动态电压恢复器的储能单元相控整流充电装置及方法与流程

本发明涉及动态电压恢复器，特别涉及一种动态电压恢复器的储能单元相控整流充电装置及方法。

背景技术：

1、本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术，并不必然构成现有技术。

2、动态电压恢复器（dynamic voltage regulator，dvr）是解决电网电压暂降、暂升和短时中断等问题主流设备，主要由储能元件（如超级电容）、双向变流器、充电单元、静态转换开关（static transfer switch，sts）和旁路开关组成，采用变流器并联、静态转换开关串联在供电电源和受保护的负载之间的形式接入系统。当电网电压异常时，dvr会立即切断市电通路，改为由变流器提供频率、幅值、相位均相同的电压供给负荷，无缝链接维持负载供电的连续性，保障设备安全、稳定运行。

3、dvr作为治理电压暂降问题的工业设备近几年得到大力的发展，不同类型的dvr产品层出不穷，dvr设备对储能单元的安全充放电管理显得尤为重要。不同公司的dvr产品对其设备内部的储能单元的充放电方式各有不同，大部分采用专用的充电设备对储能单元进行充放电管理，此类充电设备体积大、成本高、功率小、充电时间较长，不仅占用的设备大量的空间、增加了整机设备成本、体积，还增加了设备控制的复杂性，降低了可靠性。

技术实现思路

1、为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种动态电压恢复器的储能单元相控整流充电装置及方法，优化了动态电压恢复器（dvr）整体拓扑结构，不改变原有静态转换开关sts的体积大小，去掉了储能单元的专用充电单元，增加了静态转换开关sts的三只晶闸管，构建三相可控整流桥电路为储能单元进行稳定的可控充电，降低了专用充电单元的元器件成本，减小了整机体积和尺寸，提高了产品的经济性。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、第一方面，本发明提供了一种动态电压恢复器的储能单元相控整流充电装置。

4、一种动态电压恢复器的储能单元相控整流充电装置，包括：双回路静态转换开关、双向变流器和控制器；

5、双回路静态转换开关的输入端用于与市电连接，双回路静态转换开关的第一回路用于与负载连接，双回路静态转换开关的第二回路与双向变流器连接，双向变流器用于与储能单元连接，使得第二回路在市电输出电压正常时导通以对储能单元进行充电；

6、控制器与双回路静态转换开关连接，用于根据储能单元的直流充电电压和直流充电电流，控制第二回路的晶闸管的导通角，以实现储能单元的相控整流充电控制。

7、作为本发明第一方面进一步的限定，双回路静态转换开关包括：第一回路的第一晶闸管、第二晶闸管和第三晶闸管以及第二回路的第四晶闸管、第五晶闸管和第六晶闸管；第一晶闸管、第二晶闸管和第三晶闸管的第一端分别用于与市电连接，第一晶闸管、第二晶闸管和第三晶闸管的第二端分别用于与负载连接；

8、第四晶闸管的第一端与第一晶闸管的第二端连接，第五晶闸管的第一端与第二晶闸管的第二端连接，第六晶闸管的第一端与第三晶闸管的第二端连接，第四晶闸管、第五晶闸管和第六晶闸管的第二端分别与双向变流器连接。

9、第二方面，本发明提供了一种动态电压恢复器。

10、一种动态电压恢复器，包括输入开关、输出开关、第一旁路开关、第二旁路开关以及本发明第一方面所述的动态电压恢复器的储能单元相控整流充电装置；

11、输入开关、双回路静态转换开关和输出开关依次串联连接，输入开关的输入端用于与市电连接，输出开关的输出端用于与负载连接；

12、第二旁路开关与双回路静态转换开关并联连接，第一旁路开关的一端与输入开关的输入端连接，第一旁路开关的另一端与输出开关的输出端连接。

13、作为本发明第二方面进一步的限定，双回路静态转换开关的第二回路通过隔离变压器与双向变流器连接。

14、作为本发明第二方面更进一步的限定，第一晶闸管、第二晶闸管、第三晶闸管、第四晶闸管、第五晶闸管和第六晶闸管的规格型号完全相同，均包括两个反向并联的晶闸管单元。

