在交流电压供电网中维持电压的装置及其操作方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN03158464.0

申请日:

2003.09.10

公开号:

CN1490914A

公开日:

2004.04.21

当前法律状态:

撤回

有效性:

无权

法律详情:

发明专利申请公布后的视为撤回|||实质审查的生效|||公开

IPC分类号:

H02J3/32; H02M5/44; H02M5/458; H02M7/48; H02M7/5387; H02M1/12; H02J15/00; H02J7/00

主分类号:

H02J3/32; H02M5/44; H02M5/458; H02M7/48; H02M7/5387; H02M1/12; H02J15/00; H02J7/00

申请人:

ABB瑞士有限公司;

发明人:

P·施泰默

地址:

瑞士巴登

优先权:

2002.09.10 US 10/237874

专利代理机构:

中国专利代理(香港)有限公司

代理人:

王岳;张志醒

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内容摘要

公开了一种用于在包括局部转换系统的交流电压供电网络中保持电压的装置,局部转换系统具有彼此并联的第一分流对和第二分流对及与分流对并联的电能存储器,每个分流对由两个串联的可驱动功率半导体开关构成,每一对分别有一个二极管与每个功率半导体开关反向并联,第一分流对的功率半导体开关的连接点构成局部转换系统的第一接线端子,第二分流对的则构成局部转换系统的第二接线端子。局部转换系统还具有第三分流对,在每一对中都分别有一个二极管与每个功率半导体开关反向并联,第三分流对与第一和第二分流对并联,且第三分流对的功率半导体开关的连接点构成局部转换系统的第三接线端子。此外,还公开了一种操作该装置的方法。

