一种提高水电厂故障监测可靠性的供能转换装置的制作方法

1.本实用新型涉及供能转换技术领域，尤其涉及一种提高水电厂故障监测可靠性的供能转换装置。


背景技术：

2.随着水电厂中监测设备的不断增加，为了保证监测设备的供能可靠性，对通过变流器后输出电流的质量提出了更高的要求，更高的控制精度、更快的动态响应以及低开关频率条件下的控制。目前常见的变流器结构有不可控整流、升压斩波和电压源型逆变器组成的变流器和背靠背电压源型pwm变流器两种。前者存在发电机的输出电流谐波含量大、功率因数低、机组的转矩脉动大等缺点，多见于中小功率场合。而后者虽然发电机的输出功率因数较高，但数量较多的功率开关器件不仅增加了成本，还影响供能可靠性。


技术实现要素：

3.本实用新型要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种提高水电厂故障监测可靠性的供能转换装置，以解决现有转换装置存在较高的功耗问题。
4.为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：一种提高水电厂故障监测可靠性的供能转换装置，包括设置在发电机侧的整流器和监测侧的改进型z源逆变器；发电机的定子输出的电流经过整流器和改进型z源逆变器后送入监测设备，实现电流的变化；
5.所述改进型z源逆变器的电路结构由z源阻抗网络和传统的三相电压源逆变器组成；所述z源阻抗网络包括5个电感l
1-l5，2个电容c1、c2和10个二极管d
1-d
10
；其中，二极管d1、d2共阴极连接，d2、d3共阳极连接，l1与d1并联，l2与d3并联，d4、d5串联，d5、d6共阴极连接，d6、d7共阳极连接，d8、d9共阴极连接，d9、d
10
共阳极连接；电容c1两端分别连接二极管d1的阳极，二极管d4的阴极；电容c2两端分别连接二极管d4的阳极，二极管d
10
的阴极；
6.二极管d1、d2、d3和电感l1、l2组成的电桥与电容c1并联构成支路1；
7.二极管d8、d9、d
10
和电感l4、l5组成的电桥与二极管d5、d6、d7和电感l3组成另一个新电桥，再与电容c2并联构成支路2；
8.支路1的一端连接电源正极，另一端通过作为桥臂的二极管d4连接支路2的一端，支路2的另一端与传统的三相电压源逆变器的一端连接，传统的三相电压源逆变器的另一端与电源负极连接。
9.优选地，所述改进型z源逆变器在直通状态下，二极管d1、d3、d4、d6和d9导通，随着电感能量的累积，二极管d2、d5、d7、d8和d
10
关断，电感l1、l2成为并联状态，由电容c2和电源共同充电；电感l3、l4、l5串联，由电容c1和电源共同充电；
10.在非直通状态下，z源逆变器等效为直流源；在这个过程中，电感电流逐渐下降，导致电感的电势极性反转，使得二极管d1、d3、d4、d6和d9关断，二极管d2、d5、d7、d8和d
10
导通；电感l1和l2成为串联状态，并共同向电容c1和负载供电，电感l3、l4、l5成为并联状态，并向电容c2和负载供电。
11.采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本实用新型提供的一种提高水电厂故障监督可靠性的供能装置，采用改进型z源逆变器，提高了电能的转换效率；转化后电流质量良好，具有更可靠的工作特性。
附图说明
12.图1为本实用新型实施例提供的改进型z源逆变器的电路结构图。
具体实施方式
13.下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
14.本实施例中，一种提高水电厂故障监测可靠性的供能转换装置，包括设置在发电机侧的整流器和监测侧的改进型z源逆变电路；电流由发电机的定子输出的电流经过整流器和改进型z源逆变器后送入监测设备，实现电流的变化；
15.改进型z源逆变器的电路结构如图1所示，由z源阻抗网络和传统的三相电压源逆变器组成；
16.所述z源阻抗网络包括5个电感l
1-l5，2个电容c1、c2和10个二极管d
1-d
10
；其中，二极管d1、d2共阴极连接，d2、d3共阳极连接，l1与d1并联，l2与d3并联，d4、d5串联，d5、d6共阴极连接，d6、d7共阳极连接，d8、d9共阴极连接，d9、d
10
共阳极连接；电容c1两端分别连接二极管d1的阳极，二极管d4的阴极；电容c2两端分别连接二极管d4的阳极，二极管d
10
的阴极；
17.二极管d1、d2、d3和电感l1、l2组成的电桥与电容c1并联构成支路1；
18.二极管d8、d9、d
10
和电感l4、l5组成的电桥与二极管d5、d6、d7和电感l3组成另一个新电桥，再与电容c2并联构成支路2；
19.支路1的一端连接电源正极，另一端通过作为桥臂的二极管d4连接支路2的一端，支路2的另一端与传统的三相电压源逆变器的一端连接，传统的三相电压源逆变器的另一端与电源负极连接。
20.传统的三相电压源逆变器包括六个晶闸管sa，sb，sc，sa的发射极与的集电极连接，并作为z源逆变器拓扑电路的第一输出端，sb的发射极与的集电极连接，并作为z源逆变器拓扑电路的第二输出端，sc的发射极与的集电极连接，并作为z源逆变器拓扑电路的第三输出端，sa，sb，sc，的两端均反并联一个二极管。
21.改进型z源逆变器在直通状态下，二极管d1、d3、d4、d6和d9导通，随着电感能量的累积，二极管d2、d5、d7、d8和d
10
关断，电感l1、l2成为并联状态，由电容c2和电源共同充电；电感l3、l4、l5串联，由电容c1和电源共同充电；
22.在非直通状态下，z源逆变器等效为直流源；在这个过程中，电感电流逐渐下降，导致电感的电势极性反转，使得二极管d1、d3、d4、d6和d9关断，二极管d2、d5、d7、d8和d
10
导通；电感l1和l2成为串联状态，并共同向电容c1和负载供电，电感l3、l4、l5成为并联状态，并向电容c2和负载供电。
23.本实用新型的改进型z源逆变器与传统z源逆变器相比，升压能力得到显著提升，并且z源阻抗网络电容电压应力较传统z源逆变器电容电压应力在相同直通占空比下得到
显著降低，这将有助于降低逆变器的成本和体积。
24.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型权利要求所限定的范围。


