專利名稱：電能調(diào)節(jié)節(jié)電裝置三相電流平衡調(diào)節(jié)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電能調(diào)節(jié)節(jié)電裝置三相電流平衡調(diào)節(jié)系統(tǒng)。廣泛應(yīng)用于低壓三相四線制城市民用電網(wǎng)、部分工業(yè)電網(wǎng)以及農(nóng)用電網(wǎng)中，特別適合于改善由于諧波和三相負荷不平衡造成的電能質(zhì)量問題。屬于電力電子技術(shù)領(lǐng)域。背景技術(shù)：
低壓電網(wǎng)三相負荷可能因多種原因，導致不平衡，甚至不平衡度非常嚴重。三相負荷不平衡對低壓電網(wǎng)、配電變壓器、6 IOkV高壓線路均造成危害，對供電企業(yè)安全供電降低線損、用戶安全用電影響較大。三相不平衡是指三相的電壓或電流中含有負序以及零序分量，導致三相電壓或電流的有效值大小不等、相位不再是互差120度、零線電流過大等現(xiàn)象。不平衡的三相電壓或電流所能引起的危害主要有
(1)引起旋轉(zhuǎn)電機的附加發(fā)熱和振動，危害其安全運行和正常出力；
(2)引起以負序分量為啟動原件的多種保護誤動作，對電網(wǎng)安全運行造成嚴重威脅；
(3)降低系統(tǒng)容量利用率，增加系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)損耗，降低電網(wǎng)能量傳輸效率；
(4)不平衡的三相負荷將使變壓器因為某相過熱而縮短壽命、加大損耗；
(5)配電網(wǎng)中中線一般較細，三相負荷不平衡時中線電流很大，中線發(fā)熱嚴重，可能引起火災，甚至中線被燒斷。目前配電系統(tǒng)中的常規(guī)補償方式有 1)三相電容器補償方式
這種補償方式控制方法簡單，只能應(yīng)用于三相負荷基本平衡的系統(tǒng)中，對于三相不平衡系統(tǒng)，由于各相無功功率不同因此不能夠?qū)崿F(xiàn)良好的補償。2 )單相電容器分相補償方式
采取無功大的相多投電容，無功小的相少投甚至不投電容的補償方式。其結(jié)果可以使三相不平衡系統(tǒng)的各相無功得到補償，而對于不平衡的有功電流是無能為力的。3)在相線與相線之間跨接電阻、電容或電感
電阻具有在相線與相線之間轉(zhuǎn)移無功的能力，而電容或電感具有在相線與相線之間轉(zhuǎn)移有功的能力。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的克服上述不足，提供一種對于三相不平衡系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)良好的補償、對于不平衡的有功電流得到補償?shù)碾娔苷{(diào)節(jié)節(jié)電裝置三相電流平衡調(diào)節(jié)系統(tǒng)。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的一種電能調(diào)節(jié)節(jié)電裝置三相電流平衡調(diào)節(jié)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括主電路和控制系統(tǒng)，所述主電路采用三相全橋逆變器結(jié)構(gòu)，直流側(cè)為電容器，該結(jié)構(gòu)可以消除零序分量的諧波電流，實現(xiàn)不對稱控制；所述控制系統(tǒng)由兩部分組成，一是諧波信號檢測系統(tǒng)，二是補償電流或電壓系統(tǒng)。諧波信號檢測系統(tǒng)用于對諧波信號的檢測，補償電流或電壓系統(tǒng)是根據(jù)檢測出的諧波信號產(chǎn)生相應(yīng)的補償電流或電壓，所述諧波信號的檢測采用基于瞬時無功理論的諧波檢測方法。
基于瞬時無功功率理論的瞬時空間矢量法是目前FACTS中應(yīng)用最廣的一種檢測方法，最早是由日本學者H. Akagi于1984年提出的，經(jīng)過不斷改進，現(xiàn)在主要包括
P、？法和、、、法。其中，P、？法適用于電網(wǎng)電壓對稱且無畸變情況下諧波電流的檢測；
S、、法不僅在電網(wǎng)電壓畸變時適用，在電網(wǎng)電壓不對稱時也同樣有效。本發(fā)明具有如下優(yōu)點 1、快速吞吐無功
該裝置可以快速無級差地連續(xù)吸收或者釋放無功功率，動作時間為幾十毫秒，使得電網(wǎng)功率因數(shù)為1。傳統(tǒng)的電容器組投切裝置由于受到放電時間的限制，不能有效的補償快速變化的無功功率，而且電容器都是分組投切，因此它的補償精度受到級差的限制，補償效果不好。另外電容器只能釋放無功，不能吸納無功，因此在容性負荷場合不能達到減少電流、 降低線損的目的。2、補償電流諧波
該裝置可以補償2-31次電流諧波，使得電源潔凈，提高用戶的電能質(zhì)量。由于采用了瞬時電流檢測理論，可以有效地檢測并分離出需要補償?shù)碾娏髦C波，這樣就可以及時準確地發(fā)出指令，實現(xiàn)電流諧波補償。3、抑制電壓閃變
