在配電傳輸系�(tǒng)�,電�(wǎng)電壓的瞬間擾動或者負(fù)載發(fā)生故障如短路等的時�,會對敏感負(fù)荷的支路電壓造成跌落,上升等問題;這種變化對諸�半導(dǎo)�制造業(yè)生產(chǎn)廠是非常致命的,每年由于電壓突將等問題造成的損失數(shù)以萬�(jì)。動�(tài)電壓恢復(fù)器主要以�(bǔ)償短時間的電壓跌�、上升為目的,它通過向配電系�(tǒng)串入一個電壓源來調(diào)節(jié)用戶端電壓質(zhì)�,以抑制配電系統(tǒng)的電壓擾動對敏感�(fù)荷的影響�
1、輸入電壓:3Ф380V±20[%](三相四線)(允許短時跌�50[%]�
2、輸入電源頻率:40-70HZ
3、輸出電壓:3Ф380V±5[%](可設(shè)�)
4、穩(wěn)壓精度:±1[%]
5、主控元件:IGBT
6、補(bǔ)償方式: MPWM脈波寬度�(diào)變方式,逆變�(bǔ)償(�(nèi)置逆變器)
7、動�(tài)跟蹤�(bǔ)償時間:<1ms
8、諧波電壓補(bǔ)償:THD�2[%]
9、電壓調(diào)整方式:三相�(dú)立調(diào)整,三相電壓自動平衡
10、抗諧波干擾:在�(yán)重波形失真下能正常工�
11� 尖峰抑制:輸�4000V單脈�,輸出小�40V
12� 濾波性能�0.15M�10M,差�70�100dB,共模100dB
在電源和�(fù)載之間串�(lián)一只補(bǔ)償變壓器,通過�(bǔ)償變壓器的初級線圈的逆變器向�(fù)載側(cè)提供同頻、鎖相、幅值可變的�(bǔ)償電壓保持輸出電壓的�(wěn)��
� DVR動態(tài)電壓恢復(fù)器原�
由于采用逆變器做動態(tài)�(bǔ)償、直流蓄能電源為逆變器提供能�,當(dāng)電網(wǎng)電壓出現(xiàn)閃變或電壓跌落時,逆變器以小于1ms的速度�(jìn)行補(bǔ)�。逆變器的PWM�(diào)制波的基�(zhǔn)源為�(biāo)�(zhǔn)的正弦波,通過采集電壓波形與標(biāo)�(zhǔn)波�(jìn)行比較,能有效補(bǔ)償電壓諧�,保證輸出電壓諧波含量(THD)小�3[%]�
1 引言
電能�(zhì)量問題已�(jīng)受到越來越多電力用戶和電力企�(yè)的關(guān)�,特別是對于一些重要負(fù)荷和對電能質(zhì)量高度敏感的�(fù)荷來說,保證電能�(zhì)量尤為重�。電能質(zhì)量問題的�(chǎn)生原因主要有兩個方�,一個是各種工業(yè)生產(chǎn)過程中的非線性原件的使用或投入產(chǎn)生系�(tǒng)故障;另一方面是由于惡劣的天氣條件,如雷擊、暴�(fēng)雨等,以及外力對架空線和電纜的破壞等一些非供電部門人力所能及的因�,例�2008年初我國南方的凍雨天氣便引發(fā)了大面積的停電事�。這些電能�(zhì)量問題,如三相電壓不平衡、高次諧波以及長期的電壓過高或過低,電壓跌落�,會給廣大電力用戶造成巨大�(jīng)�(jì)損失,形成了潛在的威脅[1]�
列舉了電壓質(zhì)量下降給一些電力用戶造成損失的實(shí)�,據(jù)國外�(tǒng)�(jì)一次幅值低�90[%],持�(xù)事件超過35ms的電壓驟降可造成半導(dǎo)體芯片工廠的直接損失約為100萬美元。國際上已經(jīng)有大量關(guān)于動�(tài)電壓�(zhì)量問題對各種用戶造成損失的研究報(bào)告[2][3]�
給出了電能質(zhì)量和化工工業(yè)的關(guān)�, 指出根據(jù)EPRI PEAC的統(tǒng)�(jì),化工行�(yè)的一次電壓跌落造成的損失在50萬美�,國�(nèi)某化工工�,由于電壓跌落導(dǎo)致接觸器脫扣,催化爐停產(chǎn),導(dǎo)�?lián)p�1000多萬�。說明了電壓跌落, 波動,閃變和不平衡都會給生�(chǎn)企業(yè)帶來�(yán)重影響,并推薦采用DVR等方案來提高供電電壓�(zhì)��
