一种限流型动态电压恢复器及其不间断供电方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及到电能质量管理方法领域，尤其涉及一种限流型动态电压恢复器及其不间断供电方法。
【背景技术】
[0002]随着科学技术的发展，社会对电力的需求也越来越大，对电能质量的要求也越来越高。大量的统计数据表明，电压跌落是发生频率最高、影响最严重、造成经济损失最大的一类动态电能质量问题。电压跌落对设备造成最直接的影响就是由于电压较额定电压低，当跌落持续时间较长时，设备得不到足够的能量而无法正常工作；电压跌落同时会引起一些保护继电器动作，直接将设备退出运行；对于大多数微机及微电子控制设备，电压跌落的恢复过程，会引起微机的重新启动。另一方面，随着电力系统规模不断增大，结构也日益复杂，导致电力系统短路容量增加，一旦发生短路将危机电气设备及人身安全，严重时还会破坏整个系统的正常运行，因此在电力系统中发展并应用有效的短路限流技术是解决短路容量增大问题的关键。
[0003]动态电压恢复器(DVR)被认为是目前解决电压跌落问题最经济、最有效的电力装置，国内外对DVR也进行了较多的研宄。但现有技术存在以下缺点:(I)现有的动态电压恢复器不具有短路限流功能，应用范围有限，无法充分保障电网的安全运行；(2)现有的动态电压恢复器在投入与退出过程中大多采用机械旁路开关，由于动作时间长，一般动作时间为上百毫秒，会对负载的连续供电造成影响；(3)现有的短路故障限流器功能单一，成本较高，在非短路故障工况下装置的使用率低，装置的性价比不高。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题就在于:针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种既能在电网电压跌落时进行电压动态补偿，又能在电网发生短路故障时实现对短路故障电流进行限流的限流型动态电压恢复器。
[0005]本发明进一步提供了一种在基于上述限流型动态电压恢复器在投入与退出电网时，能够保障电网正常供电的不间断供电方法。
[0006]为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为:一种限流型动态电压恢复器，包括变流器、A相串联变压器、B相串联变压器和C相串联变压器；所述A相串联变压器的原边侧输入端与电源的A相连接，所述A相串联变压器的原边侧输出端与负载连接；所述B相串联变压器的原边侧输入端与电源的B相连接，所述B相串联变压器的原边侧输出端与负载连接；所述C相串联变压器的原边侧输入端与电源的C相连接，所述C相串联变压器的原边侧输出端与负载连接；所述变流器输出端分为A、B、C三相，其中A相输出端与所述A相串联变压器的副边侧串联，B相输出端与所述B相串联变压器的副边侧串联，C相输出端与所述C相串联变压器副边侧串联。
[0007]作为本发明的进一步改进，所述变流器包括三个单相变流器；每个所述单相变流器包括功率单元、输出接触器、限流单元、滤波电感、滤波电容、电流互感器和逆变电压互感器；所述功率模块包括一个或多个输出端级联连接的多个功率单元，所述功率单元的直流侧端连接到直流电源，所述功率模块的输出端分别连接输出接触器的上输入端和输出接触器的下输入端；所述输出接触器的上输出端分为两路，一路与限流单元输入端连接，一路与滤波电感连接，输出接触器的下输出端与限流单元输出端连接，并作为单相变流器的输出端；所述滤波电感的输入端与输出接触器的上输出端连接，输出端与电流互感器的输入端连接；所述电流互感器的输出端作为单相变流器的输出端；所述滤波电容的一端与滤波电感的输出端连接，另一端与输出接触器的下输出端连接；所述逆变电压互感器并联在单相变流器的输出端之间。
[0008]所述限流单元包括限流电抗器和限流阀组，所述限流电抗器与限流阀组串联；所述限流阀组包括多个串联的晶闸管组，每个所述晶闸管组包括两个反向并联的晶闸管。
[0009]所述功率单元包括由四个电力电子开关与四个反并联二极管组成的H桥结构，所述H桥结构并联有直流侧储能电容和直流均压电阻。