权利要求书

1: 一种用于在具有局部转换系统(2)的交流电压供电网络(1) 中保持电压的装置,该局部转换系统(2)具有彼此并联的第一分流对 (13)和第二分流对(14)及与分流对(13、14)并联的电能存储器 (4),每个分流对(13、14)都是由两个串联的可驱动功率半导体开 关构成的,在每一对中都分别有一个二极管与每个功率半导体开关反 向并联,第一分流对(13)的功率半导体开关的连接点构成局部转换 系统(2)的第一接线端子(9),第二分流对(14)的功率半导体开 关的连接点构成局部转换系统(2)的第二接线端子(5),其特征在 于 局部转换系统(2)还具有由两个串联的可驱动功率半导体开关构 成的第三分流对(3),在每一对中都分别有一个二极管与每个功率半 导体开关反向并联,该第三分流对(3)与第一和第二分流对(13、14) 并联,及 第三分流对(3)的功率半导体开关的连接点构成局部转换系统 (2)的第三接线端子(18)。
2: 权利要求1中声明的装置,特征在于可驱动隔离开关(7)连 接在第一接线端子(9)和第二接线端子(5)之间。 3、权利要求1或2中声明的装置,特征在于第一电感线圈(6) 连接在第三分流对(3)的功率半导体开关的连接点和第二接线端子 (5)之间。 4、权利要求3中声明的装置,特征在于由彼此串联的第一滤波电 容器(16)和第一滤波电阻(15)构成的第一滤波器(20)连接在第 三接线端子(18)和第二接线端子(5)之间。 5、前面任意一项权利要求中声明的装置,特征在于第二电感线圈 (8)连接在第一分流对(13)的功率半导体开关的连接点和第一接线 端子(9)之间。 6、权利要求5中声明的装置,特征在于由彼此串联的第二滤波电 容器(11)和第二滤波电阻(12)构成的第二滤波器(21)连接在第 三接线端子(18)和第一接线端子(9)之间。 7、前面任意一项权利要求中声明的装置,特征在于第三电感线圈 (23)连接在第三分流对(3)的功率半导体开关的连接点和第三接线 端子(18)之间。 8、权利要求7中声明的装置,特征在于由彼此串联的第三滤波电 容器(24)和第三滤波电阻(25)构成的第三滤波器(26)连接在第 三接线端子(18)和第三电感线圈(23)之间。 9、权利要求3中声明的装置,特征在于对多相交流电压供电网络 (1),为每一相(R、S、T)都提供一个局部转换系统(2),及第三 接线端子(18)彼此相连。 10、权利要求3或5任一项中声明的装置,特征在于对多相交流 电压供电网络(1),为每一相(R、S、T)都提供一个局部转换系统 (2),及任一相(R、S、T)所关联的局部转换系统(2)的每个第三 接线端子(18)都连接到另一相(R、S、T)的局部转换系统(2)的 第二接线端子(5)。 11、权利要求3、9或10任一项中声明的装置,特征在于对多相 交流电压供电网络(1),为每一相(R、S、T)都提供一个局部转换 系统(2), 由彼此串联的第一滤波电容器(16)和第一滤波电阻(15)构成 的第一滤波器(20)连接到第二接线端子(5),及 第一滤波器(20)彼此相连。 12、权利要求5中声明的装置,特征在于对多相交流电压供电网 络(1),为每一相(R、S、T)都提供一个局部转换系统(2), 由彼此串联的第一滤波电容器(16)和第一滤波电阻(15)构成 的第一滤波器(20)连接在各局部转换系统(2)的第三接线端子(18) 和第二接线端子(5)之间。 13、权利要求5、9或10任一项中声明的装置,特征在于对多相 交流电压供电网络(1),为每一相(R、S、T)都提供一个局部转换 系统(2), 由彼此串联的第二滤波电容器(11)和第二滤波电阻(12)构成 的第二滤波器(21)连接到各局部转换系统(2)的第一接线端子(9), 及 第二滤波器(21)彼此相连。 14、权利要求9中声明的装置,特征在于局部转换系统(2)的电 源(19)彼此相连,且该连接点构成中性点接线端子(N),第三接线 端子(18)的连接点连接到该中性点接线端子(N)。 15、权利要求13中声明的装置,特征在于局部转换系统(2)的 电源(19)彼此相连,且该连接点构成中性点接线端子(N),第二滤 波器(21)的连接点连接到该中性点接线端子(N)。 16、前面任意一项权利要求中声明的装置,特征在于提供一个电 容器作为电能存储器(4)。 17、权利要求1-16任一项中声明的装置,特征在于局部转换系统 (2)具有与分流对(13、3、14)并联的蓄电池存储器(17)。 18、权利要求1-16任一项中声明的装置,特征在于局部转换系统 (2)具有由两个串联的可驱动功率半导体开关构成的第四分流对 (22),在每一对中都分别有一个二极管与每个功率半导体开关反向 并联,该第四分流对(22)与其它分流对(13、14、3)并联,还在于 蓄电池存储器(17)连接到第四分流对(22)。 19、一种用于操作在交流电压供电网络(1)中保持电压的装置的 方法,其中,在交流电压供电网络(1)电源(19)的电压下降的情况 下,局部转换系统(2)以电源(19)的额定电压基本上固定在局部转 换系统(2)第一接线端子(9)电压的方式驱动,其中所述电源连接 到局部转换系统(2),局部转换系统(2)具有彼此并联的第一分流 对(13)和第二分流对(14)及与分流对(13、14)并联的电能存储 器(4),每个分流对(13、14)都是由两个串联的可驱动功率半导体 开关构成的,在每一对中都分别有一个二极管与每个功率半导体开关 反向并联,第一分流对(13)的功率半导体开关的连接点构成局部转 换系统(2)的第一接线端子(9),第二分流对(14)的功率半导体 开关的连接点构成局部转换系统(2)的第二接线端子(5),其特征 在于 第一分流对(13)和第二分流对(14)以电源(19)的额定电压 基本上设置为第一接线端子(9)电压的方式驱动,及 局部转换系统(2)的第二分流对(14)和第三分流对(3)以电 能存储器(4)由电源(19)进行充电的方式驱动,其中第三分流对(3) 是由两个串联的可驱动功率半导体开关构成的,在每一对中都分别有 一个二极管与每个功率半导体开关反向并联,第三分流对(3)与第一 和第二分流对(13、14)并联,第三分流对(3)的可驱动功率半导体 开关构成局部转换系统(2)的第三接线端子(18)。 20、权利要求19中声明的方法,特征在于当电源(19)中的电压 下降时,连接在第一接线端子(9)和第二接线端子(5)之间的可驱 动隔离开关(7)打开。 21、权利要求20中声明的方法,特征在于一旦可驱动隔离开关(7) 打开,第一分流对(13)和第二分流对(14)就以流经隔离开关(7) 的电流在小于或等于1ms的时间内变成基本上等于0A的方式驱动。 22、权利要求19-21任一项中声明的方法,特征在于流经第二接 线端子(5)的电流由连接在第二分流对(14)的可驱动功率半导体开 关的连接点和第二接线端子(5)之间的第一电感线圈(6)来平滑。 23、权利要求22中声明的方法,特征在于利用第一滤波器(20), 关于电源(19)电压的至少一次谐波基本上被滤掉了,其中第一滤波 器(20)连接在第一接线端子(9)和第二接线端子(5)之间,由彼 此串联的第一滤波电容器(16)和第一滤波电阻(15)构成。 24、权利要求19-23任一项中声明的方法,特征在于流经第一接 线端子(9)的电流由连接在第一分流对(13)的可驱动功率半导体开 关的连接点和第一接线端子(9)之间的第二电感线圈(8)来平滑。 25、权利要求24中声明的方法,特征在于利用第二滤波器(21), 关于电源(19)电压的至少一次谐波基本上被滤掉了,其中第二滤波 器(21)连接在第三接线端子(18)和第一接线端子(9)之间,由彼 此串联的第二滤波电容器(11)和第二滤波电阻(12)构成。 26、权利要求19-25任一项中声明的方法,特征在于流经第三接 线端子(18)的电流由连接在第三分流对(3)的可驱动功率半导体开 关的连接点和第三接线端子(18)之间的第三电感线圈(23)来平滑。 27、权利要求26中声明的方法,特征在于利用第三滤波器(26), 关于电源(19)电压的至少一次谐波基本上被滤掉了,其中第三滤波 器(26)连接在第三接线端子(18)和第三电感线圈(23)之间,由 彼此串联的第三滤波电容器(24)和第三滤波电阻(25)构成。 28、权利要求19-21任一项中声明的方法,特征在于对多相交流 电压供电网络(1),为每一相(R、S、T)都提供一个局部转换系统 (2)及与每个局部转换系统(2)连接的电源(19),对于每个局部 转换系统(2),利用第一滤波器(20),关于所关联电源(19)电压 的至少一次谐波基本上被滤掉了,其中第一滤波器(20)连接在第三 接线端子(18)和第二接线端子(5)之间,由彼此串联的第一滤波电 容器(16)和第一滤波电阻(15)构成,第三接线端子(18)彼此相 连。 29、权利要求19-21任一项中声明的方法,特征在于对多相交流 电压供电网络(1),为每一相(R、S、T)都提供一个局部转换系统 (2)及与每个局部转换系统(2)连接的电源(19),对于每个局部 转换系统(2),利用第一滤波器(20),关于所关联电源(19)电压 的至少一次谐波基本上被滤掉了,其中第一滤波器(20)连接到第二 接线端子(5),由彼此串联的第一滤波电容器(16)和第一滤波电阻 (15)构成,第一滤波器(20)彼此相连。 30、权利要求19-21或24任一项中声明的方法,特征在于对多相 交流电压供电网络(1),为每一相(R、S、T)都提供一个局部转换 系统(2)及与每个局部转换系统(2)连接的电源(19),对于每个 局部转换系统(2),利用第二滤波器(21),关于所关联电源(19) 电压的至少一次谐波基本上被滤掉了,其中第二滤波器(21)连接到 第一接线端子(9),由彼此串联的第二滤波电容器(11)和第二滤波 电阻(12)构成,第二滤波器(21)彼此相连。 31、权利要求19-30任一项中声明的方法,特征在于在所关联电 源(19)的电压没有下降的情况下,可驱动隔离开关(7)是闭合的。 32、权利要求31中声明的方法,特征在于在所关联电源(19)的 电压没有下降的情况下,第二和第三分流对(14、3)中的每一个都是 以蓄电池存储器(17)由所关联电源(19)进行充电的方式驱动的, 其中为每个局部转换系统(2)提供蓄电池存储器(17)并与各分流对 (13、3、14)并联。 33、权利要求31中声明的方法,特征在于在所关联电源(19)的 电压没有下降的情况下,每个局部转换系统(2)的第四分流对(22) 是以给连接到第四分流对(22)的蓄电池存储器(17)充电的方式驱 动的,其中第四分流对(22)由两个串联的可驱动功率半导体开关构 成,在每一对中都分别有一个二极管与每个功率半导体开关反向并 联,且第四分流对(22)与各分流对(13、14、3)并联。 34、权利要求31-33任一项中声明的方法,特征在于在所关联电 源(19)的电压没有下降的情况下,每个局部转换系统(2)的第一分 流对(13)和第二分流对(14)被同步驱动,而每个局部转换系统(2) 的第三分流对(3)以出现在每个局部转换系统(2)的第一接线端子 (9)的电压关于所关联电源(19)的电压的至少一次谐波振荡基本上 得到补偿的方式驱动。 35、权利要求31-34任一项中声明的方法,特征在于在所关联电 源(19)的电压没有下降的情况下,每个局部转换系统(2)的第一分 流对(13)和第二分流对(14)被同步驱动,而每个局部转换系统(2) 的第三分流对(3)以流经每个局部转换系统(2)的第一接线端子(9) 的可调无功功率值基本上得到补偿的方式驱动。 36、权利要求31-35任一项中声明的方法,特征在于在所关联电 源(19)的电压没有下降的情况下,每个局部转换系统(2)的第一分 流对(13)和第二分流对(14)被同步驱动,而每个局部转换系统(2) 的第三分流对(3)以出现在电能存储器(4)中的电压被校准到预定 期望值的方式驱动。
