CN111416424A - 治理电压暂降及短时中断的电力供电电路及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例涉及一种治理电压暂降及短时中断的电力供电电路及控制方法，包括第一供电回路、第二供电回路和第三供电回路；第一供电回路，用于根据主电源的供电电压正常给负载供电；第二供电回路，用于根据主电源的供电电压出现暂降给负载供电；第三供电回路，用于根据主电源的供电电压出现短时中断给负载供电。该治理电压暂降及短时中断的电力供电电路根据主电源电压处于正常、暂降、中断这三种情况选择不同的供电电路给负载供电，确保负载的持续稳定工作，避免主电源电压波动带来的负面损失，解决了现有电力***不能同时具备处于电压暂降和短时中断，无法给负载稳定供电的技术问题。该供电控制电路应用场合多，使用范围广。

Description

治理电压暂降及短时中断的电力供电电路及控制方法

技术领域

本发明涉及电网供电技术领域，尤其涉及一种治理电压暂降及短时中断的电力供电电路及控制方法。

背景技术

在电网供电***中，主要影响电网供电的电能质量因数包括电压跌落、骤升、过压、欠压等，这些影响电能质量因数轻则会影响电网供电的负载的正常运行，重则毁坏负载，甚至会使电网供电***奔溃。

在工业用电领域最为常见的电能质量问题具体表现为电压短时中断或压有效值突然下降又迅速恢复的暂降现象。电压暂降多为偶然突发事件，有较高的发生频率，故障原因复杂不容易排查。随着工业自动化程度越来越高，大量使用精密电子设备等敏感负载，设备因供电电压扰动而停机，会造成严重的经济损失。

市面上对于传统的敏感负荷电压暂降治理设备主要采用两种方式，实时在线串联补偿方式AVC和离线并联式逆变补偿方法DVR，这两种方法只能单独具备处理电压暂降或者短时中断的能力，实现对电压暂降和短时中断均有处理的电路。

而电压暂降与短时中断不适宜分开进行处理，因为在电力***日常运行中，雷击避雷器动作、大负荷电机启动或各类故障引起电网交流保护、自动装置动作，这些都可能伴随着少部分用户的供电出现短时中断，而周边多数用户出现电压暂降，只是单独处理短时中断或暂降的设备或电路不能满足现有社会对电力供电的需求。

因此需要研制关键设备同时具备电压暂降补偿和电压中断补偿，保证负载的持续供电。

因此，针对上述情况，如何让电力***同时具备电压暂降补偿和电压中断补偿，保证负载的持续供电成为本领域技术人员亟待解决的重要技术问题。

发明内容

本发明实施例提供了一种治理电压暂降及短时中断的电力供电电路及控制方法，用于解决现有电力***不能同时具备处于电压暂降和短时中断，无法给负载稳定供电的技术问题。

为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

一种治理电压暂降及短时中断的电力供电电路，包括第一供电回路、第二供电回路和第三供电回路；

所述第一供电回路，用于根据主电源的供电电压正常给负载供电；

所述第二供电回路，用于根据所述主电源的供电电压出现暂降给所述负载供电；

所述第三供电回路，用于根据所述主电源的供电电压出现短时中断给所述负载供电。

优选地，所述第一供电回路包括所述主电源、与所述主电源连接的第一开关元件和所述负载；

所述第二供电回路包括所述主电源、与所述主电源连接的第三开关元件、与所述第三开关元件连接的变压器、与所述变压器连接的整流器、与所述整流器连接的逆变器、与所述逆变器连接的第二开关元件和与所述第二开关元件的所述负载；

所述第三供电电路包括辅助电源、与所述辅助电源连接的所述逆变器、与所述逆变器连接的第二开关元件和与所述第二开关元件的所述负载。

优选地，所述第一开关元件为GBT或晶闸管或IGCT结构的双向固态开关，所述第二开关元件和所述第三开关元件均为固态开关。

优选地，所述逆变器为三相全桥结构或三相四桥臂结构的逆变器。

优选地，所述逆变器与所述第二开关元件之间还连接有滤波器。

优选地，所述滤波器包括滤波电感和滤波电容。

优选地，所述辅助电源为铅酸蓄电池组或带充电的电池组。

优选地，所述变压器为***式的变压器。

优选地，所述辅助电源的正极串联半导体器件与所述逆变单元连接。

本发明还提供一种治理电压暂降及短时中断的电力供电控制方法，包括：

当主电源的电压正常给负载供电时，控制第一供电回路给所述负载供电；

当主电源的电压出现电压暂降时，控制第二供电回路给所述负载供电；

当主电源的电压出现电压短时中断时，控制第三供电回路给所述负载供电。

从以上技术方案可以看出，本发明的实施例具有的优点：

1.该网电压暂降和中断的供电控制电路根据主电源电压处于正常、暂降、中断这三种情况选择不同的供电电路给负载供电，确保负载的持续稳定工作，避免主电源电压波动带来的负面损失，解决了现有电力***不能同时具备处于电压暂降和短时中断，无法给负载稳定供电的技术问题。该供电控制电路可应用在高精度负载供电或者电网电能质量较差的应用场合，使用范围广；

