基于AC-AC变换器的配电网分布式柔性调压拓扑结构的制作方法

本发明涉及配电网运行配电调压技术领域，具体涉及一种基于新型直接ac-ac变换器的配电网分布式柔性调压拓扑结构。

背景技术：

随着国民经济的快速发展，负荷增长迅速，配电网的电压跌落与电压突升等造成的配电网电能质量变差问题日益突出。电压的跌落与突升会影响用户用电设备的正常工作，尤其工业过程控制、精密仪器以及计算机系统等敏感负荷的安全稳定运行。虽然配电网电压质量问题受到了很大的重视，但是当前在配电网调压的实际应用中，通过无功补偿装置和变压器分接头调压具有电压调节范围有限、适应性差、灵敏度低等问题，无法满足电压实时跟踪补偿的要求，对一些精密仪器、敏感设备并不适用；动态电压调节器虽然可以实现对用电设备电压实时调控的功能，但电压调节范围有限，也做不到深度、长时的电压调节，并且直流储能单元的存在增大了设备体积和成本。基于此，有必要针对目前配电网电压跌落或者突升造成的电能质量问题，提供一种新型的、实用的、高效的、精确稳定的低压配电网电压调控装置。

技术实现要素：

针对现有技术的缺点，本发明提出一种基于新型直接ac-ac变换器的配电网分布式柔性调压拓扑结构。其调压范围大、精度高，并且在不改变现有配电网网架结构的情况下，就可以达到调节配电网电压跌落或者突升的目的，从而保证用户端电压的合格率，提高供电质量。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种基于新型直接ac-ac变换器的配电网分布式柔性调压拓扑结构，包括：工频双分裂变压器，双降压/升压型ac-ac变换器模块,l、c滤波器,旁路开关s。其特征在于，将工频双分裂变压器与2个双降压/升压型ac-ac变换器模块采取串联相耦合的方式，实现了双极性电压ac到ac的单级功率变换。此外，将其串联接入电网，并不改变现有的网架结构，既能够补偿电压的跌落也能够补偿电压的突升。另外，由于采用了双降压/升压型ac-ac变换器模块，无需再采用双向开关，解决了传统ac-ac变换器的换流问题。

本发明具有以下有益效果：

（1）本发明所提出的一种基于新型直接ac-ac变换器的配电网分布式柔性调压拓扑结构，可以实现双极性电压ac到ac的单级功率变换，变换效率高。并且直接ac到ac的变换省去了中间的直流环节，装置的体积和成本都会大大降低。

（2）基于本发明所提拓扑结构的调压装置串联接入电网，并不改变现有的配电网网架结构，既能够补偿电压的跌落也能够补偿电压的突升，实现配电电压调控的目的。此外，所提调压装置调压范围大、精度高，并且能够做到深度、长时的调节电压。

（3）本发明由于采用了双降压/升压型ac-ac变换器模块，有效解决了传统ac-ac变换器的换流问题，甚至当输入电压或者电流有很大的畸变时，所提调压装置仍能可靠稳定的运行，不会发生换流的问题。此外，双降压/升压型ac-ac变换器输入侧的电容不需要进行电压的平衡控制，降低了变换器控制的复杂程度。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

具体实施方式

如图所示，工频双分裂变压器一方面起到电气隔离的作用，另一方面可以为双降压/升压型ac-ac变换器模块提供输入电压，其中所述工频双分裂变压器高压侧与配电网的某一单相并联连接，低压侧两个绕组分别与双降压/升压型ac-ac变换器模块连接，并且低压侧两个绕组的同名端位置不同，因此工频双分裂变压器可以为双降压/升压型ac-ac变换器模块提供极性不同的输入电压，其中所述工频双分裂变压器的变比为n1：n2：n3。

所述双降压/升压型ac-ac变换器模块采用新型拓扑结构，解决了传统ac-ac变换器的换流问题，即使输入电压或电流谐波含量大、畸变大也能保证安全可靠的运行。所述2个双降压/升压型ac-ac变换器模块的一端分别与双分裂变压器低压侧两个绕组相连接，另一端通过串联的方式将两个模块连接在一起，2个模块的输出端与l、c滤波器连接然后串联接入电网。

可以将本发明扩展到三相调压，每一相单独串联接入本发明的分布式柔性调压装置，三相调压装置相与相之间互不干扰，独立工作，每一相都可以调节电压的跌落或者突升，从而实现整个配电网的分布式柔性调压，保证用户侧电压质量和电压合格率。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种基于新型直接AC‑AC变换器的配电网分布式柔性调压拓扑结构，其包括：工频双分裂变压器，双降压/升压型AC‑AC变换器模块，L、C滤波器，旁路开关S。所述双分裂变压器与配电网某一单相并联连接，为2个双降压/升压型AC‑AC变换器模块提供输入电压。所述双降压/升压型AC‑AC变换器模块与工频双分裂变压器采取串联相耦合的方式，实现了双极性电压AC到AC的单级功率变换。此外，由于采用了双降压/升压型AC‑AC变换器模块，无需采用双向的开关，解决了传统AC‑AC变换器的换流问题。所述L、C滤波器用于滤除由双降压/升压型AC‑AC变换器模块产生的高频谐波成分，保证输出电压的质量。

技术研发人员：冯喜强
受保护的技术使用者：国网辽宁省电力有限公司沈阳供电公司;国家电网公司;东北电力大学
技术研发日：2017.12.05
技术公布日：2019.06.11