3: 14)并联的电能存储器 (4),每个分流对(13、14)都是由两个串联的可驱动功率半导体开 关构成的,在每一对中都分别有一个二极管与每个功率半导体开关反 向并联,第一分流对(13)的功率半导体开关的连接点构成局部转换 系统(2)的第一接线端子(9),第二分流对(14)的功率半导体开 关的连接点构成局部转换系统(2)的第二接线端子(5),其特征在 于 局部转换系统(2)还具有由两个串联的可驱动功率半导体开关构 成的第三分流对(3),在每一对中都分别有一个二极管与每个功率半 导体开关反向并联,该第三分流对(3)与第一和第二分流对(13、14) 并联,及 第三分流对(3)的功率半导体开关的连接点构成局部转换系统 (2)的第三接线端子(18)。 2、权利要求1中声明的装置,特征在于可驱动隔离开关(7)连 接在第一接线端子(9)和第二接线端子(5)之间。 3、权利要求1或2中声明的装置,特征在于第一电感线圈(6) 连接在第三分流对(3)的功率半导体开关的连接点和第二接线端子 (5)之间。
4: 权利要求3中声明的装置,特征在于由彼此串联的第一滤波电 容器(16)和第一滤波电阻(15)构成的第一滤波器(20)连接在第 三接线端子(18)和第二接线端子(5)之间。
5: 前面任意一项权利要求中声明的装置,特征在于第二电感线圈 (8)连接在第一分流对(13)的功率半导体开关的连接点和第一接线 端子(9)之间。
6: 权利要求5中声明的装置,特征在于由彼此串联的第二滤波电 容器(11)和第二滤波电阻(12)构成的第二滤波器(21)连接在第 三接线端子(18)和第一接线端子(9)之间。
7: 前面任意一项权利要求中声明的装置,特征在于第三电感线圈 (23)连接在第三分流对(3)的功率半导体开关的连接点和第三接线 端子(18)之间。
8: 权利要求7中声明的装置,特征在于由彼此串联的第三滤波电 容器(24)和第三滤波电阻(25)构成的第三滤波器(26)连接在第 三接线端子(18)和第三电感线圈(23)之间。
9: 权利要求3中声明的装置,特征在于对多相交流电压供电网络 (1),为每一相(R、S、T)都提供一个局部转换系统(2),及第三 接线端子(18)彼此相连。
10: 权利要求3或5任一项中声明的装置,特征在于对多相交流 电压供电网络(1),为每一相(R、S、T)都提供一个局部转换系统 (2),及任一相(R、S、T)所关联的局部转换系统(2)的每个第三 接线端子(18)都连接到另一相(R、S、T)的局部转换系统(2)的 第二接线端子(5)。
11: 权利要求3、9或10任一项中声明的装置,特征在于对多相 交流电压供电网络(1),为每一相(R、S、T)都提供一个局部转换 系统(2), 由彼此串联的第一滤波电容器(16)和第一滤波电阻(15)构成 的第一滤波器(20)连接到第二接线端子(5),及 第一滤波器(20)彼此相连。
12: 权利要求5中声明的装置,特征在于对多相交流电压供电网 络(1),为每一相(R、S、T)都提供一个局部转换系统(2), 由彼此串联的第一滤波电容器(16)和第一滤波电阻(15)构成 的第一滤波器(20)连接在各局部转换系统(2)的第三接线端子(18) 和第二接线端子(5)之间。 13、权利要求5、9或10任一项中声明的装置,特征在于对多相 交流电压供电网络(1),为每一相(R、S、T)都提供一个局部转换 系统(2), 由彼此串联的第二滤波电容器(11)和第二滤波电阻(12)构成 的第二滤波器(21)连接到各局部转换系统(2)的第一接线端子(9), 及 第二滤波器(21)彼此相连。 14、权利要求9中声明的装置,特征在于局部转换系统(2)的电 源(19)彼此相连,且该连接点构成中性点接线端子(N),第三接线 端子(18)的连接点连接到该中性点接线端子(N)。 15、权利要求13中声明的装置,特征在于局部转换系统(2)的 电源(19)彼此相连,且该连接点构成中性点接线端子(N),第二滤 波器(21)的连接点连接到该中性点接线端子(N)。 16、前面任意一项权利要求中声明的装置,特征在于提供一个电 容器作为电能存储器(4)。 17、权利要求1-16任一项中声明的装置,特征在于局部转换系统 (2)具有与分流对(13、3、14)并联的蓄电池存储器(17)。 18、权利要求1-16任一项中声明的装置,特征在于局部转换系统 (2)具有由两个串联的可驱动功率半导体开关构成的第四分流对 (22),在每一对中都分别有一个二极管与每个功率半导体开关反向 并联,该第四分流对(22)与其它分流对(13、14、3)并联,还在于 蓄电池存储器(17)连接到第四分流对(22)。 19、一种用于操作在交流电压供电网络(1)中保持电压的装置的 方法,其中,在交流电压供电网络(1)电源(19)的电压下降的情况 下,局部转换系统(2)以电源(19)的额定电压基本上固定在局部转 换系统(2)第一接线端子(9)电压的方式驱动,其中所述电源连接 到局部转换系统(2),局部转换系统(2)具有彼此并联的第一分流 对(13)和第二分流对(14)及与分流对(13、14)并联的电能存储 器(4),每个分流对(13、14)都是由两个串联的可驱动功率半导体 开关构成的,在每一对中都分别有一个二极管与每个功率半导体开关 反向并联,第一分流对(13)的功率半导体开关的连接点构成局部转 换系统(2)的第一接线端子(9),第二分流对(14)的功率半导体 开关的连接点构成局部转换系统(2)的第二接线端子(5),其特征 在于 第一分流对(13)和第二分流对(14)以电源(19)的额定电压 基本上设置为第一接线端子(9)电压的方式驱动,及 局部转换系统(2)的第二分流对(14)和第三分流对(3)以电 能存储器(4)由电源(19)进行充电的方式驱动,其中第三分流对(3) 是由两个串联的可驱动功率半导体开关构成的,在每一对中都分别有 一个二极管与每个功率半导体开关反向并联,第三分流对(3)与第一 和第二分流对(13、14)并联,第三分流对(3)的可驱动功率半导体 开关构成局部转换系统(2)的第三接线端子(18)。 20、权利要求19中声明的方法,特征在于当电源(19)中的电压 下降时,连接在第一接线端子(9)和第二接线端子(5)之间的可驱 动隔离开关(7)打开。 21、权利要求20中声明的方法,特征在于一旦可驱动隔离开关(7) 打开,第一分流对(13)和第二分流对(14)就以流经隔离开关(7) 的电流在小于或等于1ms的时间内变成基本上等于0A的方式驱动。 22、权利要求19-21任一项中声明的方法,特征在于流经第二接 线端子(5)的电流由连接在第二分流对(14)的可驱动功率半导体开 关的连接点和第二接线端子(5)之间的第一电感线圈(6)来平滑。 23、权利要求22中声明的方法,特征在于利用第一滤波器(20), 关于电源(19)电压的至少一次谐波基本上被滤掉了,其中第一滤波 器(20)连接在第一接线端子(9)和第二接线端子(5)之间,由彼 此串联的第一滤波电容器(16)和第一滤波电阻(15)构成。 24、权利要求19-23任一项中声明的方法,特征在于流经第一接 线端子(9)的电流由连接在第一分流对(13)的可驱动功率半导体开 关的连接点和第一接线端子(9)之间的第二电感线圈(8)来平滑。 25、权利要求24中声明的方法,特征在于利用第二滤波器(21), 关于电源(19)电压的至少一次谐波基本上被滤掉了,其中第二滤波 器(21)连接在第三接线端子(18)和第一接线端子(9)之间,由彼 此串联的第二滤波电容器(11)和第二滤波电阻(12)构成。 26、权利要求19-25任一项中声明的方法,特征在于流经第三接 线端子(18)的电流由连接在第三分流对(3)的可驱动功率半导体开 关的连接点和第三接线端子(18)之间的第三电感线圈(23)来平滑。 27、权利要求26中声明的方法,特征在于利用第三滤波器(26), 关于电源(19)电压的至少一次谐波基本上被滤掉了,其中第三滤波 器(26)连接在第三接线端子(18)和第三电感线圈(23)之间,由 彼此串联的第三滤波电容器(24)和第三滤波电阻(25)构成。 28、权利要求19-21任一项中声明的方法,特征在于对多相交流 电压供电网络(1),为每一相(R、S、T)都提供一个局部转换系统 (2)及与每个局部转换系统(2)连接的电源(19),对于每个局部 转换系统(2),利用第一滤波器(20),关于所关联电源(19)电压 的至少一次谐波基本上被滤掉了,其中第一滤波器(20)连接在第三 接线端子(18)和第二接线端子(5)之间,由彼此串联的第一滤波电 容器(16)和第一滤波电阻(15)构成,第三接线端子(18)彼此相 连。 29、权利要求19-21任一项中声明的方法,特征在于对多相交流 电压供电网络(1),为每一相(R、S、T)都提供一个局部转换系统 (2)及与每个局部转换系统(2)连接的电源(19),对于每个局部 转换系统(2),利用第一滤波器(20),关于所关联电源(19)电压 的至少一次谐波基本上被滤掉了,其中第一滤波器(20)连接到第二 接线端子(5),由彼此串联的第一滤波电容器(16)和第一滤波电阻 (15)构成,第一滤波器(20)彼此相连。 30、权利要求19-21或24任一项中声明的方法,特征在于对多相 交流电压供电网络(1),为每一相(R、S、T)都提供一个局部转换 系统(2)及与每个局部转换系统(2)连接的电源(19),对于每个 局部转换系统(2),利用第二滤波器(21),关于所关联电源(19) 电压的至少一次谐波基本上被滤掉了,其中第二滤波器(21)连接到 第一接线端子(9),由彼此串联的第二滤波电容器(11)和第二滤波 电阻(12)构成,第二滤波器(21)彼此相连。 31、权利要求19-30任一项中声明的方法,特征在于在所关联电 源(19)的电压没有下降的情况下,可驱动隔离开关(7)是闭合的。 32、权利要求31中声明的方法,特征在于在所关联电源(19)的 电压没有下降的情况下,第二和第三分流对(14、3)中的每一个都是 以蓄电池存储器(17)由所关联电源(19)进行充电的方式驱动的, 其中为每个局部转换系统(2)提供蓄电池存储器(17)并与各分流对 (13、3、14)并联。 33、权利要求31中声明的方法,特征在于在所关联电源(19)的 电压没有下降的情况下,每个局部转换系统(2)的第四分流对(22) 是以给连接到第四分流对(22)的蓄电池存储器(17)充电的方式驱 动的,其中第四分流对(22)由两个串联的可驱动功率半导体开关构 成,在每一对中都分别有一个二极管与每个功率半导体开关反向并 联,且第四分流对(22)与各分流对(13、14、3)并联。 34、权利要求31-33任一项中声明的方法,特征在于在所关联电 源(19)的电压没有下降的情况下,每个局部转换系统(2)的第一分 流对(13)和第二分流对(14)被同步驱动,而每个局部转换系统(2) 的第三分流对(3)以出现在每个局部转换系统(2)的第一接线端子 (9)的电压关于所关联电源(19)的电压的至少一次谐波振荡基本上 得到补偿的方式驱动。 35、权利要求31-34任一项中声明的方法,特征在于在所关联电 源(19)的电压没有下降的情况下,每个局部转换系统(2)的第一分 流对(13)和第二分流对(14)被同步驱动,而每个局部转换系统(2) 的第三分流对(3)以流经每个局部转换系统(2)的第一接线端子(9) 的可调无功功率值基本上得到补偿的方式驱动。 36、权利要求31-35任一项中声明的方法,特征在于在所关联电 源(19)的电压没有下降的情况下,每个局部转换系统(2)的第一分 流对(13)和第二分流对(14)被同步驱动,而每个局部转换系统(2) 的第三分流对(3)以出现在电能存储器(4)中的电压被校准到预定 期望值的方式驱动。