2.该治理电压暂降及短时中断的电力供电控制方法根据主电源电压处于正常、暂降、中断这三种情况控制不同的供电电路给负载供电，确保负载的持续稳定工作，避免主电源电压波动带来的负面损失，解决了现有电力***不能同时具备处于电压暂降和短时中断，无法给负载稳定供电的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例所述的治理电压暂降及短时中断的电力供电电路的框架图。

图2为本发明实施例所述的治理电压暂降及短时中断的电力供电电路的电路图。

图3为本发明实施例所述的治理电压暂降及短时中断的电力供电电路第一供电回路工作的电路图。

图4为本发明实施例所述的治理电压暂降及短时中断的电力供电电路第二供电回路工作的电路图。

图5为本发明实施例所述的治理电压暂降及短时中断的电力供电电路第三供电回路工作的电路图。

具体实施方式

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

随着工业的发展，工业厂家中的高精密仪器、半导体工厂等敏感负载的广泛应用，电力中出现的电能质量问题会给厂家带来了巨大的经济损害，严重威胁精密设备的正常运行。

目前经过调查发现，我国每年因电网停电及电能质量造成的损失在百亿美元，单是化工行业的一次电压跌落所造成的损失在50万美元。而国内半导体企业大量发展，全部生产线的自动化程度很高，采用了大量的PLC控制器，因每次电压波动，不仅当时在生产线的大量产品出现质量问题而报废，而且可能引起控制程序紊乱，模具损坏，重新启动整条生产线也至少需要半个小时，每次停电造成的损失按近百万元会造成巨大的经济损失。

因此，本申请实施例提供了一种治理电压暂降及短时中断的电力供电电路及控制方法，可以在电网供电出现电压暂降或中断情况下，仍然可以给负载供电的供电电路，用于解决现有电力***不能同时具备处于电压暂降和短时中断，无法给负载稳定供电的技术问题。

实施例一：

图1为本发明实施例所述的治理电压暂降及短时中断的电力供电电路的框架图。

如图1所示，本发明实施例提供一种治理电压暂降及短时中断的电力供电电路，包括第一供电回路10、第二供电回路20和第三供电回路30；

第一供电回路10，用于根据主电源的供电电压正常给负载供电；

第二供电回路20，用于根据主电源的供电电压出现暂降给负载供电；

第三供电回路30，用于根据主电源的供电电压出现短时中断给负载供电。

需要说明的是，治理电压暂降及短时中断的电力供电电路根据主电源电压处于正常、暂降、中断这三种情况选择不同的供电电路给负载供电，确保该治理电压暂降及短时中断的电力供电电路可以稳定的给负载供电。

在本申请的实施例中，主电源主要用于给负载提供电源。

需要说明的是，主电源优先选用电力网，电力网主要是指电力***中各种电压的变电所及输配电线路组成的整体。该治理电压暂降及短时中断的电力供电电路给负载提供的电源可以是三相三线制或三相四线制，以实现不平衡负载的电压补偿。

本申请实施例提供的一种治理电压暂降及短时中断的电力供电电路根据主电源电压处于正常、暂降、中断这三种情况选择不同的供电电路给负载供电，确保负载的持续稳定工作，避免主电源电压波动带来的负面损失，解决了现有电力***不能同时具备处于电压暂降和短时中断，无法给负载稳定供电的技术问题。该供电控制电路可应用在高精度负载供电或者电网电能质量较差的应用场合，使用范围广。

图2为本发明实施例所述的治理电压暂降及短时中断的电力供电电路的电路图。

如图2所示，第一供电回路10包括主电源、与主电源连接的第一开关元件SW1和负载；

第二供电回路20包括主电源、与主电源连接的第三开关元件K2、与第三开关元件K2连接的变压器TR1、与变压器TR1连接的整流器REC、与整流器REC连接的逆变器INV、与逆变器INV连接的第二开关元件K1和与第二开关元件K1的负载；

