一种模块化动态电压恢复器的联动控制系统及其控制方法与流程
本发明属于动态电压恢复器的控制，尤其涉及一种模块化动态电压恢复器的联动控制系统及其控制方法。
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信息，不必然构成在先技术。
2、随着经济快速发展，工业制造与居民用电的多样化，导致电网的电能质量问题更加复杂化，随机化与多样化。电压暂降是一个令人头疼的电压质量问题，可以引起短路故障，甚至影响到敏感设备的正常运行。电压暂降问题给国内的石化、半导体、造纸、化工、制药、纺织等行业造成了几十亿元的年经济损失，间接性损失更是无可估量。电压暂降已经成为各类企业与电网研究单位首要的治理和研究方向，解决方法之一就是安装电压补偿型装置。
3、动态电压恢复器（dynamic voltage restorer即dvr）是一种具有高技术含量的电压补偿型装置，其主要作用是解决电网电压瞬间中断、电压跌落问题，输出电源纯净，输入输出全隔离，不受输入电网谐波干扰。当系统发生电压暂降时，dvr能在几毫秒内将用户侧电压恢复到正常值，有效抑制动态、稳态的电压跌落、浪涌和闪变，同时具备良好的动态电压补偿能力，能抑制谐波、三相不平衡，提高电能质量。
4、dvr的应用场合广泛，应用在对电网电压要求较高的场合，例如半导体行业。生产设备对电网电压比较敏感，超过10毫秒的电网电压异常就可能导致千万元级的损失，动态电压恢复器就是专门解决此问题而生的，dvr在一切ups应用的场合中表现出良好的动态电压补偿能力，性能价格比高于ups，dvr使用电解电容或超级电容储能、无需蓄电池、效率高能耗少、不需要维护、占地空间少、不需要额外的散热系统，是提高负荷侧电压质量的有效手段，使得很多行业都在大规模应用。
5、当电网电压异常时，通过静态开关实现电网为负载供电到dvr为负载供电的转变，电压恢复正常时，通过静态开关将负载供电方式由dvr再转变为电网。一般使用的静态开关由两个反向并联的半控型的晶闸管设计而成，通过将控制信号加在晶闸管门极端子上，来控制静态开关的导通状态，并根据电网状态对静态开关的导通方向进行切换。
6、一般而言，交流电网为负载供电和dvr为负载供电的转换时间越短越好，即静态开关的换向时间越短越好，而半控型晶闸管一旦导通，门极便失去控制作用，无论门极触发电流是否存在，晶闸管都保持导通，只有流过晶闸管的电流降到接近于零的某一数值下，晶闸管才可关断，晶闸管的关断速度较慢，关断时间不完全受控，常规的晶闸管静态开关典型关断时间一般在5ms-10ms之间，关断时间过长。由此，目前的静态切换开关切换时间长，切换时间不完全受控，可靠性较低，因此常规的晶闸管静态开关无法满足该dvr的切换需求。
技术实现思路
1、为克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种模块化动态电压恢复器的联动控制系统，该系统内设全控型静态开关的模块化动态电压恢复器，对模块进行联动控制，通过光纤的联动控制实现各模块的静态开关的统一动作，提高了dvr系统的安全性。
2、为实现上述目的，本发明的一个或多个实施例提供了如下技术方案：
3、第一方面，公开了一种模块化动态电压恢复器的联动控制系统，每个所述动态电压恢复器作为一个模块，包括：
4、电压采样电路、主控单元及光纤控制电路；
5、每个所述模块均集成有模块控制单元，所述模块的数量为n个，各模块并联于电网和负载之间；
6、所述电压采样电路用于采集电网电压并传输至所述主控单元；
7、所述主控单元根据接收的电压采样信号判断电网电压是否异常并将控制信号传递至所述模块控制单元；
8、所述主控单元和n个模块通过光纤顺次相连，主控单元及每个模块作为一个节点，共有n+1个结点，每一个结点都将收到的光信号进行转发，形成环形的光纤网即光纤环路；
9、所述主控单元与光纤控制电路通信，当电网电压异常时，所述主控单元控制光纤控制电路工作，使得各模块的静态开关关断，所有的模块同时为负载供电，电压恢复正常时，各模块的静态开关导通，恢复电网为负载供电。
10、作为进一步的技术方案，所述动态电压恢复器还包括超级电容、逆变器、变压器、充电器、第一断路器和第二断路器及静态开关；
11、所述静态开关包括二个二极管及绝缘栅双极晶体管，每个绝缘栅双极晶体管反并联二极管，之后反并联二极管的绝缘栅双极晶体管反向串联，两个绝缘栅双极晶体管共发射级；
12、所述第二断路器、充电器、超级电容、逆变器、变压器、充电器及静态开关相串联，第一断路器与所述静态开关相并联。
13、作为进一步的技术方案，所述动态电压恢复器工作时，若超级电容没电，电网通过第二断路器和充电器为超级电容充电；
14、当电网电压正常时，静态开关导通，负载由电网供电；
15、电压骤降或电压暂升时，静态开关断开，将电网电压与负载隔离，负载电源切换到超级电容，由超级电容进行供电。
16、作为进一步的技术方案，所述逆变器用于超级电容的直流电和负载所需交流电的双向相互转化；
17、逆变器通常处于待机状态，只有当电压超过正常范围时，逆变器才开始工作；
18、在电压中断、电压下降或升高的情况下，模块将负载转移到超级电容供电。
