混合型动态电压恢复器、电网维护设备和微电网系统的制作方法

1.本发明涉及电能质量治理技术领域，尤其是涉及一种混合型动态电压恢复器、电网维护设备和微电网系统。


背景技术：

2.在电能质量治理领域中，常见有交流动态电压恢复器(dvr)的技术，直流支撑系统装置dc-bank的技术，该两种产品应用在对电网电压要求较高的场合，例如半导体行业生产设备对电网电压比较敏感，超过10毫秒的电网电压异常就可能导致千万元级的损失，dvr和dc-bank就是专门解决此问题而生的，两者的区别是，dvr提供交流电压，适合任何形式的负载，dc-bank提供直流电压，适用于整流型并且内部含有直流母线的负载。
3.dvr的工作原理：当电网正常时，可控硅单元导通，电网通过可控硅单元给负载供电，当电网异常时，可控硅单元断开，由动态电压恢复器的直流储能单元，通过dc/ac变换器输出交流逆变电压，给负载供电，当电网恢复正常时，dc/ac单元停止输出，可控硅单元导通，继续由电网给负载供电，整个过程保证负载连续供电不发生停电故障，所以其适用于任何类型的负载。
4.dc-bank的工作原理：当电网正常时，直流投切单元关闭，由电网直接向负载供电，并通过充电单元为储能单元补充能量备用，当电网异常时，直流投切单元动作，由储能单元向负载内的直流母线提供能量，此时并不需要断开电网和负载，当电网恢复正常时再断开直流投切单元的驱动信号，当储能单元消耗到电压低于电网的整流电压时，直流投切单元自然关断。
5.目前市场是dvr和dc-bank独立并存，但可适用的范围不同，对于客户来讲只能二选一，却没有设备能够兼顾dvr和dc-bank的优点。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于克服上述技术不足，提出一种混合型动态电压恢复器、电网维护设备和微电网系统，解决现有技术中没有设备能够兼顾dvr和dc-bank的优点的技术问题。
7.为达到上述技术目的，第一方面，本发明的技术方案提供一种混合型动态电压恢复器，包括：
8.可控硅投切单元，一端与电网连接，另一端与负载连接，所述可控硅投切单元用于在电网供电异常情况切断所述电网和所述负载之间的连接；
9.dc/ac双向变流单元，第一端口与所述可控硅投切单元和所述负载连接，第二端口与所述负载的直流母线接口连接；
10.储能单元，与所述dc/ac双向变流单元连接，当所述dc/ac双向变流单元为交流模式，所述储能单元通过所述dc/ac双向变流单元输出交流逆变电压由所述第一端口给所述负载供电；当所述dc/ac双向变流单元为直流模式，所述储能单元通过所述dc/ac双向变流
单元输出直流电压由所述第二端口给所述负载供电。
11.与现有技术相比，本发明的有益效果包括：
12.本发明的技术方案提供的混合型动态电压恢复器，在原有逆变电路的基础上重新组合逻辑，实现了两种工作模式的自动切换，既有dvr的适用广的优点，又有dc-bank的电路环节少、可靠性高、效率高的优点。
13.根据本发明的一些实施例，所述dc/ac双向变流单元第二端口与所述负载的直流母线接口之间设置有模式切换装置，通过所述模式切换装置切换所述dc/ac双向变流单元的交流模式和直流模式。
14.根据本发明的一些实施例，所述模式切换装置为开关组件。
15.根据本发明的一些实施例，混合型动态电压恢复器还包括：控制单元，与所述dc/ac双向变流单元连接，所述控制单元用于控制所述dc/ac双向变流单元进行模式切换。
16.根据本发明的一些实施例，所述dc/ac双向变流单元为以下电路的任意之一：
17.t型三电平电路、半桥电路、全桥电路、i型三电平电路和多电平电路。
18.根据本发明的一些实施例，所述可控硅投切单元设置有旁路接触器，所述旁路接触器用于提升所述电网给所述负载的供电效率。
19.第二方面，本发明提供了一种电网维护设备，包括：如第一方面中任意一项所述的混合型动态电压恢复器。
20.第三方面，本发明提供了一种微电网系统，包括：如第一方面中任意一项所述的混合型动态电压恢复器。
21.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
22.本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中摘要附图要与说明书附图的其中一幅完全一致：
23.图1为本发明一个实施例提供的混合型动态电压恢复器的示意图；
