一种单相动态电压调节器的制作方法

1.本实用新型涉及电力电子技术领域，具体涉及一种单相动态电压调节器。


背景技术：

2.目前，动态电压调节器主要以三相电压几十千瓦大功率模式为主。这种三相大功率动态电压调节器主要基于大功率负载使用，体积较大，而且成本很高。而现实中，真正受到电网故障问题威胁的主要是控制回路，控制回路的功率只要几百瓦，用几十千瓦大功率的设备来保护几百瓦的负载，显然有点不经济也不合理。
3.而且，半导体开关器件的切换时间虽然远比继电器等电磁开关小很多，但是面对一些重要的负载，对电网断电时间要求很高，不到5毫秒的断电时间都可能让控制系统出现故障。因此纯粹依靠半导体开关器件本身进行功率切换时间上还是不能完美解决问题。
4.为了解决上述问题，我们设计了一款基于新技术的单相动态电压调节器。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于，提供一种单相动态电压调节器，以克服现有产品技术所存在的上述缺点和不足。
6.一种单相动态电压调节器，包括：基板和电容板，所述基板包括：交流输入接线端子、交流输出接线端子、基板直流接插端子、静态开关、旁路继电器、预充电电路、lrc滤波电路、双向变换开关和控制回路，所述交流输入接线端子与交流电网输入端连接，所述交流输出接线端子与负载连接，所述基板直流接插端子与电容板连接，所述静态开关由两个反接igbt组成，所述静态开关的一端与交流电网输入端连接，所述静态开关的另一端与负载连接，所述旁路继电器的一端与交流电网输入端连接，所述旁路继电器的另一端连接负载，所述预充电电路包括：预充电电阻和继电器，所述预充电电路一端与交流电网输入端连接，所述预充电电路另一端与lrc滤波电路连接，所述lrc滤波电路包括：电感、电容和电阻，所述lrc滤波电路一端与预充电电路连接，所述lrc滤波电路另一端与双向变换开关连接，所述双向变换开关由4个igbt和支撑电容放电电阻组成的两相全控变换电路，所述双向变换开关的一端与lrc滤波电路连接，所述双向变换开关的另一端与基板直流接插端子连接，所述控制回路通过电压采样回路、电流采样回路与交流输入接线端子、交流输出接线端子、基板直流接插端子连接，所述控制回路通过io信号回路与旁路继电器、预充电电路连接，所述控制回路通过驱动控制回路与静态开关、双向变换开关连接。
7.其中，所述lrc滤波电路包括：第一电感、第二电感、并联电容和并联rc回路，所述第一电感和第二电感与每相电路串联，并联电容和并联rc回路并联连接。
8.进一步，所述电容板包括：储能电容组和电容板直流接插端子，所述储能电容组和电容板直流接插端子连接，所述电容板直流接插端子与基板直流接插端子连接。
9.本实用新型的有益效果：
10.本实用新型对动态电压调节器进行pcb板集成式处理，简化电路结构，优化控制原
理，实现了小功率单相动态电压补偿功能。该技术通过控制实现最小电压损失，解决单相小功率动态电压补偿问题，提高动态电压调节的实用性及可靠性。
附图说明：
11.图1为本实用新型的电气原理示意图。
12.图2为本实用新型新增优化算法后的控制算法的实现方法流程图
13.图3为传统调节器中lrc滤波电路的电路结构图。
14.图4为本实用新型的lrc滤波电路的电路结构图。
15.图5为本实用新型的优化算法逻辑原理示意图。
16.附图标记：
17.基板100、交流输入接线端子110、交流输出接线端子120、基板直流接插端子130、静态开关140、旁路继电器150、预充电电路160。
18.lrc滤波电路170、第一电感171、第二电感172、并联电容173和并联rc回路174。
19.双向变换开关180、控制回路190、电容板200、储能电容组210和电容板直流接插端子220。
具体实施方式
20.以下结合具体实施例，对本实用新型作进步说明。应理解，以下实施例仅用于说明本实用新型而非用于限定本实用新型的范围。
21.图1为本实用新型的电气原理示意图。图2为本实用新型新增优化算法后的控制算法的实现方法流程图。图3为传统调节器中lrc滤波电路的电路结构图。图4为本实用新型的lrc滤波电路的电路结构图。图5为本实用新型的优化算法逻辑原理示意图。
22.实施例1