13: 14)并联的电能存储器 (4),每个分流对(13、14)都是由两个串联的可驱动功率半导体开 关构成的,在每一对中都分别有一个二极管与每个功率半导体开关反 向并联,第一分流对(13)的功率半导体开关的连接点构成局部转换 系统(2)的第一接线端子(9),第二分流对(14)的功率半导体开 关的连接点构成局部转换系统(2)的第二接线端子(5),其特征在 于 局部转换系统(2)还具有由两个串联的可驱动功率半导体开关构 成的第三分流对(3),在每一对中都分别有一个二极管与每个功率半 导体开关反向并联,该第三分流对(3)与第一和第二分流对(13、14) 并联,及 第三分流对(3)的功率半导体开关的连接点构成局部转换系统 (2)的第三接线端子(18)。 2、权利要求1中声明的装置,特征在于可驱动隔离开关(7)连 接在第一接线端子(9)和第二接线端子(5)之间。 3、权利要求1或2中声明的装置,特征在于第一电感线圈(6) 连接在第三分流对(3)的功率半导体开关的连接点和第二接线端子 (5)之间。 4、权利要求3中声明的装置,特征在于由彼此串联的第一滤波电 容器(16)和第一滤波电阻(15)构成的第一滤波器(20)连接在第 三接线端子(18)和第二接线端子(5)之间。 5、前面任意一项权利要求中声明的装置,特征在于第二电感线圈 (8)连接在第一分流对(13)的功率半导体开关的连接点和第一接线 端子(9)之间。 6、权利要求5中声明的装置,特征在于由彼此串联的第二滤波电 容器(11)和第二滤波电阻(12)构成的第二滤波器(21)连接在第 三接线端子(18)和第一接线端子(9)之间。 7、前面任意一项权利要求中声明的装置,特征在于第三电感线圈 (23)连接在第三分流对(3)的功率半导体开关的连接点和第三接线 端子(18)之间。 8、权利要求7中声明的装置,特征在于由彼此串联的第三滤波电 容器(24)和第三滤波电阻(25)构成的第三滤波器(26)连接在第 三接线端子(18)和第三电感线圈(23)之间。 9、权利要求3中声明的装置,特征在于对多相交流电压供电网络 (1),为每一相(R、S、T)都提供一个局部转换系统(2),及第三 接线端子(18)彼此相连。 10、权利要求3或5任一项中声明的装置,特征在于对多相交流 电压供电网络(1),为每一相(R、S、T)都提供一个局部转换系统 (2),及任一相(R、S、T)所关联的局部转换系统(2)的每个第三 接线端子(18)都连接到另一相(R、S、T)的局部转换系统(2)的 第二接线端子(5)。 11、权利要求3、9或10任一项中声明的装置,特征在于对多相 交流电压供电网络(1),为每一相(R、S、T)都提供一个局部转换 系统(2), 由彼此串联的第一滤波电容器(16)和第一滤波电阻(15)构成 的第一滤波器(20)连接到第二接线端子(5),及 第一滤波器(20)彼此相连。 12、权利要求5中声明的装置,特征在于对多相交流电压供电网 络(1),为每一相(R、S、T)都提供一个局部转换系统(2), 由彼此串联的第一滤波电容器(16)和第一滤波电阻(15)构成 的第一滤波器(20)连接在各局部转换系统(2)的第三接线端子(18) 和第二接线端子(5)之间。 13、权利要求5、9或10任一项中声明的装置,特征在于对多相 交流电压供电网络(1),为每一相(R、S、T)都提供一个局部转换 系统(2), 由彼此串联的第二滤波电容器(11)和第二滤波电阻(12)构成 的第二滤波器(21)连接到各局部转换系统(2)的第一接线端子(9), 及 第二滤波器(21)彼此相连。
14: 权利要求9中声明的装置,特征在于局部转换系统(2)的电 源(19)彼此相连,且该连接点构成中性点接线端子(N),第三接线 端子(18)的连接点连接到该中性点接线端子(N)。
15: 权利要求13中声明的装置,特征在于局部转换系统(2)的 电源(19)彼此相连,且该连接点构成中性点接线端子(N),第二滤 波器(21)的连接点连接到该中性点接线端子(N)。
16: 前面任意一项权利要求中声明的装置,特征在于提供一个电 容器作为电能存储器(4)。
17: 权利要求1-16任一项中声明的装置,特征在于局部转换系统 (2)具有与分流对(13、3、14)并联的蓄电池存储器(17)。
18: 权利要求1-16任一项中声明的装置,特征在于局部转换系统 (2)具有由两个串联的可驱动功率半导体开关构成的第四分流对 (22),在每一对中都分别有一个二极管与每个功率半导体开关反向 并联,该第四分流对(22)与其它分流对(13、14、3)并联,还在于 蓄电池存储器(17)连接到第四分流对(22)。
19: 一种用于操作在交流电压供电网络(1)中保持电压的装置的 方法,其中,在交流电压供电网络(1)电源(19)的电压下降的情况 下,局部转换系统(2)以电源(19)的额定电压基本上固定在局部转 换系统(2)第一接线端子(9)电压的方式驱动,其中所述电源连接 到局部转换系统(2),局部转换系统(2)具有彼此并联的第一分流 对(13)和第二分流对(14)及与分流对(13、14)并联的电能存储 器(4),每个分流对(13、14)都是由两个串联的可驱动功率半导体 开关构成的,在每一对中都分别有一个二极管与每个功率半导体开关 反向并联,第一分流对(13)的功率半导体开关的连接点构成局部转 换系统(2)的第一接线端子(9),第二分流对(14)的功率半导体 开关的连接点构成局部转换系统(2)的第二接线端子(5),其特征 在于 第一分流对(13)和第二分流对(14)以电源(19)的额定电压 基本上设置为第一接线端子(9)电压的方式驱动,及 局部转换系统(2)的第二分流对(14)和第三分流对(3)以电 能存储器(4)由电源(19)进行充电的方式驱动,其中第三分流对(3) 是由两个串联的可驱动功率半导体开关构成的,在每一对中都分别有 一个二极管与每个功率半导体开关反向并联,第三分流对(3)与第一 和第二分流对(13、14)并联,第三分流对(3)的可驱动功率半导体 开关构成局部转换系统(2)的第三接线端子(18)。
20: 权利要求19中声明的方法,特征在于当电源(19)中的电压 下降时,连接在第一接线端子(9)和第二接线端子(5)之间的可驱 动隔离开关(7)打开。
21: 权利要求20中声明的方法,特征在于一旦可驱动隔离开关(7) 打开,第一分流对(13)和第二分流对(14)就以流经隔离开关(7) 的电流在小于或等于1ms的时间内变成基本上等于0A的方式驱动。
22: 权利要求19-21任一项中声明的方法,特征在于流经第二接 线端子(5)的电流由连接在第二分流对(14)的可驱动功率半导体开 关的连接点和第二接线端子(5)之间的第一电感线圈(6)来平滑。
23: 权利要求22中声明的方法,特征在于利用第一滤波器(20), 关于电源(19)电压的至少一次谐波基本上被滤掉了,其中第一滤波 器(20)连接在第一接线端子(9)和第二接线端子(5)之间,由彼 此串联的第一滤波电容器(16)和第一滤波电阻(15)构成。
24: 权利要求19-23任一项中声明的方法,特征在于流经第一接 线端子(9)的电流由连接在第一分流对(13)的可驱动功率半导体开 关的连接点和第一接线端子(9)之间的第二电感线圈(8)来平滑。
25: 权利要求24中声明的方法,特征在于利用第二滤波器(21), 关于电源(19)电压的至少一次谐波基本上被滤掉了,其中第二滤波 器(21)连接在第三接线端子(18)和第一接线端子(9)之间,由彼 此串联的第二滤波电容器(11)和第二滤波电阻(12)构成。
26: 权利要求19-25任一项中声明的方法,特征在于流经第三接 线端子(18)的电流由连接在第三分流对(3)的可驱动功率半导体开 关的连接点和第三接线端子(18)之间的第三电感线圈(23)来平滑。
27: 权利要求26中声明的方法,特征在于利用第三滤波器(26), 关于电源(19)电压的至少一次谐波基本上被滤掉了,其中第三滤波 器(26)连接在第三接线端子(18)和第三电感线圈(23)之间,由 彼此串联的第三滤波电容器(24)和第三滤波电阻(25)构成。
28: 权利要求19-21任一项中声明的方法,特征在于对多相交流 电压供电网络(1),为每一相(R、S、T)都提供一个局部转换系统 (2)及与每个局部转换系统(2)连接的电源(19),对于每个局部 转换系统(2),利用第一滤波器(20),关于所关联电源(19)电压 的至少一次谐波基本上被滤掉了,其中第一滤波器(20)连接在第三 接线端子(18)和第二接线端子(5)之间,由彼此串联的第一滤波电 容器(16)和第一滤波电阻(15)构成,第三接线端子(18)彼此相 连。
29: 权利要求19-21任一项中声明的方法,特征在于对多相交流 电压供电网络(1),为每一相(R、S、T)都提供一个局部转换系统 (2)及与每个局部转换系统(2)连接的电源(19),对于每个局部 转换系统(2),利用第一滤波器(20),关于所关联电源(19)电压 的至少一次谐波基本上被滤掉了,其中第一滤波器(20)连接到第二 接线端子(5),由彼此串联的第一滤波电容器(16)和第一滤波电阻 (15)构成,第一滤波器(20)彼此相连。
30: 权利要求19-21或24任一项中声明的方法,特征在于对多相 交流电压供电网络(1),为每一相(R、S、T)都提供一个局部转换 系统(2)及与每个局部转换系统(2)连接的电源(19),对于每个 局部转换系统(2),利用第二滤波器(21),关于所关联电源(19) 电压的至少一次谐波基本上被滤掉了,其中第二滤波器(21)连接到 第一接线端子(9),由彼此串联的第二滤波电容器(11)和第二滤波 电阻(12)构成,第二滤波器(21)彼此相连。
31: 权利要求19-30任一项中声明的方法,特征在于在所关联电 源(19)的电压没有下降的情况下,可驱动隔离开关(7)是闭合的。
32: 权利要求31中声明的方法,特征在于在所关联电源(19)的 电压没有下降的情况下,第二和第三分流对(14、3)中的每一个都是 以蓄电池存储器(17)由所关联电源(19)进行充电的方式驱动的, 其中为每个局部转换系统(2)提供蓄电池存储器(17)并与各分流对 (13、3、14)并联。
33: 权利要求31中声明的方法,特征在于在所关联电源(19)的 电压没有下降的情况下,每个局部转换系统(2)的第四分流对(22) 是以给连接到第四分流对(22)的蓄电池存储器(17)充电的方式驱 动的,其中第四分流对(22)由两个串联的可驱动功率半导体开关构 成,在每一对中都分别有一个二极管与每个功率半导体开关反向并 联,且第四分流对(22)与各分流对(13、14、3)并联。
34: 权利要求31-33任一项中声明的方法,特征在于在所关联电 源(19)的电压没有下降的情况下,每个局部转换系统(2)的第一分 流对(13)和第二分流对(14)被同步驱动,而每个局部转换系统(2) 的第三分流对(3)以出现在每个局部转换系统(2)的第一接线端子 (9)的电压关于所关联电源(19)的电压的至少一次谐波振荡基本上 得到补偿的方式驱动。
35: 权利要求31-34任一项中声明的方法,特征在于在所关联电 源(19)的电压没有下降的情况下,每个局部转换系统(2)的第一分 流对(13)和第二分流对(14)被同步驱动,而每个局部转换系统(2) 的第三分流对(3)以流经每个局部转换系统(2)的第一接线端子(9) 的可调无功功率值基本上得到补偿的方式驱动。
36: 权利要求31-35任一项中声明的方法,特征在于在所关联电 源(19)的电压没有下降的情况下,每个局部转换系统(2)的第一分 流对(13)和第二分流对(14)被同步驱动,而每个局部转换系统(2) 的第三分流对(3)以出现在电能存储器(4)中的电压被校准到预定 期望值的方式驱动。