給出了常見的電壓�(zhì)量問題示意圖, 如圖1所�。并介紹了電壓跌落對一些生�(chǎn)部分可能�(chǎn)生的危害, 如表1所�。而DVR是一種用來保證電能質(zhì)量的�(shè)�,可以在毫秒級時間內(nèi)將電壓補(bǔ)償至正常值,全面綜合地提高配電電�(wǎng)電壓�(zhì)�, 對電�(wǎng)電壓的波�、跌�、浪涌和諧波�(jìn)行補(bǔ)�,使�(fù)載上的電壓為�(wěn)定純凈的正弦波電�, 保證�(fù)載端電壓良好� 因此,對于DVR的研究,已成為當(dāng)前國�(nèi)外研究的熱點(diǎn)之一�
�1 幾種常見的電壓質(zhì)量問�
�(shè)� 電壓跌落造成的影響結(jié)�
冷卻控制� �(dāng)電壓低于80[%]�,控制器動作將制冷電�(jī)切除,導(dǎo)致巨大生�(chǎn)損失�
芯片測試儀 �(dāng)電壓低于85[%]�,測試儀停止工作,芯�,主板被毀�
可編程控制器 早期的產(chǎn)品當(dāng)電壓低于10[%]�,仍能持�(xù)工作300ms;新版產(chǎn)品,�(dāng)電壓低于50[%]-60[%]�,PLC停止工作;而據(jù)2年后的另一篇參考文�(xiàn)介紹,當(dāng)電壓低于81[%]時,PLC停止工作;一些I/O�(shè)備,�(dāng)電壓低于90[%],持�(xù)時間僅幾十毫秒,就會被切��
�(jī)器人 由機(jī)器人控制對金屬部件�(jìn)行鉆、切割等精密加工的機(jī)械工�,為保證�(chǎn)品質(zhì)量和安全,工作電壓幅值一般設(shè)�90[%],當(dāng)電壓低于此�,持�(xù)時間超過40-60ms,被跳閘�
直流電機(jī) �(dāng)電壓低于80[%],直流電�(jī)被跳�,每次損失達(dá)10000美元
變頻�(diào)速器 �(dāng)電壓低于70[%]且持�(xù)時間超過120ms時被切除,而對于一些精�(xì)加工�(yè)中的電機(jī),當(dāng)電壓低于90[%]且持�(xù)時間超過60ms�,電�(jī)就會被跳閘而退出運(yùn)��
電動�(jī)接觸� 有研究表�,當(dāng)電壓低于50[%],持�(xù)時間超過20ms,接觸器就會脫扣;也有研究表明,�(dāng)電壓低于70[%],甚至更高時,接觸器就會脫扣�
�(jì)算機(jī) �(dāng)電壓低于60[%],持�(xù)時間超過240ms�,計(jì)算機(jī)的工作將受到影響,比如產(chǎn)生數(shù)�(jù)丟失��
給出了一個DVR在制氧機(jī)上的�(yīng)用實(shí)例,指出馬鞍山鋼鐵廠某制氧機(jī)安裝了DVR�,在2006�4�1日和4�8日兩次電壓跌落故障中均保持正常工�,而未安裝DVR的部分則出現(xiàn)了接觸器、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)斷電的事�。由此可見安裝DVR是保證企�(yè)正常生產(chǎn)秩序,避免經(jīng)�(jì)損失的有效方��
2 幾種典型的DVR�?fù)?/FONT>
介紹了DVR的基本工作原理如�2所�,DVR�(shè)備串�(lián)于單相電路中,與電源相加起來一起給�(fù)載供�。DVR�(chǎn)生的電壓由PWM電壓源逆變器提供,逆變器由儲能單元供電,實(shí)際三相系�(tǒng)中,每相電壓的幅值和相角都可以單�(dú)控制,從而保證了�(bǔ)償效果�
�2 單相DVR工作原理�
�3 級聯(lián)型中壓大功率DVR�?fù)?/FONT>
給出了一種中壓大容量的DVR�?fù)?,指出對于大容量DVR場合來說,受電力電子器件的單個器件容量的限制,采用兩電平逆變器已�(jīng)不能滿足需�。而且隨著器件容量的增大其開關(guān)頻率越來越低,而開�(guān)頻率的降低同時會降低DVR的補(bǔ)償效�,所以將DVR用于大容量補(bǔ)償時就面臨著器件開關(guān)頻率和容量之間的矛盾。而基于單元串�(lián)的DVR�(jié)�(gòu)則借鑒了高壓變頻器的一些方�,如器件串并�(lián)、多電平、多重化�,提高了DVR的容量,如圖3所�,各�(bǔ)償單元的輸出�(jīng)過疊加后作為總的�(bǔ)償電�,因此可以廣泛適用于中壓大容量場��
