具有短路限流功能的电能质量综合治理装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电能质量治理技术领域，尤其涉及一种具有短路限流功能的电能质量综合治理装置。
【背景技术】
[0002]随着电力系统规模的不断增大、以及结构的日益复杂，电力系统中短路容量也随之增大，而一旦发生短路故障则将危及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。另外，由于大量波动性和非线性负载的使用会产生电压波动、谐波电压、谐波电流、无功电流以及三相不平衡等电能质量问题，这些电能质量问题均可能引起设备故障造成巨大损失或生产过程的中断。
[0003]目前通常是通过接入电力电子设备对电网电压进行电能质量综合治理，例如通过动态电压恢复器DVR (Dynamic Voltage Regulator)或统一电能质量控制器UPQC (Unif iedPower Quality Condit1ner)，但该类电能质量治理装置的功能单一，在出现短路故障时不能够进行短路限流，因而存在短路故障隐患，容易造成设备故障，其应用范围有限。若采用另外接入短路故障限流器来解决短路限流问题，一方面成本较高，另一方面，由于在非短路故障工况下短路故障限流器并不投入使用，因而设备的使用率低、性价比不高。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型要解决的技术问题就在于:针对现有技术存在的技术问题，本实用新型提供一种结构简单、所需成本低、使用率及效率高、能够实现分相的多种电能质量综合治理功能，同时实现分相的短路故障限流的具有短路限流功能的电能质量综合治理装置。
[0005]为解决上述技术问题，本实用新型提出的技术方案为:
[0006]一种具有短路限流功能的电能质量综合治理装置，包括与接入电网的三相电分别对应连接的三个单相变流续流组件，每个所述单相变流续流组件均包括用于将接入电压依次进行整流、逆变变换的单相变流模块以及用于启动时执行续流的单相短路续流模块，所述单相变流模块的一端连接电网，另一端通过输出接触器连接所述单相短路续流模块；所述单相短路续流模块根据对应相的短路故障状态启动。
[0007]作为本实用新型装置的进一步改进:所述单相短路续流模块包括串联连接的续流电抗器以及TSR晶闸管阀组，通过在发生短路故障时控制所述TSR晶闸管阀组执行续流。
[0008]作为本实用新型装置的进一步改进:所述单相变流模块包括单相多重整流子模块以及逆变子模块，所述单相多重整流子模块包括单相多绕组变压器以及与所述单相多绕组变压器的各个副边绕组分别对应连接的多个整流单元，所述逆变子模块包括多个相互级联的逆变单元，每个所述逆变单元与一个所述整流单元对应连接。
[0009]作为本实用新型装置的进一步改进:所述单相多重整流子模块与电网之间采用三角形接法连接。
[0010]作为本实用新型装置的进一步改进:所述整流单元、逆变单元均包括功率单元以及控制电路，所述功率单元包括并联连接的H桥变换器、储能电容C以及直流均压电阻R，所述H桥变换器包括四个变换单元，每个变换单元均包括一个IGBT开关器件和一个二极管；所述整流单元与对应连接的逆变单元的功率单元之间共用直流电源。
[0011]作为本实用新型装置的进一步改进:每个所述单相变流续流组件的输入端设有一个软充电模块，所述软充电模块包括并联连接的充电电阻以及充电电阻旁路接触器；所述软充电模块包括并联连接的充电电阻以及充电电阻旁路接触器。
[0012]与现有技术相比，本实用新型具有短路限流功能的电能质量综合治理装置的优点在于:
[0013]I)本实用新型具有短路限流功能的电能质量综合治理装置，通过三个单相变流续流组件对电网三相电压进行单相变流以及单相续流，可以实现对电网的分相电压补偿、三相电压不平衡治理等功能，同时可以在检测到短路故障时控制实现故障相的续流，从而在实现电能质量的综合治理同时具有短路保护功能，电路结构简单且易于进行控制；
[0014]2)本实用新型具有短路限流功能的电能质量综合治理装置中，单相短路限流模块进一步的采用串联的续流电抗器以及TSR晶闸管阀组，通过控制TSR晶闸管阀组可以实现单相TSR限流，续流电路结构简单且易于实现续流控制；
