無功補(bǔ)償相間能量平衡裝置制造方法
【專利摘要】一種能夠補(bǔ)償線路無功并保持相間能量平衡的裝置。本裝置安裝在電力傳輸線路與用電負(fù)載之間。通過測(cè)量各相電力負(fù)荷情況，本裝置生成與供電線路側(cè)同頻率的幅度與相位滿足特定要求的正弦波，通過裝置內(nèi)部的能量傳遞模塊從負(fù)荷較小的供電相吸收能量供給負(fù)荷較大的供電相，從而使得供電線路相間能量平衡，并同時(shí)補(bǔ)償無功功率。
【專利說明】無功補(bǔ)償相間能量平衡裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力傳輸線路的無功補(bǔ)償和三相之間的能量平衡控制。
【背景技術(shù)】
[0002]三相電力傳輸由于負(fù)載的不平衡會(huì)造成各相之間傳輸能量差異。在極端情況下，會(huì)使得在三相總傳輸功率不超限的情況下，某一相電流超限，從而影響線路安全，并使線路損耗加大。為取得三相負(fù)載均衡，現(xiàn)有的辦法只有人為的去調(diào)整負(fù)載，把電流大的一相上的負(fù)載接到電流小的一相。但是由于負(fù)載使用的動(dòng)態(tài)性，依然會(huì)出現(xiàn)負(fù)載不均衡的現(xiàn)象三相電力傳輸由于負(fù)載呈容性或感性而出現(xiàn)容性無功功率或感性無功功率，會(huì)加大線路損耗。現(xiàn)已有多種無功補(bǔ)償方式，但迄今尚未有同時(shí)能補(bǔ)償無功和三相能量平衡的裝置。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]為補(bǔ)償線路無功，及為了克服現(xiàn)有技術(shù)不能動(dòng)態(tài)保持三相供電的負(fù)載平衡問題，本發(fā)明提供可補(bǔ)償線路無功和自動(dòng)保持電力傳輸線路三相負(fù)載平衡的裝置
本發(fā)明基于數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)與電力電子技術(shù)研制。從功能上可分為三個(gè)部分:
1.電力參數(shù)測(cè)量模塊
2.控制信號(hào)輸出與驅(qū)動(dòng)模塊
3.能量傳遞模塊
工作原理:本裝置安裝在電力傳輸線路與用電負(fù)載之間。電力參數(shù)測(cè)量模塊測(cè)量各相電力負(fù)荷情況，控制信號(hào)輸出與驅(qū)動(dòng)模塊根據(jù)測(cè)得的負(fù)荷情況補(bǔ)償線路無功并從負(fù)荷較小的供電相吸收能量通過能量傳遞模塊供給負(fù)荷較大的供電相，從而使得供電線路一方三相負(fù)荷一致，消除線路無功，可最大限度發(fā)揮供電線路效率
電力參數(shù)測(cè)量模塊原理與組成:信號(hào)由三組電壓互感器與電流互感器取樣，經(jīng)信號(hào)放大電路送入數(shù)字信號(hào)處理器的模數(shù)轉(zhuǎn)換單元進(jìn)行高速采樣。采樣結(jié)果經(jīng)計(jì)算得到的各相電力參數(shù)作為輸出信號(hào)的判據(jù)
控制信號(hào)輸出與驅(qū)動(dòng)模塊原理與組成:由測(cè)得的各相電力負(fù)荷情況，數(shù)字信號(hào)處理器通過芯片的PWM組件輸出PWM控制波形，通過驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)大功率開關(guān)晶體管產(chǎn)生頻率與供電線路相同，幅值與相位不同的電壓波形
能量傳遞模塊原理與組成:由一只儲(chǔ)能電容，三組晶體管及電感與電容組成。電感一端接到電力線上，一端接到大功率開關(guān)晶體管的輸出端。由于兩端電壓的變化，導(dǎo)致電感內(nèi)電流發(fā)生變化，完成電能的取出與注入并補(bǔ)償線路無功。三個(gè)電容各有一端分別連到電力線的三相上，其余三端連在一起，用來濾除PWM波形的高次諧波本發(fā)明的有益效果是，由于本裝置的無功補(bǔ)償作用和三相能量平衡作用，使得供電線路時(shí)刻維持在高功率因數(shù)和負(fù)載平衡狀態(tài)，增強(qiáng)了線路能量傳輸能力，降低了線路損耗，力口大了供電安全系數(shù)。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0004]圖1是本發(fā)明的整體框圖