24.图2为本发明另一个实施例提供的混合型动态电压恢复器的dc/ac双向变流单元的电路图。
具体实施方式
25.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
26.需要说明的是，虽然在系统示意图中进行了功能模块划分，在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于系统中的模块划分，或流程图中的顺序执行所示出或描述的步骤。说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
27.本发明提供了一种混合型动态电压恢复器，在原有逆变电路的基础上重新组合逻辑，实现了两种工作模式的自动切换，既有dvr的适用广的优点，又有dc-bank的电路环节
少、可靠性高、效率高的优点。
28.下面结合附图，对本发明实施例作进一步阐述。
29.参照图1，图1为本发明一个实施例提供的混合型动态电压恢复器的示意图。
30.在一实施例中，混合型动态电压恢复器包括：可控硅投切单元，一端与电网连接，另一端与负载连接，可控硅投切单元用于在电网供电异常情况切断电网和负载之间的连接；dc/ac双向变流单元，第一端口与可控硅投切单元和负载连接，第二端口与负载的直流母线接口连接；储能单元，与dc/ac双向变流单元连接，当dc/ac双向变流单元为交流模式，储能单元通过dc/ac双向变流单元输出交流逆变电压由第一端口给负载供电；当dc/ac双向变流单元为直流模式，储能单元通过dc/ac双向变流单元输出直流电压由第二端口给负载供电。
31.可以理解的是，混合型动态电压恢复器具有两种工作模式，工作模式1：dvr模式，当电网正常时，可控硅投切单元导通，电网通过可控硅投切单元给负载供电，当电网异常时，可控硅投切单元断开，由动态电压恢复器的储能单元通过dc/ac双向变流单元输出交流逆变电压，给负载断电，当电网恢复正常时，dc/ac双向变流单元停止输出，可控硅投切单元导通，继续由电网给负载供电，整个过程保证负载连续供电不发生停电故障，所以其适用于任何类型的负载。
32.工作模式2：dc-bank模式，当电网正常时，由电网直接向负载供电，并通过dc/ac双向变流单元工作于充电模式，为储能单元补充能量备用，当电网异常时，dc/ac双向变流单元自动切换为直流投切模式，由储能单元向负载内的直流母线提供能量，此时并不需要断开电网和负载，因为负载内有整流装置，可防止储能单元的能量倒灌流入电网，当电网恢复正常时，dc/ac双向变流单元自动切换为充电模式，继续为储能单元补充能量。
33.本实施例提供的混合型动态电压恢复器，在原有逆变电路的基础上重新组合逻辑，实现了两种工作模式的自动切换，既有dvr的适用广的优点，又有dc-bank的电路环节少、可靠性高、效率高的优点。
34.在一实施例中，混合型动态电压恢复器包括：可控硅投切单元，一端与电网连接，另一端与负载连接，可控硅投切单元用于在电网供电异常情况切断电网和负载之间的连接；dc/ac双向变流单元，第一端口与可控硅投切单元和负载连接，第二端口与负载的直流母线接口连接；储能单元，与dc/ac双向变流单元连接，当dc/ac双向变流单元为交流模式，储能单元通过dc/ac双向变流单元输出交流逆变电压由第一端口给负载供电；当dc/ac双向变流单元为直流模式，储能单元通过dc/ac双向变流单元输出直流电压由第二端口给负载供电。dc/ac双向变流单元第二端口与负载的直流母线接口之间设置有模式切换装置，通过模式切换装置切换dc/ac双向变流单元的交流模式和直流模式。
35.在一实施例中，混合型动态电压恢复器包括：可控硅投切单元，一端与电网连接，另一端与负载连接，可控硅投切单元用于在电网供电异常情况切断电网和负载之间的连接；dc/ac双向变流单元，第一端口与可控硅投切单元和负载连接，第二端口与负载的直流母线接口连接；储能单元，与dc/ac双向变流单元连接，当dc/ac双向变流单元为交流模式，储能单元通过dc/ac双向变流单元输出交流逆变电压由第一端口给负载供电；当dc/ac双向变流单元为直流模式，储能单元通过dc/ac双向变流单元输出直流电压由第二端口给负载供电。dc/ac双向变流单元第二端口与负载的直流母线接口之间设置有模式切换装置，通过
模式切换装置切换dc/ac双向变流单元的交流模式和直流模式。模式切换装置为开关组件，开关组件可以灵活切换装置切换dc/ac双向变流单元的交流模式和直流模式，结构简单，实施便捷。