15、作为本发明第二方面进一步的限定，动态电压恢复器包括储能单元直流充电电流采集电路，所述储能单元直流充电电流采集电路分别与储能单元以及控制器连接，以使得控制器接收储能单元直流充电电流用于第二回路对应的晶闸管导通角控制。

16、作为本发明第二方面更进一步的限定，储能单元直流充电电流采集电路中，包括：

17、直流霍尔传感器采集储能单元的直流充电电流，采集的二次电流经过磁珠电感和陶瓷电容组成的滤波电路清除干扰信号后，经过采样电阻转换为电压信号，经过跟随器的两级放大后进入控制器的ad采样电路，控制器根据ad采样的数据实时调整双回路静态转换开关第二回路的相控充电晶闸管的导通角，以达到储能单元的恒流充电。

18、作为本发明第二方面进一步的限定，动态电压恢复器包括储能单元直流充电电压采集电路，所述储能单元直流充电电压采集电路分别与储能单元以及控制器连接，以使得控制器接收储能单元直流充电电流用于第二回路对应的晶闸管导通角控制。

19、作为本发明第二方面更进一步的限定，储能单元直流充电电压采集电路中，包括：

20、直流霍尔传感器采集的直流充电电压经过电阻分压和电容滤波后，由线性光耦转换为隔离的二级电压信号，采集的二级电压信号经过放大器的两级放大后进入控制器的ad采样电路，控制器根据ad采样的电压数据实时调整双回路静态转换开关第二回路的相控充电晶闸管的导通角，以实现储能单元的电压平稳增长。

21、第三方面，本发明提供了一种动态电压恢复器的储能单元相控整流充电控制方法。

22、一种动态电压恢复器的储能单元相控整流充电控制方法，利用本发明第一方面所述的动态电压恢复器的储能单元相控整流充电装置，包括以下过程：

23、第一回路的全部晶闸管（即第一晶闸管、第二晶闸管和第三晶闸管）导通预设时间，检测第二回路的各个晶闸管输入端电压无异常后，控制第二回路的晶闸管（即第四晶闸管、第五晶闸管和第六晶闸管）分别以设定相位角导通，获取储能单元的直流充电电流和电压；

24、根据储能单元直流充电电压和储能单元直流充电电流，控制第二回路的晶闸管相位角导通角度，以控制第二回路的晶闸管的输出交流电压，通过双向变流器搭建的全桥整流电路，将储能单元的直流充电电流控制在预设阈值范围内；

25、当储能单元的直流电压平稳增加至预设阈值后，控制第二回路的各个晶闸管完全导通，通过双向变流器满功率主动整流给储能单元充电至目标设定值。

26、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

27、1、本发明优化了动态电压恢复器整体拓扑结构，不改变原有静态转换开关（static transfer switch，sts）的体积大小，去掉了储能单元的专用充电单元，增加了静态转换开关sts的三只晶闸管，构建三相可控整流桥电路为储能单元进行稳定的可控充电，降低了专用充电单元的元器件成本，减小了整机体积和尺寸，提高了产品的经济性。

28、2、本发明通过增加超级电容充电电压和电流实时检测回路，可以及时的把储能单元的充电电压、电流等性能参数实时反馈给控制器，经过相应的运算后将控制指令下发给静态转换开关sts中第二回路中的晶闸管（即第四晶闸管、第五晶闸管和第六晶闸管），保证充电的稳定性和可控性。

29、3、本发明能够通过设定储能单元充电参数，来控制储能单元的充电电路的电压电流大小和稳定性，可以减小充电电路的冲击性对储能单元的损坏从而延长储能单元的使用寿命；同时可以根据动态电压恢复器设备容量的大小和实际的使用环境，通过设定参数改变储能单元充电时间以满足不同特性负载的对dvr充电时间的具体要求。

30、4、本发明增加的静态转换开关sts的晶闸管的型号规格，与原有晶闸管型号相同，其性能参数可满足动态电压恢复器对超级电容进行全功率充电，大大缩短了动态电压恢复器两次市电异常的时间间隔。

31、本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。