電網(wǎng)電壓在遇到大負荷開?；蛘哂龅焦收锨闆r時會出現(xiàn)短暫的電壓閃變，即電網(wǎng)電壓會突然跌落，持續(xù)時間很短，只有幾十到幾百個毫秒。人眼很難觀察到這個閃變對用電帶來的影響，但是有些精密加工企業(yè)的精密設(shè)備卻不能忍受這種電壓閃變，每次電壓閃變都可能導致生產(chǎn)出廢品，甚至使得某些機器出現(xiàn)重新啟動的現(xiàn)象。該裝置動作時間為幾十個毫秒，因此可以有效地抑制電網(wǎng)電壓的閃變。4、實現(xiàn)平衡供電
配電網(wǎng)負荷非常復雜，三相負荷都是相互獨立的，因此三相供電往往都是不平衡的。在嚴重的情況下有可能出現(xiàn)某相供電過載，線路或者變壓器的繼電保護或者過流保護動作， 從而使得整個三相同時跳閘，影響其他兩相用戶的用電。該裝置可以有效地實現(xiàn)相位之間的電能交換。盡管用戶的負荷不是三相平衡的，但是該裝置可以吸收變壓器三相送過來的電能，并進行重新交換和分配給每相用戶使用，使得變壓器送出的是平衡功率。5、補償零序電流
由于該裝置采用了三相四線制結(jié)構(gòu)，因此它可以補償零序電流，提高用戶的電壓質(zhì)量。

圖1為本發(fā)明的基于P、0運算方式的諧波檢測方法原理信號檢測的原理圖。圖2為本發(fā)明的基于、Λ運算方式的諧波檢測方法原理圖。圖3為本發(fā)明三相四線制APFV系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖。具體實施例方式
參見圖1、圖2和圖3，圖1為本發(fā)明的基于、■？運算方式的諧波檢測方法原理信號檢
測的原理圖。圖2為本發(fā)明的基于運算方式的諧波檢測方法原理圖。圖3為本發(fā)明三相四線制APFV系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖。由圖1、圖2和圖3可以看出，本發(fā)明電能調(diào)節(jié)節(jié)電裝置三相電流平衡調(diào)節(jié)系統(tǒng)，包括主電路和控制系統(tǒng)，所述主電路采用三相全橋逆變器結(jié)構(gòu)，直流側(cè)為電容器，該結(jié)構(gòu)可以消除零序分量的諧波電流，實現(xiàn)不對稱控制；所述控制系統(tǒng)由兩部分組成，一是對于諧波信號的檢測，二是根據(jù)檢測出的諧波信號產(chǎn)生相應(yīng)的補償電流或電壓，所述諧波信號的檢測采用基于瞬時無功理論的諧波檢測方法。補償電流的產(chǎn)生
常用的補償電流的產(chǎn)生方法是滯環(huán)比較控制。滯環(huán)比較控制是將補償電流參考值與逆變器實際電流輸出值之差輸入到具有滯環(huán)特性的比較器，通過比較器的輸出來控制開關(guān)的開合，從而達到逆變器輸出值實時跟蹤補償電流參考值。與三角載波線性控制相比，滯環(huán)比較控制具有開關(guān)損耗小、動態(tài)響應(yīng)快等特點。缺點是系統(tǒng)的開關(guān)頻率、響應(yīng)速度及電流的跟蹤精度會受滯環(huán)帶寬影響。帶寬固定時，開關(guān)頻率會隨補償電流變化而變化，從而引起較大的脈動電流和開關(guān)噪聲。本裝置采用的補償電流方法屬于滯環(huán)比較控制的改進方法，是將補償電流參考值與逆變器實際電流輸出值之差通過比例積分環(huán)節(jié)得到相應(yīng)的控制量輸出到脈沖發(fā)生器中， 使得逆變器輸出值實時跟蹤補償電流參考值。綜上所述，本APFV系統(tǒng)結(jié)構(gòu)所采用的方案為三相四線制系統(tǒng)，交流側(cè)采用三相變流器組，直流側(cè)采用電容的同步補償裝置，該裝置通過變壓器并聯(lián)接入被補償系統(tǒng)之間，以達到對負荷電流諧波和無功電流進行補償?shù)哪康??？刂葡到y(tǒng)的諧波檢測環(huán)節(jié)為基于瞬時功率理論的諧波檢測方法，補償電流的產(chǎn)生方式為基于滯環(huán)比較的控制方法。
權(quán)利要求
1. 一種電能調(diào)節(jié)節(jié)電裝置三相電流平衡調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)包括主電路和控制系統(tǒng)，所述主電路采用三相全橋逆變器結(jié)構(gòu)，直流側(cè)為電容器；所述控制系統(tǒng)由兩部分組成，一是諧波信號檢測系統(tǒng)，二是補償電流或電壓系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電能調(diào)節(jié)節(jié)電裝置三相電流平衡調(diào)節(jié)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括主電路和控制系統(tǒng)，所述主電路采用三相全橋逆變器結(jié)構(gòu)，直流側(cè)為電容器；所述控制系統(tǒng)由兩部分組成，一是諧波信號檢測系統(tǒng)，二是補償電流或電壓系統(tǒng)。本發(fā)明對于三相不平衡系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)良好的補償，對于不平衡的有功電流得到補償。
文檔編號H02J3/18GK102255315SQ201010174020
公開日2011年11月23日 申請日期2010年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月17日
發(fā)明者張建興, 胡永生 申請人:江蘇方程電力科技有限公司