一种交流电压暂降瞬时升压电路的制作方法

本发明涉及一种电源设备，尤其涉及一种交流电压暂降瞬时升压电路。

背景技术：

1、电网故障、计划停电、抢修等情况下重合闸引起的电网交流电压波动是影响供电电能质量最大的因素，主要由电网故障、重合闸等短时失电引起，在当代，装备企业大量采用数控机床、直流调速设备等精密动力设备，这类设备依托电力电子技术，虽然有着较好的智能性与节能性，然而大部分对电网波动较为敏感，电网波动最为高发的异常就是瞬时缺相，由于电力电子设备内部无惯性储能元件，将交流变为直流后再逆变为所需要的pwm信号驱动电机，只要交流输入侧电压波动或缺相，就可能造成直流母线侧电压跌落，导致控制单元微机重启，致使驱动电机停转，造成生产线停运的严重后果。因此对于智能总装备企业的供电电能质量，必须对供电持续性与稳定性有着更为严格的要求。

2、然而当代大电网格局下，由于电网短路阻抗的降低，网架任意点故障就会造成全网电压波动，在夏季由于不可避免的雷击跳闸单相重合闸，电网短时缺相问题比较严重，对于智能化程度极高的现代装备企业，必须研究专门的缺相防范技术，才能更好的适应高端制造领域的供电需求。大部分时候，电网电压波动只是小幅度波动，如果采用既有技术的调压器升压，则反应速度太慢，同时设备成本高；如果采用投入无功补偿电容升压，则由于无功电容器投入瞬间的半个周波还需要从电网吸收能量，响应速度不够快，还会产生冲击电流引起的电压瞬时震荡，最主要的是常规补偿电容的容量按满足功率因数设计，无法实现提升电压的目的。

技术实现思路

1、本发明的目的是解决目前在升压时，目前的器件反应速度慢，还存在成本高或者无法达到升压目的的问题。

2、为实现上述目的，本发明公开了一种交流电压暂降瞬时升压电路，包括三相升压电容组和控制电路，所述三相升压电容组并联在电网上，所述控制电路与所述三相升压电容组的低压侧连接；

3、所述三相升压电容组分别为a相升压电容组、b相升压电容组和c相升压电容组；

4、所述控制电路包括一个晶闸管，通过该控制电路，使三相升压电容组在不工作时充电，当电网电压波动需要瞬时升压时，通过所述晶闸管控制三相升压电容组无功出力。

5、优选的，所述控制电路包括第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、晶闸管、电抗器和脉冲变压器；

6、所述a相升压电容组的低压侧与第一二极管的负极和第三二极管的负极连接，所述b相升压电容组的低压侧与第一二极管的正极、第二二极管的正极和电抗器的第一端连接，所述c相升压电容组的低压侧与第二二极管的负极和第四二极管的负极连接，所述电抗器的第二端与晶闸管的负极连接，所述晶闸管的正极与第三二极管的正极和第四二极管的正极连接，所述脉冲变压器的二次侧接在晶闸管的负极和触发极之间，该脉冲变压器的一次侧与外部的投切控制电路输出端连接。

7、优选的，所述第一二极管的正极还与第二二极管的正极、电抗器的第一端直接连接；第一二极管的负极与第三二极管的负极直接连接；第二二极管的负极与第四二极管的负极直接连接；第三二极管的正极和第四二极管的正极直接连接。

8、优选的，所述三相升压电容组均包括两个超级电容和两个钳位二极管，其中一个超级电容和一个钳位二极管反极性并联后，再跟另一组反极性并联的超级电容和钳位二极管反极性串联。

9、优选的，所述a相升压电容组、b相升压电容组与c相升压电容组均包括第一超级电容、第二超级电容、第一钳位二极管和第二钳位二极管；

10、第一超级电容与第一钳位二极管反极性并联，第二超级电容与第二钳位二极管反极性并联，第一超级电容再与第二超级电容反极性串联。

11、优选的，第一超级电容的正极与第一钳位二极管的负极连接，第一超级电容的负极与第一钳位二极管的正极连接，第二超级电容的正极与第二钳位二极管的负极连接，第二超级电容的负极与第二钳位二极管的正极连接，第一超级电容的负极与第二超级电容的负极连接。

12、优选的，当晶闸管不导通时，控制电路中第一二极管和第二二极管导通，第三二极管和第四二极管不导通，电流为零，三相升压电容组均不投入。

13、优选的，施加触发脉冲到晶闸管的触发极后，晶闸管导通，三相升压电容组的低压侧全部短接，产生无功电流。

14、优选的，当晶闸管的电流出现过零点时，撤去所述触发脉冲，下一个半波后晶闸管不再导通，三相升压电容组退出。

15、与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：

16、本方案响应速度达到5毫秒以内，实现毫秒级电压波动的抑制；现有技术的晶闸管投切开关，需要计算每个晶闸管的电流电压过零点，这给控制电路的采样计算提出了较高的要求，同时必须在电压过零点接通，这样电容器只能在无电荷的状态接入电网，还需要自身充电以后稳定才可实现无功出力，本发明仅仅需要控制一个晶闸管，不需要考虑多个晶闸管的过零点时刻的协调，因此其控制电路非常简单，简单的模拟电路即可实现，不但能提升系统的可靠性，更重要的是，它使三相电容器组在不工作时处于充满电状态，这样只要电路一导通，三相电容器就可立即产生无功出力，实现稳压升压效果；

