Zusammensetzungsmethode des dynamischen Spannungswiederherstellers

Ein dynamischer Spannungswiederhersteller (DVR) ist als dynamisches Spannungskompensationsgerät auf Basis der Leistungselektroniktechnologie für seine Gesamtleistung auf eine wissenschaftlich fundierte Kompositionsmethode und einen modularen Strukturaufbau angewiesen. Durch klare funktionale Aufteilung und organische Integration arbeiten die verschiedenen Komponenten zusammen, um Probleme mit der Stromqualität wie Spannungseinbrüche, Überspannungen, Oberschwingungen und dreiphasige Ungleichgewichte im Stromnetz schnell zu unterdrücken.

 

Zu den Kernkomponenten eines DVR gehören im Allgemeinen eine Energiespeichereinheit, eine Stromumwandlungseinheit, eine Kopplungseinheit, eine Mess- und Steuereinheit sowie Hilfssysteme. Die Energiespeichereinheit besteht typischerweise aus einer DC-Bus-Kondensatorbank oder einer Batteriebank, die für die Bereitstellung einer stabilen Gleichstromenergiequelle für den Stromumwandlungsprozess verantwortlich ist. Seine Kapazität und sein Spannungsniveau werden auf der Grundlage der Anforderungen an die Kompensationsleistung und -dauer bestimmt. Die Stromumwandlungseinheit ist das Herzstück des DVR-Betriebs und besteht aus einem dreiphasigen Brückenwechselrichter, der aus vollständig gesteuerten leistungselektronischen Geräten (wie IGBTs und SiC-MOSFETs) besteht. Es wandelt Gleichstrom in eine Wechselstrom-Kompensationsspannung um, deren Größe den anormalen Komponenten der Stromnetzspannung entspricht und deren Richtung entgegengesetzt ist, wodurch eine hochpräzise dynamische Regelung erreicht wird.

 

Die Koppeleinheit besteht hauptsächlich aus einem Koppeltransformator oder einer Vorschaltdrossel. Seine Funktion besteht darin, die vom Wechselrichter ausgegebene Ausgleichsspannung sicher und effizient in die Leitung zwischen dem Stromnetz und der Last einzuspeisen und gleichzeitig die notwendige elektrische Isolierung zwischen dem Hauptstromkreis und dem Stromnetz sicherzustellen, Gleichtaktstörungen zu unterdrücken und die Geräteisolierung zu schützen. Die Mess- und Steuereinheit besteht aus hochpräzisen Spannungs- und Stromsensoren und einem digitalen Hochgeschwindigkeitscontroller (z. B. einem DSP oder FPGA). Es ist für die Echtzeitabtastung und -analyse elektrischer Parameter im Stromnetz und auf der Lastseite sowie für die Generierung von Modulationsbefehlen gemäß einem voreingestellten Steueralgorithmus verantwortlich, um die Stromumwandlungseinheit anzutreiben und die Kompensationsaufgabe abzuschließen. Diese Stufe benötigt außerdem eine Kommunikationsschnittstelle, um Betriebsstatus- und Fehlerinformationen mit dem übergeordneten Überwachungssystem auszutauschen.

 

Das Hilfssystem umfasst Kühl-, Schutz- und Überwachungssubsysteme. Das Kühlsystem verwendet in der Regel Luftkühlung oder Flüssigkeitskühlung, um sicherzustellen, dass der Temperaturanstieg von Leistungsgeräten unter Hochfrequenz-Schalt- und Hochstrombedingungen in einem sicheren Bereich bleibt. Das Schutzsystem umfasst Überspannungs-, Überstrom-, Übertemperatur- und Kurzschlussschutz, der bei anormalen Betriebsbedingungen die Energiepfade schnell unterbrechen kann. Das Überwachungssubsystem bietet eine Mensch-Maschine-Schnittstelle und Ferndiagnosefunktionen, die es dem Wartungspersonal erleichtern, den Gesundheitszustand der Ausrüstung zu überwachen.

 

Hinsichtlich der Konfiguration verfolgen DVRs häufig einen modularen Designansatz, bei dem Funktionen wie Energiespeicherung, Umkehrung, Kopplung und Steuerung in unabhängigen Modulen gekapselt werden. Dies erleichtert eine standardisierte Produktion und Fehlersuche und ermöglicht eine flexible Erweiterung oder redundante Konfiguration je nach Belastbarkeit und Standortbedingungen. Diese strukturierte und hierarchische Konfiguration verbessert nicht nur die Zuverlässigkeit und Wartbarkeit der Geräte, sondern legt auch eine solide Grundlage für ihre weit verbreitete Anwendung in verschiedenen Szenarien wie Industrie, Rechenzentren und Zugang zu neuen Energien.