專利名稱：基于超級電容器的動態電壓恢復器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電力設備，尤其是涉及一種基于超級電容器的動態電壓恢復
O
背景技術：
隨著我國社會經濟的不斷發展，大量精密設備和儀器投入使用，而與之相矛盾的是我國電網的供電質量并不高，電網電壓瞬間驟升、驟降和閃變頻繁發生，對這些精密設備和儀器的運行精度和使用安全構成很大的威脅。實際上，即使是在電網供電品質相對較好的國家和地區，由于存在負荷沖擊、非線性、非對稱負荷等因素的影響，各種瞬態電能質量問題仍然頻繁發生。動態電壓恢復器(Dynamic Voltage Restorer，簡稱DVR)是一種新型的解決用戶電能質量問題的裝置。該裝置在檢測到電壓跌落時，快速將補償電壓疊加到主回路，達到 “恢復”電壓的目的，是目前最有效和經濟的解決電壓跌落和上升問題的方法。儲能單元在電壓暫降期間給負載提供有功功率，必須具有一定的能量存儲與功能交換能力，普遍的儲能設備主要為蓄電池，蓄電池的最大優勢是成本較低，使用簡單。但是蓄電池的電能轉換效率低，不能提供較大的功率，不能實時地滿足DVR進行電壓補償時瞬間釋放大功率的要求；而且蓄電池的壽命較短，維護費用高，且多采用重金屬或酸堿性原料，不利于環保。
實用新型內容本實用新型目的在于提供一種基于超級電容器的動態電壓恢復器，其具有響應時間快、工作時間長以及性價比高的特點。本實用新型的目的是通過以下技術方案來實現—種基于超級電容器的動態電壓恢復器，其包括一儲能系統，所述儲能系統由超級電容器和直流儲能單元組成，所述直流儲能單元用于存儲直流電形式電能；一充電模塊，所述充電模塊用于對超級電容器與直流儲能單元進行充電；一逆變器單元，所述逆變器單元用于輸出補償電壓；以及由變壓器和濾波器組成的升壓濾波系統，用于將動態電壓恢復器接入電源模塊和敏感負荷組成的電力系統中；所述儲能系統并聯在充電模塊和逆變器單元之間，所述直流儲能單元通過一個電子開關與超級電容器并聯，且所述儲能系統通過另一電子開關并聯在逆變器單元的直流側。特別地，所述充電模塊包括由四個功率二極管D1、D2、D3、D4組成的一個單相整流橋，一個由電感L2及電容C2組成的濾波器以及三個電子開關K2、K4、K5，所述電容C2并聯在單相整流橋的直流側，所述電感L2串聯在充電回路中，所述電子開關Κ5串聯在充電模塊與儲能系統之間，作為充電啟動與切除開關，所述電子開關K2、K4分別串聯于超級電容器 Cl和蓄電池Ul的正極。特別地，所述儲能系統由超級電容器Cl、蓄電池U1、兩個電子開關Κ1、Κ3組成，所述超級電容器Cl和蓄電池Ul經過電子開關Κ3并聯，用于控制主放電電源，且所述儲能系統經電子開關Kl并聯在逆變器單元的直流側。特別地，所述逆變器單元由四個開關管TD1、TD2、TD3、TD4組成的一個單相逆變橋。特別地，所述升壓濾波系統包括變壓器TG和一個電容C3及一個電感Ll組成的濾波器，所述逆變器單元的輸出串聯電感Ll后與電容C3并聯，所述變壓器TG的副邊并聯電容C3，原邊接入電源模塊和敏感負荷組成的電力系統，用于實現動態電壓恢復器的恢復電壓功能。本實用新型的有益效果為，所述基于超級電容器的動態電壓恢復器動態電壓恢復器不僅響應速度快、儲能容量大、工作時間長；而且維護便捷、操作簡單、性價比高。
下面根據附圖和實施例對本實用新型作進一步詳細說明。圖1為本實用新型基于超級電容器的動態電壓恢復器的系統方塊圖；圖2為本實用新型基于超級電容器的動態電壓恢復器的電路圖。圖中1、電源模塊；2、敏感負荷；3、充電模塊；4、直流儲能單元；5、超級電容器；6、逆變器單元；7、濾波器；8、變壓器。
具體實施方式
請參照圖1所示，圖1為本實用新型基于超級電容器的動態電壓恢復器的系統方塊圖，所述基于超級電容器的動態電壓恢復器包括由超級電容器5和直流儲能單元4組成的儲能系統，所述直流儲能單元4用于存儲直流電形式電能；用于對超級電容器5與直流儲能單元4進行充電的充電模塊3 ；用于輸出補償電壓的逆變器單元6，以及由變壓器8和濾波器7組成的升壓濾波系統，用于將動態電壓恢復器接入電源模塊1和敏感負荷2組成的電力系統中；所述儲能系統并聯在充電模塊3和逆變器單元6之間，所述直流儲能單元4通過一個電子開關與超級電容器5并聯，且所述儲能系統通過另一電子開關并聯在逆變器單元6的直流側。請參照圖2所示，圖2為本實用新型基于超級電容器的動態電壓恢復器的電路圖。 