36.在一实施例中，混合型动态电压恢复器包括：可控硅投切单元，一端与电网连接，另一端与负载连接，可控硅投切单元用于在电网供电异常情况切断电网和负载之间的连接；dc/ac双向变流单元，第一端口与可控硅投切单元和负载连接，第二端口与负载的直流母线接口连接；储能单元，与dc/ac双向变流单元连接，当dc/ac双向变流单元为交流模式，储能单元通过dc/ac双向变流单元输出交流逆变电压由第一端口给负载供电；当dc/ac双向变流单元为直流模式，储能单元通过dc/ac双向变流单元输出直流电压由第二端口给负载供电。dc/ac双向变流单元第二端口与负载的直流母线接口之间设置有模式切换装置，通过模式切换装置切换dc/ac双向变流单元的交流模式和直流模式。控制单元，与dc/ac双向变流单元连接，控制单元用于控制dc/ac双向变流单元进行模式切换。
37.参照图2，图2为本发明另一个实施例提供的混合型动态电压恢复器的dc/ac双向变流单元的电路图。
38.在一实施例中，混合型动态电压恢复器包括：可控硅投切单元，一端与电网连接，另一端与负载连接，可控硅投切单元用于在电网供电异常情况切断电网和负载之间的连接；dc/ac双向变流单元，第一端口与可控硅投切单元和负载连接，第二端口与负载的直流母线接口连接；储能单元，与dc/ac双向变流单元连接，当dc/ac双向变流单元为交流模式，储能单元通过dc/ac双向变流单元输出交流逆变电压由第一端口给负载供电；当dc/ac双向变流单元为直流模式，储能单元通过dc/ac双向变流单元输出直流电压由第二端口给负载供电。dc/ac双向变流单元第二端口与负载的直流母线接口之间设置有模式切换装置，通过模式切换装置切换dc/ac双向变流单元的交流模式和直流模式。dc/ac双向变流单元为以下电路的任意之一：t型三电平电路、半桥电路、全桥电路、i型三电平电路和多电平电路。
39.本实施例中以t型三电平电路为示意，储能单元dc+接于储能单元的正极，储能单元dc-接于储能单元的负极，负载直流母线dc+接于负载直流母线的正极，负载直流母线dc-接于负载直流母线的负极，开关s接到桥臂a点和b点(并不限于接到a、b、c中的任意两点，且任意顺序)，以及负载的正负极。当工作于dvr模式时，s断开，逆变电路工作于双向变流模式；当工作于直流投切模式时，s闭合，逆变电路不再工作于逆变模式(此处仅以接到a、b两点举例阐述原理)，当检测到s右侧端口极性，闭合igbt u1和v4，储能单元通过u1、v4、s向负载供电。
40.在一实施例中，混合型动态电压恢复器包括：可控硅投切单元，一端与电网连接，另一端与负载连接，可控硅投切单元用于在电网供电异常情况切断电网和负载之间的连接；dc/ac双向变流单元，第一端口与可控硅投切单元和负载连接，第二端口与负载的直流母线接口连接；储能单元，与dc/ac双向变流单元连接，当dc/ac双向变流单元为交流模式，储能单元通过dc/ac双向变流单元输出交流逆变电压由第一端口给负载供电；当dc/ac双向变流单元为直流模式，储能单元通过dc/ac双向变流单元输出直流电压由第二端口给负载供电。可控硅投切单元设置有旁路接触器，旁路接触器用于提升电网给负载的供电效率。
41.本发明还提供了一种电网维护设备，包括：如上述的混合型动态电压恢复器。
42.本发明还提供了一种微电网系统，包括：如上述的混合型动态电压恢复器。
43.以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。
44.本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。某些物理组件或所有物理组件可以被实施为由处理器，如中央处理器、数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于ram、rom、eeprom、闪存或其他存储器技术、cd-rom、数字多功能盘(dvd)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。
45.以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本发明权利要求所限定的范围内。
46.以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。