提出一種智能型動態(tài)電壓�(diào)節(jié)�,其原理如�4所�,主要分為機(jī)械旁路狀�(tài)和電子旁路狀�(tài)。當(dāng)處于�(jī)械旁路狀�(tài)�,NJ0閉合,NJ1和NJ2斷開,DVR處于�(jī)械旁路狀�(tài),在這種工作狀�(tài)下,系統(tǒng)電源直接與敏感負(fù)荷相�,DVR未接入系�(tǒng),處于冷備用狀�(tài)。機(jī)械開�(guān)NJ0、NJ1和NJ2的開斷由控制器決定。當(dāng)控制器檢測到裝置異常�,就會自動切換到�(jī)械旁路狀�(tài),保證負(fù)荷供電的安全;對于電子旁路狀�(tài),當(dāng)NJ0斷開,NJ1和NJ2閉合的時�,DVR被串�(lián)接入系統(tǒng)中,此時控制器發(fā)出特定的觸發(fā)脈沖,使T1和T4的IGBT處于常開狀�(tài),T2和T3則處于常閉狀�(tài)(或四個器件開閉狀�(tài)相反�,則此時DVR處于電子旁路狀�(tài)。負(fù)荷通過T1、T4(或T2、T3)及其反并聯(lián)的二極管組成回路接到系統(tǒng)電源。電子旁路狀�(tài)是DVR接入系統(tǒng)后的工作常態(tài),此時DVR處于熱備用狀�(tài),在系統(tǒng)電源正常的情況下,IGBT器件每個工頻周期僅開斷一次,開關(guān)損耗很�,極大的降低了運(yùn)行功�。而一旦控制器檢測到系�(tǒng)電源�(fā)生電壓跌落等事件,控制器脈沖可以�0.5ms以內(nèi)切換,使得IGBT逆變器工�,生成補(bǔ)償電�,無縫切換到�(bǔ)償狀�(tài),實(shí)�(xiàn)對電壓的�(bǔ)��
�4 智能型動�(tài)電壓�(diào)節(jié)�
�5 新型帶射極跟隨器的DVR�?fù)?/FONT>
提出了一種新型帶射極跟隨器的DVR,示意圖如圖5所�。其�,DVR串聯(lián)在負(fù)荷母線和敏感�(fù)荷之�,由以帶有直流儲能系�(tǒng)的傳�(tǒng)三相電壓型PWM逆變器和一射極跟隨器組成,三相電壓型PWM逆變器用于供電電壓正序分量的恢復(fù)和負(fù)序分量的�(bǔ)�,它的各部分�(gòu)成和常用的電壓型PWM逆變器相�。而射極跟隨器用于消除供電電壓中零序分量對�(fù)荷的影響。該種拓?fù)溥m用于不對稱三相四線制的配電系�(tǒng)�
針對DVR�?fù)渲械淖儔浩魉a(chǎn)生的問題�(jìn)行了思�,認(rèn)為在一般的�(shè)�(jì)�,為避免變壓器飽�,鐵心要留有足夠的裕�,這導(dǎo)致補(bǔ)償裝置的體積變大,成本提�。由此提出了一種無串聯(lián)變壓器的DVR�(jié)�(gòu)如圖6所�。該DVR�?fù)溆梢粋€固態(tài)旁路開關(guān)和一個并�(lián)在輸入輸出端的校正儲能模塊構(gòu)�。正常運(yùn)行情況下,固�(tài)旁路開關(guān)閉合,電源電壓經(jīng)過旁路開�(guān)給負(fù)荷供電;一旦檢測到電壓跌落或瞬時中�,旁路開�(guān)打開,校正儲能模塊工�,校正儲能模塊包含一個能量轉(zhuǎn)換電路,在輸入電壓上疊加適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償電�,為�(fù)荷提供近似正常的工作電壓�
�6 無串�(lián)變壓器的DVR�?fù)?BR>
�7 采用半波二極管整流的DVR�?fù)?/FONT>
介紹了一種采用半波二極管整流的DVR�?fù)?,如�7所示。其中輸出濾波電容直接和被保�(hù)的負(fù)荷串�(lián),從而消除了串聯(lián)變壓器。和傳統(tǒng)DVR的串�(lián)變壓器相�,下圖中的并�(lián)隔離變壓器的電壓等級和成本都大大減少,而且再這種情況�,鐵心飽和的問題也減輕很多,通過選擇隔離變壓器的變比還可以獲得恰�(dāng)?shù)闹绷麟妷�?/FONT>
維庫電子�,電子知�,一查百��
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