图。

具体实施方式

图1示出了一种配电网电压暂降实时在线式综合补偿装置的具体结构图，该装置包括四象限变流器、注入式串联变压器以及直流储能单元。

四象限变流器的串联变换器接到注入式串联变压器原边，四象限变流器的并联变换器与负载侧并联，注入式变压器串联于配电变压器输出和负载之间，直流储能单元通过快速开关并联于四象限变流器直流侧。

直流储能单元包括DC/DC变换单元和能量存储体，直流储能单元并联在串联变换器和并联变换器的公共直流母排上，能量存储体为超级电容组或带充电功能的电池组。

电压暂降轻度补偿时，并联变换器用于稳定直流电压，所述串联变换器通过注入式变压器逆变电压，用于实时补偿电压。

电压暂降深度补偿时，直流储能单元快速导通，为串联侧变换器提供能量，串联变换器停止运行，负载侧的并联变换器转换电压逆变器为负载供电。

图2示出了本实用新型的另一种配电网电压暂降实时在线式综合补偿装置的具体结构图。为了应对电网电压短时中断的情况，在图1所述结构的基础上，在隔离变压器与负载之间增加三相快速开关单元SCR，电网电压未出现短时中断时，快速开关单元保持导通状态；当出现短时中断时，快速开关单元迅速断开，同时并联变换器单元迅速逆变出和电网电压中断前的电压波形来保持负荷端供电电压的稳定，串联变换器此时停止工作。当电网电压恢复时，串联变换器恢复工作状态，并联变换器逆变电压和电网电压相同后快速开关单元恢复导通，同时并联变换器切换到电网电压正常时的工作状态。

本实用新型的补偿装置在电网出现频繁轻度暂降时，串联变换器单元通过注入式串联变压器来实时补偿电压，从电网获取能量，不需要从直流储能单元获取能量；当三相电源系统发生电压深度跌落时，可以从直流储能单元获取能量快速逆变电压，精确快速补偿电压。这种方法综合传统电压暂降补偿装置的优势，同时弥补了各自的缺点，拓展了其补偿能力，确保电压敏感性负载安全运行，降低了投资成本。

本实用新型综合补偿装置还包括注入式串联变压器，所述注入式串联变压器的副边串联于配电变压器输出和负载之间，所述串联变换器接到注入式串联变压器原边，所述并联变换器与负载侧并联或与电网侧并联。

所述直流储能单元包括DC/DC变换单元和能量存储体，直流储能单元并联在串联变换器和并联变换器的公共直流母排上，能量存储体为超级电容组或带充电功能的电池组。当电网电压出现深度暂降(电压幅值低于35％)时，直流储能单元释放出能量，维持电压深度暂降期间负荷的有功功率需要；当电网电压恢复时直流存储单元将进行充电补充能量至浮充状态。

电网电压正常以及暂降时所述串联变换器输出的逆变电压通过注入式串联变压器原边实时补偿电压来维持负荷端供电电压的稳定，并联变换器维持直流母排的稳定和负荷无功电流、谐波电流的补偿。直流储能单元在电网正常或轻度暂降时通过DC/DC变换单元来进行能量存储体的充电直至达到维持浮充状态；当电网电压出现深度暂降时，直流储能单元通过DC/DC变换单元快速导通，为串联变换器和并联变换器提供能量来维持负荷有功功率的稳定，串联变换器停止运行，并联变换器转换电压逆变器为负载供电。

本实用新型的综合补偿装置，可以在注入式串联变压器与电网之间增加快速开关单元SCR，以治理包括短时中断在内的电压跌落情况，利用直流储能单元和并联侧变换器来实现负荷端在电网电压短时中断时的供电电压稳定。

本实用新型的综合补偿装置，当电网电压未出现短时中断时，快速开关单元SCR保持导通状态；当出现短时中断时，快速开关单元SCR迅速断开，同时并联变换器单元迅速逆变出和电网电压中断前的电压波形来保持负荷端供电电压的稳定，串联变换器此时停止工作。当电网电压恢复时串联变换器恢复工作状态，并联变换器逆变电压和电网电压相同后快速开关单元SCR恢复导通，同时并联变换器切换到电网电压正常时的工作状态。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明，尤其是将装置串联在配电变压器高压侧的方法与本方法本质上是一致的。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本实用新型的保护范围。