一种用于单相设备的电压暂降补偿装置的制作方法

本实用新型涉及一种紧急电路保护装置，特别是涉及一种欠电压或无电压的保护装置。

背景技术：

近些年来，随着现代化敏感电力电子设备的广泛应用及新型电力负荷的迅速发展，动态电能质量问题日益受到关注，其中最为突出、代价最大的问题之一就是电压暂降。国际电气与电子协会（IEEE）将电压暂降定义为供电电压有效值快速下降到额定值（U_n）的90%~10%，然后回升到正常值附近，而国际电工委员会（IEC）则将其定义为下降到额定值的90%~1%，持续时间为10ms~1min。

随着电网的日益强大，以往出现停电、长时间欠压、缺相等严重事故越来越少，而电压暂降成为了影响电能质量的首要问题，根据EPRI（美国电科院）权威数据表明92%以上的电能质量事件为电压暂降或者暂升，其它电能质量所占比例不到8%。LPQI（莱昂纳多电能质量工作组）发布报告显示电压暂降（包括短时间电压中断）造成的电能质量事故占到所有电能质量的60%。

大多数电子设备对动态电压扰动非常敏感，电压暂降会引起设备停机和损坏、以及软件复位和重启、产品报废给用户带来巨大的经济损失，不同行业和设备，电压暂降会产生不同的影响：

冷却制装置对生产电子器材的厂家来说发生电压暂降制冷用的大型电动机可能会跳闸停止工作；

直流电机：在印刷与塑料生产中发生电压暂降期间，直流驱动的控制器和卷绕机都可能断电，造成巨大的经济损失；

PLC：在工业生产中，PLC的某些部分对电压暂降非常敏感；

机械装置：电压的任何波动，特别是电压暂降都有可能引起自动装置或者复杂机械不安全运行；

可调速装置：电压暂降可能引起调速装置跳闸。

目前电压暂降在用户端的控制和改善措施主要是安装抑制或补偿电压暂降装置，目前市场上的此类产品主要有UPS、VSC、固态开关、DVR等装置，但是此类装置目前均存在电网检测速率慢，补偿响应速度慢、补偿深度低、补偿时间短、电池寿命短、电池需要经常维护等严重问题制约了电压暂降补偿装置的补偿能力，不能够满足敏感电子电器设备对电压暂降补偿的需求。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是提供一种具有无电池、重量轻、体积小、无噪声、免维护特点，可用于快速检测电网、快速补偿、补偿深度可达0V的电压暂降补偿装置。

本实用新型是通过以下技术方案来实现的：一种适用于电压暂降补偿的装置，包括电网检测模块、超级储能电容器、逆变IGBT 、升压变压器、系统微处理器、一路RS485通讯接口、一路ALARM报警模块、显示模块、SCR直通开关、紧急故障旁路开关、外部设置开关、工作指示灯、一路交流输入、一路交流输出、一路直流输入组成；

所述后台客户端通过数据线分别于一路RS485通讯接口、一路ALARM报警模块连接。

作为优选技术方案，所述电网检测模块利用MCU单片机ATMGA88PA-AU实时采样记录电网电压、电流、频率数据，采样记录间隔67μS,对电网电压的正弦波进行锁相跟踪。

作为优选技术方案，所述超级储能电容器、逆变IGBT、升压变压器组成电压暂降补偿模块，超级电容器负责储存能量，逆变IGBT负责生成纯正弦波。

作为优选技术方案，所述SCR直通开关，供电系统正常工作时电流通过SCR直通设备用电，同时给储能电容器充电。供电系统暂降发生时，SCR断开切断市电和保护设备联系防止倒送电。

作为优选技术方案，所述SCR直通开关，供电系统正常工作时电流通过SCR直通设备用电，同时给储能电容器充电。供电系统暂降发生时，SCR断开切断市电和保护设备联系防止倒送电。

作为优选技术方案，一路直流输入并联于超级储能电容器，属于选择性外接储能模块，用于增大补偿容量和补偿时间。

本实用新型的有益效果是：

快速检测电网：对电网电压的正弦波进行锁相跟踪、采样记录间隔67μs，及时检测电网电压是否出现暂降；

快速补偿：当检测到电压暂降时0.8~2ms内快速输出电压；

不需电池和免维护：储能元件使用超级储能电容，且设备绝大多数的情况下处于旁路状态，不消耗电能，设计寿命可达20年；

补偿深度高、补偿时间长：补偿深度最大可至0V，无外接储能模块全补偿时间可至1s，外接储能模块全补偿时间最大可达30s。

附图说明

为了更清楚的说明本实用新型实施例和现有技术中的技术方案，下面将对实施案例或现有技术描述中使用的附图作简单介绍，显而易见地，下图描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图：

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的工作示意图；

图3为SPWM控制算法等效面积示意图；

图4为电压暂降补偿模块的原理图。

具体实施方式

本说明书中公布的所有特征或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书（包括任何附加权利要求，摘要和附图）中公布的任何一特征，除非特别叙述，均可被其它等效值或具有类似目的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

如图1所示，本实用新型的一种用于单相设备的电压暂降补偿装置包括电网检测模块、超级储能电容器、逆变IGBT 、升压变压器、系统微处理器、一路RS485通讯接口、一路ALARM报警模块、显示模块、SCR直通开关、紧急故障旁路开关、外部设置开关、工作指示灯、一路交流输入、一路交流输出、一路直流输入组成；

所述后台客户端通过数据线分别于一路RS485通讯接口、一路ALARM报警模块连接。

所述电网检测模块利用MCU单片机ATMGA88PA-AU实时采样记录电网电压、电流、频率数据，采样记录间隔67μS,对电网电压的正弦波进行锁相跟踪。

所述系统微处理器、显示模块、外部设置开关和工作指示灯组成装置的显示控制模块，系统微处理器、显示模块和工作指示灯显示运行状态和告警信息，外部设置开关、系统微处理器、显示模块可设置电网参数、逆变参数、电容参数和系统参数。

所述一路直流输入并联于超级储能电容器，属于选择性外接储能模块，用于增大补偿容量和补偿时间。

如图2所示，所述超级储能电容器、逆变IGBT、升压变压器、组成电压暂降补偿模块。超级电容器负责储存能量，逆变IGBT负责生成纯正弦波交流电；

如图3所示，所述逆变IGBT输出纯正弦交流电的控制算法是基于面积等效法原理计算出来的SPWM控制算法。SPWM控制算法：利用正弦波小块面积S1与脉冲面积S2相等原则，将正弦波的正半周分为N等分，则每一等分的宽度为π/N弧度，利用面积等效法计算出半个周期内N个不同的脉宽值，将产生的脉宽数列以列表形式存于MCU单片机ATMEGA88PA-AU的ROM中，以供程序调用：

正弦波面积公式：

脉冲面积公式：

由面积等效发得出Ton公式

公式中：

M为调制度

U为超级储能电容器组的电

N为载波比，即一个周期内的脉冲个数，这里N取300

K取值为0-299。

如图4所示，所述SCR直通开关，供电系统正常工作时电流通过SCR直通设备用电，同事给储能电容器充电，供电系统暂降发生时，SCR断开，切断市电和保护设备联系防止倒送电。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动得到的变化或者替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内，因此，本实用新型的保护范围应以权利要求书所限定的保护范围为准。