[0015]3)本实用新型具有短路限流功能的电能质量综合治理装置中，单相变流模块进一步的在整流侧采用单相多重化整流结构，以及在逆变侧采用单相级联的高压输出结构，能够有效改善电压输出等级以及输出特性，从而可以在整流侧实现谐波电流和无功电流的双补偿，同时在逆变侧对三个单相输出实现分相电压补偿、谐波电压、动态电压、三相电压幅值不平衡治理等功能，实现负荷的优质供电。
【附图说明】
[0016]图1是本实施例具有短路限流功能的电能质量综合治理装置的结构示意图。
[0017]图2是本实施例中功率单元的电路结构示意图。
[0018]图3是本实用新型电能质量综合治理装置在具体实施例的一次系统结构示意图。
[0019]图4是本实施例电能质量综合治理装置的实现原理示意图。
[0020]图例说明:1、单相变流模块；11、单相多重整流子模块；111、单相多绕组变压器；112、整流单元；12、逆变子模块；121、逆变单元；2、单相短路续流模块；3、软充电模块；4、输出滤波电路。
【具体实施方式】
[0021]以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本实用新型作进一步描述，但并不因此而限制本实用新型的保护范围。
[0022]如图1所示，本实施例具有短路限流功能的电能质量综合治理装置，包括与接入电网的三相电分别对应连接的三个单相变流续流组件，每个单相变流续流组件均包括用于启动时将接入电压依次进行整流、逆变变换的单相变流模块I以及用于启动时执行续流的单相短路续流模块2，单相变流模块I的一端连接电网，另一端通过输出接触器连接所述单相短路续流模块2 ;单相短路续流模块2根据对应相的短路故障状态启动。
[0023]本实施例首先断开单相短路续流模块2，启动三个单相变流模块I分别接入电网的三相电依次进行整流、逆变变换的能量变换，输出给负载进行供电；当存在短路故障时，则将故障相对应的单相变流模块I的逆变变换进行封锁以执行限流，同时启动单相短路续流模块2执行续流。通过三个单相变流续流组件对电网三相电压进行单相变流以及单相续流，可以实现对电网的分相电压补偿、三相电压不平衡治理等功能，同时可以在检测到短路故障时控制实现故障相的续流，从而在实现电能质量的综合治理同时具有短路保护功能，电路结构简单且易于进行控制。
[0024]本实施例中，单相短路续流模块2包括串联连接的续流电抗器以及TSR(Thyristor Switched Reactor)晶闸管阀组，通过在发生短路故障时控制TSR晶闸管阀组执行续流。采用单相TSR限流的模式实现短路限流功能，续流电路结构简单且续流的控制方法简单，易于实现控制。参见图1，本实施例三个单相短路续流模块2分别包括对应三相电的A、B、C相限流模块，A、B、C相续流模块由续流电抗器L2和TSR晶闸管阀组串联组成，A、B、C相续流模块的一端通过输出接触器KMa?KMc与对应的单相变流模块I的输出端连接，另一端分别通过输出端口(U1、U2)、(V1，V2)、(W1，W2)连接至负载。在电网的某相电发生短路故障发生时，控制投入TSR晶闸管阀组进行短路电流的续流进行短路保护。
[0025]本实施例中，单相变流模块I包括单相多重整流子模块11以及逆变子模块12，单相多重整流子模块11包括单相多绕组变压器111以及与单相多绕组变压器111的各个副边绕组分别对应连接的多个整流单元112，逆变子模块12包括多个相互级联的逆变单元121，每个逆变单元121与一个整流单元112对应连接。单相多重整流子模块11与电网之间采用三角形接法连接。每个单相变流模块I通过一个单相多重化设计的单相多绕组变压器111将电网侧的高压变换成二次侧的多组低电压，通过与二次侧副边绕组并联的多个整流单元112对降压得到的多组低电压进行整流，从而在整流侧实现单相多重化整流。
[0026]本实施例中，每个单相变流续流组件的输入端设有一个软充电模块3，软充电模块3包括并联连接的充电电阻以及充电电阻旁路接触器；软充电模块3包括并联连接的充电电阻以及充电电阻旁路接触器。
[0027]参见图1，本实施例电能质量综合治理装置包括分别对应电网A、B、C三相电的A、B、C相变流模块，A、B、C相变流模块分别通过并联连接的单相多绕组变压器Tal、TbU Tcl接入电网的三相电，单相多绕组变压器Tal、Tbl、Tcl的一次高压侧(A/X，B/Y，C/Z)分别通过软充电模块3、三相隔离开关QSl与三相输入端Al、B1、Cl连接，其中软充电模块3包括并联连接的充电电阻(Ra、Rb、Re)以及三相充电电阻旁路接触器KMl。单相多绕组变压器Tal、Tbl、Tcl采用单相多重化设计，二次侧各副边绕组相互独立，每个副边分别通过一个电抗器与