19、作为进一步的技术方案，每个所述模块均集成有模块控制单元，其中，所述模块控制单元采用dsp控制单元，所述dsp控制单元用以向本模块的静态开关发送控制信号，驱动静态开关工作。
20、作为进一步的技术方案，所述动态电压恢复器还包括驱动芯片，所述所述模块控制单元发出控制信号至所述驱动芯片，通过所述驱动芯片驱动静态开关工作。
21、作为进一步的技术方案，所述光纤控制电路包括光电转换模块、或门模块及缓冲器；
22、所述光电转换模块一端输入端连接至光纤，有光时通过光电转换模块转换为低电平，输出至或门模块，所述或门模块的输入还接收模块正常或异常的信号；
23、所述或门模块的输出端连接至所述缓冲器，所述缓冲器输出连接光纤发射头。
24、第二方面，公开了一种模块化动态电压恢复器的联动控制方法，包括：
25、当电网电压异常时，主控单元的光纤发射头发出光，从而在光纤环路内建立光环；
26、当模块正常且光纤环路有光时，或门输出低电平，经缓冲器缓冲，光纤发射头发光，光纤发射头将光信号传递给下个模块和本模块的驱动芯片，静态开关关断，模块接入负载，为负载供电。
27、作为进一步的技术方案，电网电压异常，当某个模块为异常状态，停止本结点的光纤发射头发光，从而断开光环，使整个光环内无光信号流通，则各结点停止关断静态开关，使模块不能接入负载。
28、作为进一步的技术方案，当电网电压正常时，驱动芯片向绝缘栅双极晶体管输入高电平开关量信号，控制各模块静态开关导通，负载由电网供电。
29、以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：
30、本发明技术方案当电网电压异常时，通过全控型的静态开关可以快速地关断电网和负载之间的通路，使dvr快速的为负载供电，缩短晶闸管依靠电流过零关断造成的延时，提高了切换速度，切换时间更短，供电可靠性更高。
31、本方案将dvr进行模块化处理，并通过光纤进行各模块联动控制。采用模块化的设计，只需设计标准模块，从而既可减少设备制造的费用又可以节约系统升级的时间，便于模块数目的增减，可灵活运用于多种场合。光纤具备传输速度快、抗干扰能力强、安全性高等优点，当电网状态改变时，通过光纤的联动控制实现各模块的静态开关的统一动作，提高了dvr系统的安全性。
32、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。
技术特征：
1.一种模块化动态电压恢复器的联动控制系统，其特征是，包括：
2.如权利要求1所述的一种模块化动态电压恢复器的联动控制系统，其特征是，所述动态电压恢复器还包括超级电容、逆变器、变压器、充电器、第一断路器和第二断路器及静态开关；
3.如权利要求2所述的一种模块化动态电压恢复器的联动控制系统，其特征是，所述动态电压恢复器工作时，若超级电容没电，电网通过第二断路器和充电器为超级电容充电；
4.如权利要求2所述的一种模块化动态电压恢复器的联动控制系统，其特征是，所述逆变器用于超级电容的直流电和负载所需交流电的双向相互转化；
5.如权利要求1所述的一种模块化动态电压恢复器的联动控制系统，其特征是，每个所述模块均集成有模块控制单元，其中，所述模块控制单元采用dsp控制单元，所述dsp控制单元用以向本模块的静态开关发送控制信号，驱动静态开关工作。
6.如权利要求1所述的一种模块化动态电压恢复器的联动控制系统，其特征是，所述动态电压恢复器还包括驱动芯片，所述所述模块控制单元发出控制信号至所述驱动芯片，通过所述驱动芯片驱动静态开关工作。
7.如权利要求1所述的一种模块化动态电压恢复器的联动控制系统，其特征是，所述光纤控制电路包括光电转换模块、或门模块及缓冲器；
8.一种模块化动态电压恢复器的联动控制方法，其特征是，包括：
9.如权利要求8所述的一种模块化动态电压恢复器的联动控制方法，其特征是，电网电压异常，当某个模块为异常状态，停止本结点的光纤发射头发光，从而断开光环，使整个光环内无光信号流通，则各结点停止关断静态开关，使模块不能接入负载。
10.如权利要求8所述的一种模块化动态电压恢复器的联动控制方法，其特征是，当电网电压正常时，驱动芯片向绝缘栅双极晶体管输入高电平开关量信号，控制各模块静态开关导通，负载由电网供电。
技术总结
本发明提出了一种模块化动态电压恢复器的联动控制系统及其控制方法，属于动态电压恢复器的控制技术领域，包括：电压采样电路、主控单元及光纤控制电路；每个所述动态电压恢复器作为一个模块，每个所述模块均集成有模块控制单元，模块的数量为n个，各模块并联于电网和负载之间；电压采样电路用于采集电网电压并传输至所述主控单元；主控单元根据接收的电压采样信号判断电网电压是否异常并将控制信号传递至所述模块控制单元；主控单元和n个模块通过光纤顺次相连，主控单元及每个模块作为一个节点，共有n+1个结点，每一个结点都将收到的光信号进行转发，形成环形的光纤网即光纤环路。
技术研发人员：鞠洪兵,迟恩先,王德涛,董宝金,刘慧,孙希斌
受保护的技术使用者：山东华天电气有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5