说明书


在交流电压供电网中维持电压的装置及其探作方法

    【发明领域】

    本发明涉及电力电子领域。它涉及一种根据独立权利要求前序部分的用于在交流电压供电网络中维持电压的装置和操作这种装置的方法。

    现有技术

    如今在单相或多相交流电压供电网络中用于补偿如由于短路或负载变化发生的电压暂降的传统装置,尤其是转换电路,通常连接在交流电压供电网络和电力负载之间。例如,在US 5,099,410中详细说明了这样一种在交流电压供电网络中保持电压的装置,其中详细说明了一种具有彼此并联的第一分流对和第二分流对的局部转换系统,每个分流对都是由两个串联的可驱动功率半导体开关构成的,在每一对中都分别有一个二极管与每个功率半导体开关反向并联。此外,第一分流对的功率半导体开关的连接点构成局部转换系统的第一接线端子,电力负载通常连接到该第一接线端子。此外,第二分流对的功率半导体开关的连接点构成局部转换系统的第二接线端子,通常交流电压供电网络的电源与之相连。此外,还提供了由两个串联电容器构成地电能存储器。

    根据US 5,099,410的装置体现为用于单相交流电压供电网络,该装置一方面用于升高电压,尤其是为了给电力负载供电而将电压加倍,另一方面作为给负载不间断供电的装置,如果电源电压下降,则以在连接到局部转换系统第一接线端子的负载上建立基本上等于电源额定电压的方式驱动局部转换系统。

    关于根据US 5,099,410的装置,其问题是尽管在电源电压下降的情况下有可能通过后备电压实现对电力负载的不间断供电,但是这种下降电压的后备只在大约几毫秒的很短时间内可能存在。尽管可以通过设计具有大容量的电能存储器或利用电容器或电池形式的附加电能存储器的方式来延长这个时间,但是能量存储器的这种设计或附加能量存储器的提供使得需要相当大的空间,并且在材料、安装和母线布置方面都会带来增加的费用。

    发明概述

    因此,本发明的一个目的是详细说明一种用于在交流电压供电网络中保持电压的装置,在交流电压供电网络电源电压下降的情况下能够使下降电压的后备维持较长时间,此外,还具有一种特别简单经济的结构,使所需空间及材料、安装和母线布置方面的装置费用都最小化。此外,本发明还详细说明了一种简单有效地操作根据本发明装置的方法。这些目的是通过权利要求1和17的特征来实现的。在从属权利要求中说明了本发明的有利开发。