23.如图1～图5所示，一种单相动态电压调节器，包括：基板100和电容板200，基板100包括：交流输入接线端子110、交流输出接线端子120、基板直流接插端子130、静态开关140、旁路继电器150、预充电电路160、lrc滤波电路170、双向变换开关180和控制回路190，交流输入接线端子110与交流电网输入端连接，交流输出接线端子120与负载连接，基板直流接插端子130与电容板200连接，静态开关140由两个反接igbt组成，静态开关140的一端与交流电网输入端连接，静态开关140的另一端与负载连接，旁路继电器150的一端与交流电网输入端连接，旁路继电器150的另一端连接负载，预充电电路160包括：预充电电阻和继电器，预充电电路160一端与交流电网输入端连接，预充电电路160另一端与lrc滤波电路170连接，lrc滤波电路170包括：电感、电容和电阻，lrc滤波电路170一端与预充电电路160连接，lrc滤波电路170另一端与双向变换开关180连接，双向变换开关180由4个igbt和支撑电容放电电阻组成的两相全控变换电路，双向变换开关180的一端与lrc滤波电路170连接，双向变换开关180的另一端与基板直流接插端子130连接，控制回路190通过电压采样回路、电流采样回路与交流输入接线端子110、交流输出接线端子120、基板直流接插端子130连接，控制回路190通过io信号回路与旁路继电器150、预充电电路160连接，控制回路190通过驱动控制回路与静态开关140、双向变换开关180连接。
24.其中，lrc滤波电路170包括：第一电感171、第二电感172、并联电容173和并联rc回
路174，第一电感171和第二电感172与每相电路串联，并联电容173和并联rc回路174并联连接。
25.电容板200包括：储能电容组210和电容板直流接插端子220，储能电容组210和电容板直流接插端子220连接，电容板直流接插端子220与基板直流接插端子130连接。
26.从背景技术我们得知，目前的三相大功率动态电压调节器用到很多需要重点保护的控制系统，功率是浪费的，即使用功率更低的零件也不会影响效果。而传统的三相大功率动态电压调节器，体积大功率大，且功率大多数是浪费行为。一般的三相大功率动态电压调节器，长*宽*高约为600mm*800mm*1690mm，功率一般都是几十千瓦，重量几百千克。而本实用新型长*宽*高约为300mm*300mm*88mm，功率1千瓦，重量10千克。可见本实用新型无论是从体积、重量还是功率上都明显的是传统调节器的缩小版。
27.而在一些场合，比如需要重点保护的控制系统，他受到场地的限定，同时也无法承担高功率，同时高功率的成本也无法接受，因此传统的三相大功率动态电压调节器在这些情况下就无法适用。因此本实用新型为了在这些场合能够适用，在传统三相大功率动态电压调节器的基础上，减小体积重量，降低功率，同时依然保持原有的功能特点，是本实用新型的核心。在基础结构上本实用新型没有变化，这也保证了基础功能并不会受到影响。在结构上主要体现在连接方式变化，传统的三相大功率动态电压调节器的元器件因为个体非常大，所以元器件采用直接连接，本实用新型缩小后整体元器件采用功率更低的小型化元器件，可以集成到pcb板上，直接采用pcb板进行连接。具体就是整套设备只有：基板100和电容板200两块pcb板组成。
28.另一方面这些场合除了遇到安装空间问题外，遇到的最大技术问题就是整体设备对电压非常敏感，其解决问题的方案就是本实用新型的技术特征。也就是优化了电气原理和算法，降低切换过程中电压损失，确保切换过程中稳定可靠。具体为：优化了电气原理，当电网侧电压发生故障时，设备中静态开关断开，通过设备给负载供电，优化后的lrc滤波电路中的并联电容可以延缓电压快速下降。传统的lrc滤波电路，为了更好的滤除纹波，滤波电路通常由l1、l2两个串联在每相电路中的电感、并联lc回路c1和l3组成、并联rc回路c2和r2组成组成。而本实用新型优化后的lrc滤波电路由l1、l2两个串联在每相电路中的电感、并联电容、并联rc回路c2和r2组成组成。通过算法控制，对开关器件的输出纹波进行抑制，滤波回路可以不使用lc滤波回路而改成并联电容滤波。并联电容相比lc回路可以实现短时内的更大容量电能支撑。
29.另一个优化是对算法进行了优化，电网恢复正常时，静态开关140被控制在电压过零点合上，确保电压损失最小，在响应时间范围内确保电压稳定可靠切换到由电网供电。同样的中断时间δt，一个周期内，电压过零点的时候出现电压中断电压损失最小，即电压有效值最大。而通常情况下，动态电压调节器都是电压一恢复就切换，切换点不一定在电压过零点，损失的电压相对较大。
30.以上对本实用新型的具体实施方式进行了说明，但本实用新型并不以此为限，只要不脱离本实用新型的宗旨，本实用新型还可以有各种变化。