专利名称：一种用于统一电能质量调节器的主电路拓扑的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电力设备，具体是指一种用于电力系统的电能质量调节器的主电路拓扑。
背景技术：
随着信息化技术的发展，现代社会对供电质量的要求日益提高，高质量电力供应已成为现代社会生产、生活得以顺利进行、稳定发展的基本条件基于微机控制、变频调速驱动的生产线，基于网络化的金融体系等这些现代社会典型用电系统，即便是短暂的(数个周期)供电中断或其他电能质量问题，便可造成难以估量的经济损失。然而，由于设备因素、管理因素及难于抗拒的自然因素，供电中断或其他电能质量质量问题仍然严重威胁着高质量供电。美国电科院的统计表明美国每年因电能质量质量造成的经济损失在150亿到240亿美元之间。我国经济发展随着国民生产、生活水平不断提高，新型自动化生产线、网络化服务系统的引进和采用，用户对电力供应的质量问题越来越关注。电力供应已从过去的数量进入讲求质量阶段和效益的新阶段。电能质量已成为引进资本、发展产业的制约因素。随着我国WTO的加盟，中国生产加工业的发展，国民生产、生活更趋于国际化，供电质量也将趋于国际化标准。因此，我国高质量供电技术的研究与相应的产品开发与应用更具有紧迫性和挑战性。
电能质量问题的解决通常与电网规划与运行、设备的电能质量问题承受能力有关。然而，普通用户很难在上述两个方面有所作为。最为现实、最为有效的方式是在供电网与用电设备之间加装一套电能质量调节设备，把不能满足要求的电能调节为高质量、高标准、高稳定性的电能，以满足负载的要求。现随着电网建设的加强和供电能量的提高，电能质量问题更多的表现为短时中断及涉型问题，目前主要使用的是不间断电源(UPS)，其缺陷是价格高，功率及储能有限，并难以用于电网。
发明内容
本实用新型的发明目的是公开一种使电能调节器具有多种电能质量控制功能和优异的控制特性的主电路拓扑。
实现本实用新型的技术方案如下包括双重高漏抗变压器1、12脉动全波整流电路2、充放电电路3、超级电容9、平波与均压电路4、逆变电路5、低通滤波电路6、输出固态开关7和旁路固态开关8，关键是双重高漏抗变压器1接12脉动全波整流电路2，12脉动全波整流电路2接具有超级电容的充放电电路3，充放电电路3接平波与均压电路4，平波与均压电路4接逆变电路5，逆变电路5接输出低通滤波电路6，低通滤波电路6接输出固态开关7，旁路固态开关接于系统电源与负载之间。上述电路的顺序连接构成本实用新型。
主电路拓扑是电力行业中或电力电子技术行业的一个通常的称谓，利用主电路拓扑或本实用新型，配以先进的控制策略和辅助电路，则构成实现功能强大的统一电能质量调节器，将电能质量调节器置于供电网和用电设备之间，则能将不能满足要求的电能调节为高质量、高标准、高稳定性的电能，以实现负载的要求，本实用新型的电路结构简单，控制灵活，极大地提高了统一电能质量调节器的功能，是不间断电源(UPS)的换代产品，其成本比不间断电源可降低近一倍。
图1为本实用新型的电路原理图。
具体实施方式
实现本实用新型的具体实施例如下包括双重高漏抗变压器1、12脉动全波整流电路2、充放电电路3、超级电容9、平波与均压电路4、逆变电路5、低通滤波电路6、输出固态开关7和旁路固态开关8。双重高漏抗变压器1接12脉动全波整流电路2，12脉动全波整流电路2接具有超级电容的充放电电路3，充放电电路3接平波与均压电路4，平波与均压电路4接逆变电路5，逆变电路5接输出低通滤波电路6，低通滤波电路6接输出固态开关SS1，旁路固态开关SS2接于系统电源与负载之间。
上述调节器的主电路拓扑的双重高漏抗变压器1具有三绕组，接线方式为三相三线制或三相四线制，第一绕组为输入绕组，第二、三绕组为输出绕组，变比为380/260/260，副变两绕组相移30度，漏抗为10％。上述12脉动全波整流电路2由两个不可控6脉动整流电路串联构成，不可控6脉动整流电路可选用6G175G系列。上述拓扑中的充放电电路3由两组完全相同的充放电回路构成。平波与均压电路4由两个平波电容Cdc串联后与两个串联的高频均压电容Cav并联构成，平波电容Cdc由多个铝电解电容并联构成。上述的逆变电路5由全控功率器件构成，可选用西门康的BSM系列IGBT。上述拓扑中的低通滤波电路6采用“Γ”型结构的LC滤波电路实现。上述的输出固态开关7和旁路固态开关8均为双向晶闸管开关，可选用1-3/032F-38系列的双向晶闸管。输出固态开关7和旁路固态开关8的主要功能是实现电能质量调节器运行与旁路运行之间的快速切换，切换时间小于10ms。