第三供电电路30包括辅助电源BAT、与辅助电源BAT连接的逆变器INV、与逆变器INV连接的第二开关元件K2和与第二开关元件K2的负载。

如图2所示，在本实施例中，第一开关元件SW1优选选用为IGBT结构的双向固态开关，也可以是晶闸管或IGCT结构的双向固态开关，保证第一开关元件SW1在导通与截止切换过程中的快速性，该治理电压暂降及短时中断的电力供电电路可以通过IGBT结构的双向固态开关实现负载供电回路的高速切换。第二开关元件K1和第三开关元件K2均可以优选选用为固态开关。在本实施例中，第二开关元件K1和第三开关元件K2选用机械式的固态开关。

如图2所示，在本实施例中，变压器TR1主要用于对主电源转换为直流电源，变压器TR1的输出端与整流器REC的输入端连接。

需要说明的是，变压器TR1可以为***式变压器。

如图2所示，在本实施例中，整流器REC主要用于对变压器TR1提供的直流电源进行整流，整流器REC的输出端与逆变器INV的输入端连接。滤波器主要用于对逆变器INV转换后的电源进行滤波，滤波器的输入端与逆变器INV的输出端连接，滤波器的输出端与第二开关元件K1的第二端连接。

需要说明的是，整流器REC主要包含有两组整流器，使得该整流器REC构成十二脉波整流。滤波器包括滤波电感Ls和滤波电容Cs。该治理电压暂降及短时中断的电力供电电路通过变压器TR1的电压比设置，降低辅助电源中电池组串联的数量，使得该治理电压暂降及短时中断的电力供电电路设计简单，可以灵活使用，降低该供电控制电路的运行成本。

如图2所示，在本实施例中，逆变器INV可以选用三相全桥结构的逆变器，也可以选用三相四桥臂结构的逆变器。逆变器INV会首先判断负载的电流，当电流是由主电源流向负载时，逆变器INV的初始输出电压高于主电源的电压，保证第一开关元件SW1的电流迅速将为零后，逆变器INV输出负载的额定工作电压；当电流由负载流向主电源时，逆变器INV的初始输出电压低于主电源的电压，保证第一开关元件SW1的电流迅速将为零后，逆变器INV输出负载的额定工作电压。

图3为本发明实施例所述的治理电压暂降及短时中断的电力供电电路第一供电回路工作的电路图，图4为本发明实施例所述的治理电压暂降及短时中断的电力供电电路第二供电回路工作的电路图，图5为本发明实施例所述的治理电压暂降及短时中断的电力供电电路第三供电回路工作的电路图。

在本实施例中，如图3至图5所示，第一开关元件SW1的第一端分别与主电源和第三开关元件K2的第一端连接，第一开关元件K1的第二端分别与第二开关元件K2的第一端和负载连接，第三开关元件K2的第二端与变压器TR1连接，第二开关元件K1的第二端连接滤波器后再与逆变器的输出端连接。如图3所示，第一开关元件K1主要用于导通或截止主电源与负载的连接从而实现控制第一供电回路10是否工作。在第一供电回路10、第二供电回路20和第三供电回路30切换过程中，如图4所示，当主电源的电压处于暂降工作模式时，第二供电回路20工作，第三开关元件K2闭合，主电源的电源经过变压器TR1、整流器REC转换为直流电压，并通过逆变器INV将直流电压转换成负载的额定负载电压，第二开关元件K1闭合给负载供电，保证负载电压在主电源电压出现暂降时稳定供电。如图5所示，当主电源的电压处于短时中断情况下，第一开关元件K1截止和第三开关元件K2断开，第二开关元件K1闭合，逆变器INV从辅助电源BAT获取电源电压转换成负载的额定负载电压，给负载供电，保证负载在主电源的电压中断时依然稳定工作。

需要说明的是，具体地，如图3所示，当主电源正常给负载供电时，第一开关元件SW1导通，第二开关元件K1和第三开关元件K2均断开，即是第一供电回路10工作，第二供电回路20和第三供电回路30均不工作，给负载供电的电流电压的流向如图3所示的箭头方向。如图4所示，当主电源给负载供电的电压处于暂降时，第一开关元件SW1截止，第二开关元件K1和第三开关元件K2均闭合，即是第一供电回路10和第三供电回路30均不工作，第二供电回路20工作，给负载供电的电流电压的流向如图4所示的箭头方向；第一开关元件SW1迅速关断，主电源的电压通过变压器TR1和整流器REC转换为直流电压，并通过逆变器INV将直流电压转换为负载的额定负载电压，保证负载的电压在主电源的电压出现暂降时稳定供电。如图5所示，当主电源给负载供电的电压处于短时中断时，第一开关元件SW1截止和第三开关元件K2断开，第二开关元件K1闭合，即是第一供电回路10和第二供电回路20均不工作，第三供电回路30工作，给负载供电的电流电压的流向如图5所示的箭头方向；第一开关元件SW1迅速截止关断，整流器REC因主电源中断而停止工作，辅助电源稳定中间直流电压，逆变器INV为负载提供稳点电压供电，保证负载在主电源的电压中断时依然稳定工作。