于本實施例中，所述充電模塊包括由四個功率二極管Dl、D2、D3、D4組成的一個單相整流橋，一個由電感L2及電容C2組成的濾波器以及三個電子開關Κ2、Κ4、Κ5，所述電容C2并聯在單相整流橋的直流側，所述電感L2串聯在充電回路中，所述電子開關Κ5串聯在充電模塊與儲能系統之間，作為充電啟動與切除開關，所述電子開關Κ2、Κ4分別串聯于超級電容器 Cl和蓄電池Ul的正極，用于控制充電模塊對儲能系統充電。所述儲能系統由超級電容器Cl、蓄電池U1、兩個電子開關Κ1、Κ3組成，所述超級電容器Cl和蓄電池Ul經過電子開關Κ3并聯，用于控制主放電電源，且所述儲能系統經電子開關Kl并聯在逆變器單元的直流側。所述逆變器單元由四個開關管TD1、TD2、TD3、TD4組成的一個單相逆變橋。所述升壓濾波系統包括變壓器TG和一個電容C3及一個電感Ll組成的濾波器，所述逆變器單元的輸出串聯電感Ll后與電容C3并聯，所述變壓器TG的副邊并聯電容C3，原邊接入電源模塊和負載R組成的電力系統，用于實現動態電壓恢復器的恢復電壓功能。工作時，先由電子開關K2、K4、K5閉合，通過整流濾波回路對超級電容器Cl與蓄電池Ul分別充電，當兩儲能元件端電壓達到額定值時，Κ2、Κ4、Κ5斷開，切斷充電回路。若蓄電池Ul的端電壓高過超級電容器Cl端壓某一限定值，電子開關Κ3閉合，正常情況電子開關Κ3、Κ1斷開。當系統電壓出現暫降，發出啟動信號，Kl閉合，由超級電容器 Cl先向逆變器單元供電，若暫降時間較短，超級電容器Cl端壓下降不明顯影響補償效果， 則僅由超級電容器Cl供電，Κ3保持斷開。若暫降時間較長，或暫降次數頻繁，超級電容器Cl端壓下降較多，不能實現負載R 電壓完全恢復，則Κ3閉合，由蓄電池Ul提供逆變器單元直流電源，同時對超級電容器Cl充電。若暫降繼續持續，蓄電池Ul不足以提供恢復電壓，則由DVR主電路發出停機信號，切除負載R。上述基于超級電容器的動態電壓恢復器動態電壓恢復器不僅響應速度快、儲能容量大、工作時間長；而且維護便捷、操作簡單、性價比高。
權利要求1.一種基于超級電容器的動態電壓恢復器，其特征在于包括一儲能系統，所述儲能系統由超級電容器和直流儲能單元組成，所述直流儲能單元用于存儲直流電形式電能；一充電模塊，所述充電模塊用于對超級電容器與直流儲能單元進行充電；一逆變器單元，所述逆變器單元用于輸出補償電壓；以及由變壓器和濾波器組成的升壓濾波系統，用于將動態電壓恢復器接入電源模塊和敏感負荷組成的電力系統中；所述儲能系統并聯在充電模塊和逆變器單元之間，所述直流儲能單元通過一個電子開關與超級電容器并聯，且所述儲能系統通過另一電子開關并聯在逆變器單元的直流側。
2.根據權利要求1所述的基于超級電容器的動態電壓恢復器，其特征在于所述充電模塊包括由四個功率二極管D1、D2、D3、D4組成的一個單相整流橋，一個由電感L2及電容 C2組成的濾波器以及三個電子開關K2、K4、K5，所述電容C2并聯在單相整流橋的直流側，所述電感L2串聯在充電回路中，所述電子開關Κ5串聯在充電模塊與儲能系統之間，作為充電啟動與切除開關，所述電子開關Κ2、Κ4分別串聯于超級電容器Cl和蓄電池Ul的正極。
3.根據權利要求1所述的基于超級電容器的動態電壓恢復器，其特征在于所述儲能系統由超級電容器Cl、蓄電池U1、兩個電子開關ΚΙ、Κ3組成，所述超級電容器Cl和蓄電池 Ul經過電子開關Κ3并聯，且所述儲能系統經電子開關Kl并聯在逆變器單元的直流側。
4.根據權利要求1所述的基于超級電容器的動態電壓恢復器，其特征在于所述逆變器單元由四個開關管TD1、TD2、TD3、TD4組成的一個單相逆變橋。
5.根據權利要求1所述的基于超級電容器的動態電壓恢復器，其特征在于所述升壓濾波系統包括變壓器TG和一個電容C3及一個電感Ll組成的濾波器，所述逆變器單元的輸出串聯電感Ll后與電容C3并聯，所述變壓器TG的副邊并聯電容C3，原邊接入電源模塊和負載R組成的電力系統。
專利摘要本實用新型公開一種基于超級電容器的動態電壓恢復器，其包括由超級電容器和直流儲能單元組成的儲能系統，用于對超級電容器與直流儲能單元進行充電的充電模塊；用于輸出補償電壓的逆變器單元，以及由變壓器和濾波器組成的升壓濾波系統，所述儲能系統并聯在充電模塊和逆變器單元之間，所述直流儲能單元通過一個電子開關與超級電容器并聯，且所述儲能系統通過另一電子開關并聯在逆變器單元的直流側，上述基于超級電容器的動態電壓恢復器不僅響應速度快、儲能容量大、工作時間長；而且維護便捷、操作簡單、性價比高。
文檔編號H02J7/34GK202103434SQ20112020089
公開日2012年1月4日 申請日期2011年6月15日 優先權日2011年6月15日
發明者張清, 濮陰溢 申請人:無錫雙力電力設備有限公司