本实用新型结合控制装置和辅助电路构成统一电能质量调节器(其英文简称为UPQR)，本实用新型的电路设计简单，充分利用了电力电子技术与储能技术的最新发展，是实现UPQR的能量流通环节和关键技术，可使电能质量调节与控制达到新的技术水平。
本实用新型具备在线方式和离线方式两种运行方式，(1)在线方式UPQR工作正常情况下，电能通过UPQR主回路向负荷供电，UPQR故障情况下，由旁路系统向负荷供电。(2)离线方式市电正常情况(电压跌落小于10％或用户定义的其它数值)，电能通过旁路系统向负荷供电，市电异常情况下，由UPQR向负荷供电。
权利要求1.一种用于统一电能质量调节器的主电路拓扑，包括双重高漏抗变压器(1)、12脉动全波整流电路(2)、充放电电路(3)、超级电容(9)、平波与均压电路(4)、逆变电路(5)、低通滤波电路(6)、输出固态开关(7)和旁路固态开关(8)，其特征在于双重高漏抗变压器(1)接12脉动全波整流电路(2)，12脉动全波整流电路(2)接具有超级电容的充放电电路(3)，充放电电路(3)接平波与均压电路(4)，平波与均压电路(4)接逆变电路(5)，逆变电路(5)接输出低通滤波电路(6)，低通滤波电路(6)接输出固态开关(7)，旁路固态开关接于系统电源与负载之间。
2.按权利要求1所述的调节器的主电路拓扑，其特征在于上述的双重高漏抗变压器(1)具有三绕组，接线方式为三相三线制或三相四线制，第一绕组为输入绕组，第二、三绕组为输出绕组，变比为380/260/260，副变两绕组相移30度，漏抗为10％。
3.按权利要求1所述的调节器的主电路拓扑，其特征在于上述的12脉动全波整流电路(2)由两个不可控6脉动整流电路串联构成，不可控6脉动整流电路可选用6G175G系列。
4.按权利要求1或2或3所述的调节器的主电路拓扑，其特征在于所述的充放电电路(3)由两组完全相同的充放电回路构成。
5.按权利要求1或2或3所述的调节器的主电路拓扑，其特征在于所述的平波与均压电路(4)由两个平波电容Cdc串联后与两个串联的高频均压电容Cav并联构成，平波电容Cdc由多个铝电解电容并联构成。
6.按权利要求5所述的调节器的主电路拓扑，其特征在于上述的逆变电路(5)由全控功率器件构成，可选用西门康的BSM系列IGBT。
7.按权利要求6所述的调节器的主电路拓扑，其特征在于上述的低通滤波电路(6)采用“Г”型结构的LC滤波电路实现。
8.按权利要求7所述的调节器的主电路拓扑，其特征在于上述的输出固态开关(7)和旁路固态开关(8)均为双向晶闸管开关，可选用1-3/032F-38系列的双向晶闸管。
专利摘要本实用新型公开了一种用于电力系统的电能质量调节器的主电路拓扑，包括双重高漏抗变压器、12脉动全波整流电路、充放电电路、超级电容、平波与均压电路、逆变电路、低通滤波电路、输出固态开关和旁路固态开关，关键是重高漏抗变压器接12脉动全波整流电路，12脉动全波整流电路接具有超级电容的充放电电路，充放电电路接平波与均压电路，平波与均压电路接逆变电路，逆变电路接输出低通滤波电路，低通滤波电路接输出固态开关，旁路固态开关接于系统电源与负载之间。上述电路的顺序连接构成本实用新型。本实用新型具备在线方式和离线方式两种运行方式，电路设计简单，充分利用了电力电子技术与储能技术的最新发展，是实现UPQR的能量流通环节和关键技术，可使电能质量调节与控制达到新的技术水平。
文档编号H02M5/44GK2836303SQ20052010859
公开日2006年11月8日 申请日期2005年6月3日 优先权日2005年6月3日
发明者韩民晓, 尹忠东, 李奇睿 申请人:华北电力大学(北京)