[0010]作为以上技术方案的进一步改进，还包括输入断路器、旁路断路器和输出断路器；所述输入断路器分为A、B、C三相，所述输入断路器的输入端分别与电源的A相、B相、C相连接，所述输入断路器的输出端分别与A相串联变压器原边侧输入端、B相串联变压器原边侧输入端、C相串联变压器原边侧输入端连接；所述输出断路器分为A、B、C三相，所述输出断路器的输入端分别与A相串联变压器原边侧输出端、B相串联变压器原边侧输出端、C相串联变压器原边侧输出端连接，所述输出断路器的输出端分别与负载连接；所述旁路断路器分为A、B、C三相，所述旁路断路器的输入端分别与输入断路器输入端对应相并联，所述旁路断路器的输出端分别与输出断路器输出端对应相并联。
[0011]一种基于上述限流型动态电压恢复器的不间断供电方法，包括IGBT旁路工作模式、晶闸管续流工作模式和机械开关旁路工作模式三种工作模式；所述IGBT旁路工作模式:旁路断路器处于分闸状态，输入断路器和输出断路器处于合闸状态，变流器功率单元触发导通，限流阀组封锁脉冲，输出接触器处于合闸状态，当电网供电电压发生跌落时，变流器进行电压补偿，通过输入断路器、变流器中旁路IGBT、输出断路器向负载供电；所述晶闸管续流工作模式:旁路断路器处于分闸状态，输入断路器和输出断路器处于合闸状态，变流器功率单元封锁脉冲，限流阀组触发导通，输出接触器处于分闸状态，电网通过输入断路器、变流器中限流阀组、输出断路器向负载供电；所述机械开关旁路工作模式:旁路断路器处于合闸状态，输入断路器和输出断路器处于分闸状态，变流器功率单元封锁脉冲，限流阀组封锁脉冲，电网通过旁路断路器向负载供电。
[0012]作为本发明的进一步改进，采用短路故障限流与电压补偿的协调控制机制，具体包括如下步骤:
[0013]S1.实时检测三相负载电压值和三相负载电流值，判断是否有故障发生；
[0014]S2.当判定电路发生非短路故障或单相接地故障时，跳转到步骤S3 ;当判定电路发生两相间短路故障或两相接地故障时，跳转到步骤S4 ;当判定电路发生三相短路故障或三相接地故障时，跳转到步骤S4 ；
[0015]S3.限流型动态电压恢复器对负载进行电压补偿；
[0016]S4.限流型动态电压恢复器立即封锁故障相逆变脉冲，同时发生故障相限流阀组导通使能指令，在故障相的功率单元输出电压处于峰值时触发故障相限流阀组，进入晶闸管续流工作模式，等待上级开关继保装置保护动作完成。
[0017]作为本发明的进一步改进，还包括动态电压恢复器投入不间断供电过程；所述动态电压恢复器投入不间断供电过程的具体步骤包括:
[0018]Sll.输入断路器合闸，输出断路器合闸，旁路断路器分闸；
[0019]S12.变流器限流阀组封锁脉冲，输出接触器合闸，触发功率单元处于IGBT旁路工作模式；
[0020]S13.检测动态电压恢复器所有开关状态是否正常，正常则执行步骤S14，不正常则跳转到步骤S12 ;
[0021]S14.触发功率单元IGBT脉冲，启动动态电压恢复器，完成装置投入不间断供电过程。
[0022]作为本发明的进一步改进，还包括动态电压恢复器退出不间断供电过程；
[0023]所述动态电压恢复器退出不间断供电过程的具体步骤包括:
[0024]S21.动态电压恢复器停机，变流器功率单元脉冲封锁，触发功率单元处于IGBT旁路工作模式；
[0025]S22.变流器限流阀组触发导通，输出接触器分闸，进入晶闸管续流工作模式；
[0026]S23.旁路断路器合闸，输入断路器和输出断路器分闸，进入机械开关旁路工作模式；
[0027]S24.检测动态电压恢复器所有开关状态是否正常的步骤，正常则执行步骤S25，不正常则跳转到步骤S23 ;
[0028]S25.完成动态电压恢复器退出不间断供电过程。
[0029]与现有技术相比，本发明的优点在于:
[0030]1、本发明提供了一种限流型动态电压恢复器，兼具电压补偿与短路故障限流两大功能，采用串联连接方式接入电网与负载之间，在电网电压跌落时能够对电压进行动态补偿，在电网短路工况下能够对短路故障电流进行限制，增强了电网的安全性与可靠性。同时，本发明全面覆盖了电网短路故障工况与非短路故障工况下的装置使用范围，极大的