    在本发明用于在交流电压供电网络中保持电压的装置中,提供了具有彼此并联的第一分流对和第二分流对及与分流对并联的电能存储器的局部转换系统,每个分流对都是由两个串联的可驱动功率半导体开关构成的,在每一对中都分别有一个二极管与每个功率半导体开关反向并联。此外,第一分流对的功率半导体开关的连接点构成局部转换系统的第一接线端子。此外,第二分流对的功率半导体开关的连接点构成局部转换系统的第二接线端子。根据本发明,该局部转换系统还具有由两个串联的可驱动功率半导体开关构成的第三分流对,在每一对中都分别有一个二极管与每个功率半导体开关反向并联,第三分流对与第一和第二分流对并联,第三分流对的功率半导体开关的连接点构成局部转换系统的第三接线端子。在局部转换系统通过第二和第三接线端子与之连接的交流电压供电网络-例如有扰动的-电源电压下降的情况下,第二和第三分流对有利地使得有可能从所述交流电压供电网络的故障电源吸收用于给电能存储器充电的电能,同时,利用第一和第二分流对,通过从电能存储器吸收电能,备份第一接线端子的电压,从而有可能长时间保证连接到第一接线端子的电力负载的供电。因此,有可能不需要,如现有技术中已知的,设计具有大容量的电能存储器或电容器或电池形式的附加能量存储器,因此根据本发明的装置只需要较小空间,在材料、安装和母线布置方面的小费用是显著的,因而是很简单的,不需要特殊的保持,而且是很经济的。

    在本发明操作用于在交流电压供电网络中保持电压的装置的方法中,在交流电压供电网络电源的电压下降的情况下,局部转换系统的第一和第二分流对是以电源额定电压基本上固定在局部转换系统第一接线端子的方式驱动的,其中所述电源连接到局部转换系统。这种设置是通过在局部转换系统的第一接线端子和第二接线端子之间加补偿电压有利实现的,该补偿电压可以补偿电压的下降。此外,根据本发明,第二和第三分流对是以电能存储器由电源进行充电的方式驱动的。有利地,充电操作和对电压下降的补偿基本上是同时进行的。能够通过这种第一、第二和第三分流对驱动有利实现的是,一方面,用于给能量存储器充电的电能依旧可以从电压下降的故障电源中吸收,同时,将第一接线端子的电压设置成基本上等于电源额定电压值有利地导致有可能长时间保证对连接到第一接线端子的电力负载供电的后备电压。因此,根据本发明的方法使得可以非常简单有效地操作根据本发明的装置。

    通过下面对本发明优选代表性实施方案的详细描述并联系相应附图,本发明的这些和其它目的、优点和特征将变得很明显。

    附图简述

    图1示出了根据本发明用于在交流电压供电网络,尤其是单相交流电压供电网络,中保持电压的装置的第一种实施方案,

    图2示出了根据本发明用于在交流电压供电网络,尤其是单相交流电压供电网络,中保持电压的装置的第二种实施方案,

    图3示出了根据本发明用于在交流电压供电网络,尤其是多相交流电压供电网络,中保持电压的装置的第三种实施方案,

    图4示出了根据本发明用于在交流电压供电网络,尤其是多相交流电压供电网络,中保持电压的装置的第四种实施方案。

    附图中所用的标号及它们的含义在标识列表中进行概述。原则上,附图中相同的部分给出相同的标号。所述实施方案代表本发明主旨的实例,但没有限制作用。

    发明的表现形式

    图1示出了根据本发明用于在交流电压供电网络1,尤其是单相交流电压供电网络1,中保持电压的装置的第一种实施方案。根据图1,交流电压供电网络1具有关联的电源19。根据图1,提供了局部转换系统2,具有彼此并联的第一分流对13和第二分流对14及与分流对13、14并联的电能存储器4,每个分流对13、14都是由两个串联的可驱动功率半导体开关构成的,在每一对中都分别有一个二极管与每个功率半导体开关反向并联。优选地用一个电容器来作电能存储器4,与现有技术中已知的由两个串联电容器构成的电能存储器相比,所述电容器代表一种简化和空间的节约。此外,第一分流对13的功率半导体开关的连接点构成局部转换系统2的第一接线端子9,此外,第二分流对14的功率半导体开关的连接点构成局部转换系统2的第二接线端子5。

    根据本发明,局部转换系统2还具有由两个串联的可驱动功率半导体开关构成的第三分流对3,在每一对中都分别有一个二极管与每个功率半导体开关反向并联。根据图1,第三分流对3与第一和第二分流对13、14并联,第三分流对3的功率半导体开关的连接点构成局部转换系统2的第三接线端子18。根据图1,电力负载10连接到第一接线端子9和第三接线端子18。此外,电源19连接到第二接线端子5和第三接线端子18。能够利用第二分流对14和第三分流对3有利实现的是在电源19的电压由于电源19故障或扰动而下降的情况下,依旧能够从后者吸收一定数量的电能并给电能存储器4充电。同时,利用第一和第二分流对13、14,在第一接线端子9及,尤其是在单相交流电压供电网络1的情况下,第一接线端子9和第三接线端子18之间的电压可以通过从电能存储器4吸收电能来备份,即,被设置为并保持基本上等于电源19的额定电压值,从而可以实现电力负载10的电源到第一接线端子9及,尤其是在单相交流电压供电网络1的情况下,到第一接线端子9和第三接线端子18的连接并保证很长时间。此外,能够利用第二分流对14和第三分流对3有利实现的是在电源19的电压由于电源19故障或扰动而超过电源19的额定电压的情况下,能够从后者吸收多余的电能并给电能存储器4充电。同时,利用第一和第二分流对13、14,第一接线端子9的电压可以设置为并保持基本上等于电源19的额定电压值,从而可以实现电力负载10的电源到第一接线端子9的连接并保证很长时间。

    根据图1,根据本发明的装置还具有一个连接在第一接线端子9和第二接线端子5之间的可驱动隔离开关7。在交流电压供电网络1的正常工作中,即,当电源19的电压没有下降时,隔离开关7是闭合的,从而第一接线端子9和第二接线端子5彼此相连,且电力负载10有利地直接连接到电源19并由后者供电。利用现有技术中已知的用于保持电压的装置,在交流电压供电网络1正常工作期间利用电源19直接给电力负载10供电是不可能的。此外,根据本发明,第一电感线圈6连接在第二分流对14的功率半导体开关的连接点和第二接线端子5之间,该电感有利地用于平滑流经第二接线端子5的电流。此外,根据图1,第二电感线圈8连接在第一分流对13的功率半导体开关的连接点和第一接线端子9之间,该电感有利地用于平滑流经第一接线端子9的电流。此外,根据图1,第三电感线圈23连接在第三分流对3的功率半导体开关的连接点和第三接线端子18之间,该电感有利地用于平滑流经第三接线端子18的电流。

    根据图1,该局部转换系统具有与第一、第二和第三分流对13、14和3并联的蓄电池存储器17,它是可选的,用来提供附加的电能,这使得在电源19的电压下降或超过额定电压的情况下,还有可能实现第一接线端子9电压备份时间有利的延长。作为一种可选方案,蓄电池存储器17有利地是由一个或多个具有很高电容的电容器,即所谓的“超级电容器”,构成的。

    根据图2,在用于在交流电压供电网络1,尤其是单相交流电压供电网络1,中保持电压的装置的第二种实施方案中,局部转换系统具有由两个串联的可驱动功率半导体开关构成的第四分流对22,在每一对中都分别有一个二极管与每个功率半导体开关反向并联,并且第四分流对22与其它的分流对13、14、3并联。与根据图1的第一种实施方案相比,根据图2的局部转换系统2的蓄电池存储器17连接到第四分流对22。优选地,蓄电池存储器17通过一个电感线圈与第四分流对22的可驱动功率半导体开关并联。如上面已经提到的,通过第四分流对22的可驱动功率半导体开关的相应驱动,第四分流对22有利地使得有可能在交流电压供电网络1正常工作,即电源19的电压没有下降,的情况下给蓄电池存储器17充电。在电源19的电压下降的情况下,通过第四分流对22的可驱动功率半导体开关以目标方式,即当需要时或根据电压下降幅度和时间,相应驱动,可以从蓄电池存储器17提供电能,因此,在电源19的电压下降的情况下,有利地有可能实现第一接线端子9电压备份时间的进一步延长。此外,利用第四分流对22,可以选择蓄电池存储器17的电压为小,从而蓄电池存储器17不需要或只需要很少的串联蓄电池组电池。此外,通过利用第四分流对22设置蓄电池存储器17的电压,可以有利地延长蓄电池存储器17的使用寿命。