17、无电压波动振荡过电流现象：现有的晶闸管投切开关，虽然可实现过零点投切，但是可无法完全精确，因此投切过程仍有振荡现象，加上限流电抗器后可能更为严重，而本发明的电抗器串联在晶闸管回路中，由于晶闸管的单向导电特性，也就让电感元件与电容元件的功率无法转换，从本实质上消除了振荡的条件，这样就解决了利用无功补偿改善电压经常发生的震荡过电压问题，可使震荡过电压幅值控制在0.05pu之内；

18、可实现20％系统电压跌落的瞬时补偿至额定电压的能力；目前采用无功电容器仅仅能抬升电压1-3％，本方案采用超级电容器，通过超级电容器极大的容量实现电网无功出力的瞬时大幅度补充，实现20％的瞬时电压抬升；超级电容器为直流型电容，不能用于交流场合用作无功电源，这是现有技术无法克服的，本发明采用独特的钳位二极管与两组反向串联组合的超级电容器组合，实现了超级电容器的端电压钳位，这样就可使超级电容器应用于交流场合，实现巨额无功输出来稳定电网电压。

技术特征：

1.一种交流电压暂降瞬时升压电路，其特征在于，包括三相升压电容组和控制电路，所述三相升压电容组并联在电网上，所述控制电路与所述三相升压电容组的低压侧连接；

2.如权利要求1所述的一种交流电压暂降瞬时升压电路，其特征在于，所述控制电路包括第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、晶闸管、电抗器和脉冲变压器；

3.如权利要求2所述的一种交流电压暂降瞬时升压电路，其特征在于，所述第一二极管的正极还与第二二极管的正极、电抗器的第一端直接连接；第一二极管的负极与第三二极管的负极直接连接；第二二极管的负极与第四二极管的负极直接连接；第三二极管的正极和第四二极管的正极直接连接。

4.如权利要求3所述的一种交流电压暂降瞬时升压电路，其特征在于，所述三相升压电容组均包括两个超级电容和两个钳位二极管，其中一个超级电容和一个钳位二极管反极性并联后，再跟另一组反极性并联的超级电容和钳位二极管反极性串联。

5.如权利要求4所述的一种交流电压暂降瞬时升压电路，其特征在于，所述a相升压电容组、b相升压电容组与c相升压电容组均包括第一超级电容、第二超级电容、第一钳位二极管和第二钳位二极管；

6.如权利要求5所述的一种交流电压暂降瞬时升压电路，其特征在于，第一超级电容的正极与第一钳位二极管的负极连接，第一超级电容的负极与第一钳位二极管的正极连接，第二超级电容的正极与第二钳位二极管的负极连接，第二超级电容的负极与第二钳位二极管的正极连接，第一超级电容的负极与第二超级电容的负极连接。

7.如权利要求6所述的一种交流电压暂降瞬时升压电路，其特征在于，当晶闸管不导通时，控制电路中第一二极管和第二二极管导通，第三二极管和第四二极管不导通，电流为零，三相升压电容组均不投入。

8.如权利要求7所述的一种交流电压暂降瞬时升压电路，其特征在于，施加触发脉冲到晶闸管的触发极后，晶闸管导通，三相升压电容组的低压侧全部短接，产生无功电流。

9.如权利要求8所述的一种交流电压暂降瞬时升压电路，其特征在于，当晶闸管的电流出现过零点时，撤去所述触发脉冲，下一个半波后晶闸管不再导通，三相升压电容组退出。

技术总结
本发明公开了一种交流电压暂降瞬时升压电路，包括三相升压电容组和控制电路，所述三相升压电容组并联在电网上，所述控制电路与所述三相升压电容组的低压侧连接；所述三相升压电容组分别为A相升压电容组、B相升压电容组和C相升压电容组；所述控制电路包括一个晶闸管，通过该控制电路，使三相升压电容组在不工作时充电，当电网电压波动需要瞬时升压时，通过所述晶闸管控制三相升压电容组无功出力；本电路响应速度达到5毫秒以内，可实现毫秒级电压波动的抑制，还解决了利用无功补偿改善电压经常发生的震荡过电压问题。

技术研发人员：张文博,王岚青,张佳杰,范佳,朱振华,蔡晓峰,施张锦,陈豪,杨欢红,杜昕扬,方玲利
受保护的技术使用者：国网上海市电力公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16