本發(fā)明涉及電力設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及電力電子領(lǐng)域的低電壓升壓裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)階段國內(nèi)外對配電網(wǎng)低電壓問題的研究主要從變電站出口、配電中壓線路、配電變壓器出口以及低壓線路末端等四個方面進行，對于低壓線路末端的傳統(tǒng)低電壓治理主要通過在線路末端增加無功補償裝置與動態(tài)電壓電流調(diào)節(jié)器等方法進行治理。而對于我國的農(nóng)村電網(wǎng)來說，由于農(nóng)村電網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，線型多樣、用戶分散、供電線路過長，由于線路上產(chǎn)生的壓降過大，導(dǎo)致末端電壓偏低；特別在用電高峰期時，后端用戶電壓可能低至110～150V或更低，此時不能保證用戶的基本用電需求；隨著研究的不斷深入，多種新的低電壓治理技術(shù)不斷得到應(yīng)用，但是目前一些治理技術(shù)或使用的裝置成本較高，比如采用新增配電變壓器的方法，其采用的配電變壓器及配套的設(shè)備及線材價格昂貴，安裝復(fù)雜，人力成本高，且需要將高壓10KV線路停電，不適于在我國農(nóng)村大面積推廣；如何在低電壓治理的過程中結(jié)合不同方法的優(yōu)點以達到良好的效果，需要我們對電網(wǎng)治理有更深入的研究與分析。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
針對現(xiàn)有技術(shù)中所存在的不足，本發(fā)明提供了新型低電壓升壓裝置及該裝置的配置方法，其目的在于解決低壓線路末端供電半徑較長、負荷較重引起的末端電壓偏低的問題。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案：
新型低電壓升壓裝置，包含外殼，外殼內(nèi)安裝有低電壓升壓模塊；低電壓升壓模塊包含有輸入接線端與輸出接線端，用于外接相線及零線；所述的低電壓升壓模塊包含輸入相位監(jiān)測單元、CPU控制單元、IGBT驅(qū)動電路、IGBT逆變電路、逆變整形濾波電路、補償變壓器及整流濾波電路；輸入相位監(jiān)測單元的輸入分別與零線、相線對應(yīng)的輸入接線端相連，用以檢測相位信息并將其傳遞至CPU控制單元；CPU控制單元的輸出與IGBT驅(qū)動電路的輸入相連，并輸出控制IGBT逆變電路逆變狀態(tài)的控制信號；IGBT驅(qū)動電路的輸出與IGBT逆變電路中各IGBT的控制端對應(yīng)相連，以驅(qū)動并實現(xiàn)CPU控制單元對IGBT逆變電路的控制；IGBT逆變電路的輸出與逆變整形濾波電路的輸入相連；IGBT逆變電路的供電輸入端與整流濾波電路的輸出對應(yīng)相連；逆變整形濾波電路的輸出與補償變壓器的原邊相連；補償變壓器副邊的輸入端與輸入相位監(jiān)測單元所連相線的同相輸入接線端相連，補償變壓器的副邊的輸出端與對應(yīng)同相的相線輸出接線端相連；所述整流濾波電路的輸入分別與零線輸出接線端及對應(yīng)同相的相線輸出接線端相連。
進一步的，低電壓升壓模塊還包含輸出電流監(jiān)測單元與取樣反饋單元；取樣反饋單元的輸入與整流濾波電路的輸入端并聯(lián)，以獲取經(jīng)過補償變壓器之后的電壓；取樣反饋單元的另一輸入與輸出電流監(jiān)測單元的輸出相連；取樣反饋單元的輸出與CPU控制單元的輸入相連，用以將獲取的電壓、電流信息傳遞至CPU控制單元；所述輸出電流監(jiān)測單元接于整流濾波電路與對應(yīng)連接的輸出接線端之間，用于檢測輸出電流。
進一步的，所述IGBT逆變電路中還包含有針對IGBT開關(guān)元件的過溫保護電路、過流保護電路及短路保護電路。
進一步的，所述取樣反饋單元包含有用于調(diào)節(jié)反饋基準(zhǔn)電壓的電位器，從而實現(xiàn)輸出電壓的調(diào)節(jié)。
進一步的，還包含與CPU控制單元相連的顯示單元。
本發(fā)明還提出一種基于新型低電壓升壓裝置的配置方法，包含以下步驟及方法：
A、選擇用電高峰期電壓范圍在140V～198V之間的位置作為新型低壓升壓裝置的預(yù)選安裝點；
B、根據(jù)預(yù)選安裝點到變壓器之間的輸電線路長度、線制、線徑大小和電壓情況獲取輸電線路所能提供的最大功率，結(jié)合預(yù)選安裝點前端及后端的用戶數(shù)量及用電負荷，調(diào)整預(yù)選安裝點到變壓器之間的距離；
C、根據(jù)安裝點后端高峰期用電狀況、安裝點的輸入電壓，并結(jié)合步驟B所得到的線路所能提供的最大功率，選擇輸出電壓在180V～220V之間對應(yīng)功率的新型低壓升壓裝置，且預(yù)選安裝點后端的最大用電負荷不超過所選新型低壓升壓裝置的最大功率；