如图2所示，在本申请的一个实施例中，辅助电源BAT可以为铅酸蓄电池组或带充电的电池组，电池组是由数个电池串联组成的。辅助电源BAT主要用于提供直流电源，辅助电源BAT与逆变器INV的输入端连接。

在本申请的实施例中，逆变器INV主要用于将输入逆变器INV的电压转换为符合负载正常工作的额定电压。

如图2所示，在本申请的一个实施例中，辅助电源的正极串联半导体器件与逆变器INV连接。

需要说明的是，半导体器件可以优选选用为二极管，即是二极管的阳极与辅助电源的正极连接。

实施例二：

本发明实施例还提供了一种治理电压暂降及短时中断的电力供电控制方法，包括：

当主电源的电压正常给负载供电时，控制第一供电回路给所述负载供电；

当主电源的电压出现电压暂降时，控制第二供电回路给所述负载供电；

当主电源的电压出现电压短时中断时，控制第三供电回路给所述负载供电。

需要说明的是，该治理电压暂降及短时中断的电力供电控制方法是基于上述所述的治理电压暂降及短时中断的电力供电电路实现的，而该治理电压暂降及短时中断的电力供电电路在实施例一一阐述，在本实施例中不在一一描述了。

与现有的技术相比，本申请实施例提供的一种治理电压暂降及短时中断的电力供电控制方法根据主电源电压处于正常、暂降、中断这三种情况控制不同的供电电路给负载供电，确保负载的持续稳定工作，避免主电源电压波动带来的负面损失，解决了现有电力***不能同时具备处于电压暂降和短时中断，无法给负载稳定供电的技术问题。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的***，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的***，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种治理电压暂降及短时中断的电力供电电路，其特征在于，包括第一供电回路、第二供电回路和第三供电回路；

所述第一供电回路，用于根据主电源的供电电压正常给负载供电；

所述第二供电回路，用于根据所述主电源的供电电压出现暂降给所述负载供电；

所述第三供电回路，用于根据所述主电源的供电电压出现短时中断给所述负载供电。

2.根据权利要求1所述的治理电压暂降及短时中断的电力供电电路，其特征在于，所述第一供电回路包括所述主电源、与所述主电源连接的第一开关元件和所述负载；

所述第二供电回路包括所述主电源、与所述主电源连接的第三开关元件、与所述第三开关元件连接的变压器、与所述变压器连接的整流器、与所述整流器连接的逆变器、与所述逆变器连接的第二开关元件和与所述第二开关元件的所述负载；

所述第三供电电路包括辅助电源、与所述辅助电源连接的所述逆变器、与所述逆变器连接的第二开关元件和与所述第二开关元件的所述负载。

3.根据权利要求2所述的治理电压暂降及短时中断的电力供电电路，其特征在于，所述第一开关元件为GBT或晶闸管或IGCT结构的双向固态开关，所述第二开关元件和所述第三开关元件均为固态开关。

4.根据权利要求2所述的治理电压暂降及短时中断的电力供电电路，其特征在于，所述逆变器为三相全桥结构或三相四桥臂结构的逆变器。

5.根据权利要求2所述的治理电压暂降及短时中断的电力供电电路，其特征在于，所述逆变器与所述第二开关元件之间还连接有滤波器。

6.根据权利要求5所述的治理电压暂降及短时中断的电力供电电路，其特征在于，所述滤波器包括滤波电感和滤波电容。

7.根据权利要求2所述的治理电压暂降及短时中断的电力供电电路，其特征在于，所述辅助电源为铅酸蓄电池组或带充电的电池组。

8.根据权利要求2所述的治理电压暂降及短时中断的电力供电电路，其特征在于，所述变压器为***式的变压器。

9.根据权利要求2所述的治理电压暂降及短时中断的电力供电电路，其特征在于，所述辅助电源的正极串联半导体器件与所述逆变单元连接。

10.一种治理电压暂降及短时中断的电力供电控制方法，其特征在于，包括：

当主电源的电压正常给负载供电时，控制第一供电回路给所述负载供电；

当主电源的电压出现电压暂降时，控制第二供电回路给所述负载供电；

当主电源的电压出现电压短时中断时，控制第三供电回路给所述负载供电。

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