    为了改善供电网络的扰动,即,为了减少不期望的振荡,尤其是关于由根据本发明装置引起的电源19电压的谐波,图1和图2中所示的第一滤波器20可选地连接在第三接线端子18和第二接线端子5之间,该滤波器是由彼此串联的第一滤波电容器16和第一滤波电阻15构成的。此外,由彼此串联的第二滤波电容器11和第二滤波电阻12构成的第二滤波器21可选地连接在第三接线端子18和第一接线端子9之间。所述第二滤波器21有利地用于在第一接线端子9产生尽可能为正弦波的电压。此外,由彼此串联的第三滤波电容器24和第三滤波电阻2 5构成的第三滤波器26可选地连接在第三接线端子18和第三电感线圈23之间。所述第三滤波器26同样有利地用于在第一接线端子9产生尽可能为正弦波的电压。

    图3示出了根据本发明用于在交流电压供电网络1,尤其是多相交流电压供电网络1,中保持电压的装置的第三种实施方案,根据图3的交流电压供电网络1利用三相结构的实例来体现,即具有三相R、S、T及与每一相R、S、T关联的各电源19。根据图1或图2的上述实施方案,对每一相R、S、T都提供局部转换系统2,第三接线端子18优选地彼此相连。此外,根据图3,对于每个局部转换系统2,第一滤波器20连接在第二接线端子5和第三接线端子18之间。作为根据图3第三接线端子18优选地彼此相连的结果和作为第一滤波器20连接在第二接线端子5和第三接线端子18之间的结果,根据图3的所有第一滤波器20也彼此相连。作为图3的一种可选方案,第一滤波器20只连接到每个局部转换系统2的第二接线端子5,第一滤波器20彼此相连,而第三接线端子18优选地彼此相连。关于滤波器20,例如,第一滤波器20的这种布置在根据本发明用于在交流电压供电网络1中保持电压的装置的第四种实施方案中示出,下面详细描述根据本发明装置的第四种实施方案。

    此外,在根据图3装置的实施方案的情况下,对于每个局部转换系统2,第二滤波器21连接到第一接线端子9,如已经描述过的,第二滤波器21由彼此串联的第二滤波电容器11和第二滤波电阻12构成。根据图3,第二滤波器21彼此相连。在根据图3的实施方案的情况下,根据图1和图2的局部转换系统2的第三滤波器26有利地可以选择忽略。此外,所有的电源19都彼此相连,并在连接点构成一个中性点接线端子N。根据图3的该中性点接线端子N可选地连接到第三接线端子18的连接点和第二滤波器21的连接点,该可选连接由图3中虚线示出的连接来表示。除了在根据图1和图2实施方案情况下已经提到的优点,在根据图3的实施方案的情况下,由于该可选连接,每个第一滤波器20和每个第二滤波器21都有利地等于电源19中性点接线端子N的电势。通过实例,如果使中性点接线端子N远离第三接线端子18或第一滤波器20或第二滤波器21,从而只能很困难地接近或不可接近,那么就不需要该连接了。

    图4示出了根据本发明用于在交流电压供电网络1,尤其是多相交流电压供电网络1,中保持电压的装置的第四种实施方案,该装置与上述根据图3的实施方案的效果不同,每一相R、S、T所关联的局部转换系统2的每个第三接线端子18都连接到另一相R、S、T的局部转换系统2的第二接线端子5。根据图4,第一滤波器20连接到每个局部转换系统2的第二接线端子5,第一滤波器20彼此相连。此外,根据图4,关于每个局部转换系统2,第二滤波器21连接到第一接线端子9,第二滤波器21彼此相连。除了根据图3的实施方案的优点,根据图4装置的实施方案的优点还在于对于每个中性点接线端子N,第三接线端子18和第二滤波器21连接点的连接都可以省却。此外,在任一相R、S、T的电源19的电压下降的情况下,都可以从另一相R、S、T的电源19吸收能量,然后可以,如在根据图1和图2实施方案的情况下已经描述过的,有利地用于备份受电压下降所影响的局部转换系统2的第一接线端子9的电压。

    关于根据图3和图4的实施方案,也有可驱动隔离开关7连接在第一接线端子9和第二接线端子5之间,但为了清晰,所述隔离开关在图3和图4中没有说明。

    已经证明,在每种情况下选择第一滤波电阻15、第二滤波电阻12和第三滤波电阻25在0欧姆到1000欧姆之间都是特别有利的。

    总体而言,根据本发明的装置只需要较小空间,在材料、安装和母线布置方面的小费用是显著的,因而是很简单的,不需要特殊的保持,而且是很经济的。此外,根据图3或图4实施方案的根据本发明的装置使得如果在一相或多相R、S、T中发生过电压,则有可能影响所述一相或多相R、S、T中的电压。在这种情况下,局部转换系统2将电能从受影响的一相或多相R、S、T传回到电能存储器4和/或蓄电池存储器17,从而可以有利地减小过电压。

    关于用来操作根据本发明装置的根据本发明的方法,其中该装置用于在交流电压供电网络1中保持电压,在交流电压供电网络1电源19的电压下降的情况下,以所关联电源19的额定电压基本上固定在局部转换系统2第一接线端子9及,尤其是在单相交流电压供电网络1的情况下,第一接线端子9和第三接线端子18之间的方式驱动局部转换系统2的第一和第二分流对13、14。这种设置是通过在局部转换系统2的第一接线端子9和第二接线端子5之间加补偿电压来有利地实现的,该补偿电压可以补偿电压的下降。此外,以电能存储器4由所关联电源19进行充电的方式驱动第二和第三分流对14、3。能量存储器4的充电操作和对电压下降的补偿优选地是基本上同时进行的。利用第一、第二和第三分流对13、14、3的这种驱动,用于给能量存储器4充电的电能依旧可以有利地从故障或扰动电源19来吸收,同时还可以获得第一接线端子9的后备电压,此外,通过设置第一接线端子9的电压基本上等于电源19的额定电压值,可以长时间保持电力负载10的电源连接到第一接线端子9。

    在下文中,首先在电源19电压没有下降的情况下更加详细地解释用来操作根据本发明装置的根据本发明的方法,其中该装置用于在交流电压供电网络1中保持电压。在交流电压供电网络1的正常工作中,即当电源19的电压没有下降时,根据本发明,连接在第一接线端子9和第二接线端子5之间的可驱动隔离开关7是闭合的。根据本发明,在所关联电源19的电压没有下降的情况下,根据根据图1的根据本发明装置的实施方案的第二和第三分流对14、3,或者根据根据图3或图4的根据本发明装置的实施方案的每个第二和第三分流对14、3,都是以优选地为每个局部转换系统2提供并与各分流对13、14、3并联的蓄电池存储器17由所关联电源19进行充电的方式驱动的。这有利地可以利用在电源19没有故障的情况下可以从各电源19获得足够电能用于给对应蓄电池存储器17充电的事实,因此,除了电能存储器4,电能还可以存储在蓄电池存储器17中,在电源19的电压下降的情况下,可以提供其用于备份第一接线端子9的电压。