圖2是補(bǔ)償側(cè)吸收有功功率補(bǔ)償感性無功功率向量圖
圖2中Ui為線路側(cè)相電壓,加于圖一中電感一端。Ub為補(bǔ)償側(cè)電壓,相位滯后于Ui,加于圖一中電感與晶體管連接端。隊(duì)為電感兩端電壓。込為電感內(nèi)電流。Iuj為電感內(nèi)電流水平分量，相位超前Ui九十度，線路輸出容性無功，補(bǔ)償負(fù)載的感性無功。Iuj為電感內(nèi)電流垂直分量，與Ui同相位，供電線路向補(bǔ)償側(cè)輸出有功功率。補(bǔ)償側(cè)吸收有功功率圖3是補(bǔ)償側(cè)輸出有功功率補(bǔ)償感性無功功率向量圖
圖3中Ui為線路側(cè)相電壓，加于圖一中電感一端。Ub為補(bǔ)償側(cè)電壓，相位超前于Ui,力口于圖一中電感與晶體管連接端。隊(duì)為電感兩端電壓。込為電感內(nèi)電流。Iuj為電感內(nèi)電流水平分量，相位超前Ui九十度，線路輸出容性無功，補(bǔ)償負(fù)載的感性無功。Iuj為電感內(nèi)電流垂直分量，與Ui反相位180度。供電線路由補(bǔ)償側(cè)吸收有功功率。補(bǔ)償側(cè)輸出有功功率。
【具體實(shí)施方式】
[0005]在圖1中三個(gè)電壓互感器與三個(gè)電流互感器將三相線路的電壓與電流轉(zhuǎn)換成弱電信號(hào)，經(jīng)信號(hào)調(diào)理電路轉(zhuǎn)換成適合A/D轉(zhuǎn)換器輸入范圍的電壓信號(hào)，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)，可計(jì)算出各相負(fù)載情況及電壓相位。據(jù)此，DSP處理器控制PWM電路輸出相應(yīng)信號(hào)，經(jīng)控制驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)三組六個(gè)大功率晶體管，在能量傳遞電感的補(bǔ)償側(cè)端點(diǎn)上(圖1中標(biāo)示I，2，3處)產(chǎn)生幅度和相位符合圖2 (補(bǔ)償側(cè)吸收有功功率補(bǔ)償感性無功)或圖3 (補(bǔ)償側(cè)輸出有功功率補(bǔ)償感性無功)的信號(hào)，在進(jìn)行無功補(bǔ)償?shù)耐瑫r(shí)，由負(fù)載低的相吸收有功功率，輸出到負(fù)載高的相上。從而使三相輸電線達(dá)到負(fù)載平衡。
【權(quán)利要求】
1.一種無功補(bǔ)償相間能量平衡裝置，其特征是:使用脈沖調(diào)寬技術(shù)產(chǎn)生與電力線供電電壓頻率相同，幅值與相位不同的波形，通過電感從某一相電力線吸收或輸出有功功率，并吸收線路上的容性無功功率或感性無功功率，以達(dá)到消除無功功率和相間能量平衡的目的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無功補(bǔ)償相間能量平衡裝置，其特征是:使用數(shù)字信號(hào)處理器測(cè)量三相電力線的電流，電壓和功率參數(shù)，并以此為判據(jù)控制脈沖調(diào)寬電路驅(qū)動(dòng)大功率晶體管產(chǎn)生波形。
【文檔編號(hào)】H02J3/26GK104300548SQ201310298151
【公開日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2013年7月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月17日
【發(fā)明者】張偉 申請(qǐng)人:哈爾濱天華宏達(dá)能源技術(shù)開發(fā)有限公司