技术特征：
1.一种提高水电厂故障监测可靠性的供能转换装置，其特征在于：包括设置在发电机侧的整流器和监测侧的改进型z源逆变器；发电机的定子输出的电流经过整流器和改进型z源逆变器后送入监测设备，实现电流的变化；所述改进型z源逆变器的电路结构由z源阻抗网络和传统的三相电压源逆变器组成；所述z源阻抗网络包括5个电感l
1-l5，2个电容c1、c2和10个二极管d
1-d
10
；其中，二极管d1、d2共阴极连接，d2、d3共阳极连接，l1与d1并联，l2与d3并联，d4、d5串联，d5、d6共阴极连接，d6、d7共阳极连接，d8、d9共阴极连接，d9、d
10
共阳极连接；电容c1两端分别连接二极管d1的阳极，二极管d4的阴极；电容c2两端分别连接二极管d4的阳极，二极管d
10
的阴极；二极管d1、d2、d3和电感l1、l2组成的电桥与电容c1并联构成支路1；二极管d8、d9、d
10
和电感l4、l5组成的电桥与二极管d5、d6、d7和电感l3组成另一个新电桥，再与电容c2并联构成支路2；支路1的一端连接电源正极，另一端通过作为桥臂的二极管d4连接支路2的一端，支路2的另一端与传统的三相电压源逆变器的一端连接，传统的三相电压源逆变器的另一端与电源负极连接。

技术总结
本实用新型提供一种提高水电厂故障监测可靠性的供能转换装置，涉及供能转换技术领域。该装置包括设置在发电机侧的整流器和监测侧的改进型Z源逆变器；发电机的定子输出的电流经过整流器和改进型Z源逆变器后送入监测设备，实现电流的变化；改进型Z源逆变器的电路结构由Z源阻抗网络和传统的三相电压源逆变器组成；Z源阻抗网络包括5个电感，2个电容和10个二极管；本实用新型的供能转换装置在监测侧采用改进型Z源逆变器，提高了电能的转换效率，转化后电流质量良好，具有更可靠的工作特性。具有更可靠的工作特性。具有更可靠的工作特性。


技术研发人员：李继成 段宝仓 金元 陈琦 孟威 刘源涛 周振宇 田丰 尹修明 于青峰 张海波 赵小丹 邢立强 宋海涛 隋广福 方忠军 郝雪飞 杜大勇 孙丽萍 史晓林 王永波
受保护的技术使用者：国网东北分部绿源水力发电公司云峰发电厂
技术研发日：2022.04.29
技术公布日：2022/9/13