    此外,根据根据本发明的方法,在所关联电源19的电压没有下降的情况下,在根据图2装置的情况下局部转换系统2的第四分流对22,或者在根据图3或图4装置的情况下每个局部转换系统2的第四分流对22都是以给连接到第四分流对22的蓄电池存储器17充电的方式驱动的。如上面根据图1关于同分流对13、14、3并联的蓄电池存储器17已经提到的,这同样有利地利用在电源19没有故障的情况下可以从各电源19获得足够电能用于给对应蓄电池存储器17充电的事实,因此,除了电能存储器4,电能还可以存储在蓄电池存储器17中。在电源19的电压下降的情况下,为了备份第一接线端子9的电压,有利地可以在除一种目标方式之外还利用第四分流对22的功率半导体开关的对应驱动从蓄电池存储器17提供电能。此外,利用第四分流对22,可以选择蓄电池存储器17的电压为低,从而蓄电池存储器17不需要或只需要很少的串联蓄电池组电池。此外,作为利用第四分流对22设置蓄电池存储器17电压的结果,可以有利地延长蓄电池存储器17的使用寿命。

    此外,在所关联电源19的电压没有下降的情况下,根据图1或图2局部转换系统2,或者根据图3或图4每个局部转换系统2的第一分流对13和第二分流对14是同步驱动的,而根据图1或图2局部转换系统2,或者根据图3或图4每个局部转换系统2的第三分流对3是以局部转换系统2或每个局部转换系统2的第一接线端子9的电压关于所关联电源19的电压的至少一次谐波振荡基本上得到补偿的方式驱动的。因此,有可能对出现在局部转换系统2或每个局部转换系统2的第一接线端子9的电压和流经局部转换系统2或每个局部转换系统2的第一接线端子9的电流的任意可调频率的振荡执行一种目标有源滤波。此外,有利地可以控制供电网络一侧的功率因子。

    此外,在所关联电源19的电压没有下降的情况下,根据图1或图2局部转换系统2,或者根据图3或图4每个局部转换系统2的第一分流对13和第二分流对14是同步驱动的,而根据图1或图2局部转换系统2,或者根据图3或图4每个局部转换系统2的第三分流对3是以流经局部转换系统2或每个局部转换系统2的第一接线端子9的可调无功功率值基本上得到补偿的方式驱动的。因此,有可能对流经第一接线端子9的无功功率执行一种目标影响,尤其是目标功率因子校正,其中根据本发明的装置作为移相器来工作。

    此外,在所关联电源19的电压没有下降的情况下,根据图1或图2局部转换系统2,或者根据图3或图4每个局部转换系统2的第一分流对13和第二分流对14是同步驱动的,而根据图1或图2局部转换系统2,或者根据图3或图4每个局部转换系统2的第三分流对3是以在电能存储器4中出现的电压被校准到预定期望值的方式驱动的。该校准使得有可能确保电压的预定期望值基本上总是出现在电能存储器4且可以很容易地利用第一、第二和第三分流对13、14和3的功率半导体开关来改变这个电压,而不需要给分流对13、14和3的功率半导体开关更多的保护预防措施,例如通过对高过电压的设计。

    在下文中,关于电源19的电压下降更加详细地解释用来操作根据本发明装置的根据本发明的方法,其中该装置用于在交流电压供电网络1中保持电压,当参考没有明确说明该装置一种实施方案的根据本发明装置的元件时,下面详细说明的方法步骤涉及根据图1至图4装置的所有实施方案。首先,一旦所关联局部转换系统2的对应电源19的电压下降,隔离开关7就打开,然后,如上面已经提到的,第一分流对13和第二分流对14以电源19的额定电压基本上设置为第一接线端子9电压的方式驱动。此外,第二和第三分流对14和3以电能存储器4,优选地持续,由所关联电源19进行充电的方式驱动。优选地,充电操作和对电压下降的补偿基本上是同时进行的。

    优选地,当隔离开关7打开时,第一分流对13和第二分流对14以流经隔离开关7的电流,尤其是开路电流,在小于或等于1ms的时间内变成基本上等于0A的方式驱动。在这种情况下,这个电流有利地被引入电能存储器4,因此,隔离开关7打开后在较小程度上被加载。

    此外,流经第二接线端子5的电流由第一电感线圈6来平滑。因此,可以有利地减少该电流中不期望的振荡,从而产生这个电流整体上基本是正弦波的外形。

    根据本发明,利用第一滤波器20,关于电源19电压的至少一次谐波基本上被滤掉了。因此,可以有利地改善根据本发明装置的供电网络扰动,即可以减少不期望的振荡,尤其是关于电源19电压的谐波。

    此外,流经第一接线端子9的电流由第二电感线圈8来平滑,因此,可以有利地减少该电流中不期望的振荡,从而产生这个电流整体上基本是正弦波的外形。

    参考根据图1和图2的根据本发明装置的实施方案,根据本发明,对于单相交流电压供电网络1,利用第二滤波器21,关于电源19电压的至少一次谐波基本上被滤掉了。因此,以一种有利的方式,可以减少负载一侧不期望的振荡,尤其是关于电源19电压的谐波,从而在第一接线端子9产生尽可能为正弦波的电压。

    此外,流经第三接线端子18的电流由第三电感线圈23来平滑,因此,可以有利地减少该电流中不期望的振荡,从而产生这个电流整体上基本是正弦波的外形。

    参考根据图1和图2的根据本发明装置的实施方案,根据本发明,对于单相交流电压供电网络1,利用第三滤波器26,关于电源19电压的至少一次谐波基本上被滤掉了。因此,以一种有利的方式,可以减少负载一侧不期望的振荡,尤其是关于电源19电压的谐波,从而同样可以在第一接线端子9产生尽可能为正弦波的电压。

    参考根据图3的根据本发明装置的实施方案,根据本发明,对于多相交流电压供电网络1,为每一相R、S、T都提供局部转换系统2及与之相连的电源19,在每种情况下,关于每个局部转换系统2,利用第一滤波器20,关于所关联电源19电压的至少一次谐波基本上被滤掉了,其中第一滤波器20连接在第三接线端子18和第二接线端子5之间。在这种情况下,根据图3,第三接线端子18彼此相连。作为关于图3的一种可选方案并参考图4,利用第一滤波器20,关于所关联电源19电压的至少一次谐波基本上被滤掉了,其中第一滤波器20连接到第二接线端子5,且第一滤波器20彼此相连。因而,对于多相设计的交流电压供电网络1,也可以有利地减少不期望的供电网络扰动,尤其是关于电源19电压的谐波。

    参考根据图3和图4的根据本发明装置的实施方案,根据本发明,对于多相交流电压供电网络1,关于每个局部转换系统2,利用连接到第一接线端子9的第二滤波器21,关于所关联电源19电压的至少一次谐波基本上被滤掉了,其中第二滤波器21彼此相连。因此,以一种有利的方式,对于多相设计的交流电压供电网络1,也可以减少负载一侧不期望的振荡,尤其是关于电源19电压的谐波,从而可以在第一接线端子9产生尽可能为正弦波的电压。

    总体而言,用来操作根据本发明装置的根据本发明的方法建立了一种特别简单经济的解决方案,其中该装置用于在交流电压供电网络1中保持电压,利用该方法,在电源19电压下降和电源19电压没有下降的情况下都可以简单有效地操作该装置,从而可以确保在任何时候电力负载10都有足够的电源。

    参考符号列表:

    1   交流电压供电网络

    2   局部转换系统

    3   第三分流对

    4   电能存储器

    5   第二接线端子

    6   第一电感线圈

    7   可驱动隔离开关

    8   第二电感线圈

    9   第一接线端子

    10  电力负载

    11  第二滤波电容器

    12  第二滤波电阻

    13  第一分流对

    14  第二分流对

    15  第一滤波电阻

    16  第一滤波电容器

    17  蓄电池存储器

    18  第三接线端子

    19  电源

    20  第一滤波器

    21  第二滤波器

    22  第四分流对

    23  第三电感线圈

    24  第三滤波电容器

    25  第三滤波电阻

    26  第三滤波器

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公开了一种用于在包括局部转换系统的交流电压供电网络中保持电压的装置,局部转换系统具有彼此并联的第一分流对和第二分流对及与分流对并联的电能存储器,每个分流对由两个串联的可驱动功率半导体开关构成,每一对分别有一个二极管与每个功率半导体开关反向并联,第一分流对的功率半导体开关的连接点构成局部转换系统的第一接线端子,第二分流对的则构成局部转换系统的第二接线端子。局部转换系统还具有第三分流对,在每一对中都分。

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