D、在安裝點完成所選新型低壓升壓裝置的安裝，且將該裝置的零線、地線接線端通過避雷器連接到地。
本發(fā)明以CPU控制電路為控制核心，通過接收并處理取樣反饋單元及輸入相位監(jiān)測單元傳遞的信號后，輸出用于控制IGBT逆變電路逆變狀態(tài)的信號；整流濾波電路所得到的電壓輸出經(jīng)過IGBT逆變電路的逆變、逆變整形濾波電路的處理后，變成與輸入相位監(jiān)測單元所連接相線同相序、同頻率的交流電，并通過補償變壓器疊加到原電網(wǎng)，從而起到升壓及穩(wěn)壓的作用；在IGBT逆變電路中包含有過溫保護電路、過流保護電路及短路保護電路，并結(jié)合取樣反饋單元，以硬件及軟件相結(jié)合的方式實現(xiàn)IGBT開關(guān)元件的保護。
本發(fā)明提出的基于新型低電壓升壓裝置的配置方法優(yōu)化了新型低壓升壓裝置的使用效果，傳統(tǒng)的升壓裝置距離變壓器過遠或過近均會由于輸入側(cè)或輸出側(cè)的輸電線路較長而產(chǎn)生加大損耗，特別是沒有綜合考慮安裝點前后的用電負載情況，在輸入電壓過低的位置安裝升壓裝置則會達不到預(yù)期效果。
相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下有益效果：
⑴、用于供電質(zhì)量差、不穩(wěn)定的電網(wǎng)中后端，起著升壓穩(wěn)壓的作用，提高電壓合格率、減少線路損耗，保證了電網(wǎng)有穩(wěn)定可靠的供電質(zhì)量；由此不用延伸10KV線路，不需新增配電變壓器，且裝置結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，為電力部門節(jié)省大量人力物力和大大減少農(nóng)網(wǎng)改造投資；
⑵、采用高頻開關(guān)IGBT電源，輸入電壓適應(yīng)范圍寬；
⑶、設(shè)有對IGBT元件進行短路、過載和超溫保護功能，以避免IGBT的損壞；同時可判斷裝置及外部環(huán)境異常情況，如線路短路，可即時保護本裝置及后端用戶的電器；
⑷、合理的配置方法使裝置更為有效的發(fā)揮作用。
附圖說明
圖1為實施例中低電壓升壓模塊的結(jié)構(gòu)連接邏輯框圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明中的技術(shù)方案進一步說明。
一種新型低電壓升壓裝置，包含外殼，外殼內(nèi)安裝有低電壓升壓模塊；低電壓升壓模塊包含有輸入接線端與輸出接線端，用于外接相線及零線；如圖1所示，所述的低電壓升壓模塊包含輸入相位監(jiān)測單元、CPU控制單元、IGBT驅(qū)動電路、IGBT逆變電路、逆變整形濾波電路、補償變壓器、整流濾波電路、輸出電流監(jiān)測單元、取樣反饋單元及顯示單元；輸入相位監(jiān)測單元的輸入分別與零線、相線對應(yīng)的輸入接線端相連，用以檢測相位信息并將其傳遞至CPU控制單元；CPU控制單元的輸出與IGBT驅(qū)動電路的輸入相連，并輸出控制IGBT逆變電路逆變狀態(tài)的控制信號；IGBT驅(qū)動電路的輸出與IGBT逆變電路中各IGBT的控制端對應(yīng)相連，以驅(qū)動并實現(xiàn)CPU控制單元對IGBT逆變電路的控制；IGBT逆變電路的輸出與逆變整形濾波電路的輸入相連；IGBT逆變電路的供電輸入端與整流濾波電路的輸出對應(yīng)相連；逆變整形濾波電路的輸出與補償變壓器的原邊相連；補償變壓器副邊的輸入端與輸入相位監(jiān)測單元所連相線的同相輸入接線端相連，補償變壓器的副邊的輸出端與對應(yīng)同相的相線輸出接線端相連；所述整流濾波電路的輸入分別與零線輸出接線端及對應(yīng)同相的相線輸出接線端相連；取樣反饋單元的輸入與整流濾波電路的輸入端并聯(lián)，以獲取經(jīng)過補償變壓器之后的電壓；取樣反饋單元的另一輸入與輸出電流監(jiān)測單元的輸出相連；取樣反饋單元的輸出與CPU控制單元的輸入相連，用以將獲取的電壓、電流信息傳遞至CPU控制單元；所述輸出電流監(jiān)測單元接于整流濾波電路與對應(yīng)連接的輸出接線端之間，用于檢測輸出電流；顯示單元與CPU控制單元相連，可將線路輸入、輸出電壓通過顯示單元直觀地顯示出來，方便用戶查看。
所述IGBT逆變電路中還包含有針對IGBT開關(guān)元件的過溫保護電路、過流保護電路及短路保護電路，以避免IGBT的損壞。
所述取樣反饋單元包含有用于調(diào)節(jié)反饋基準(zhǔn)電壓的電位器，從而實現(xiàn)輸出電壓的調(diào)節(jié)。
本裝置以CPU控制電路為控制核心，通過接收并處理取樣反饋單元及輸入相位監(jiān)測單元傳遞的信號后，輸出用于控制IGBT逆變電路逆變狀態(tài)的信號；整流濾波電路所得到的電壓輸出經(jīng)過IGBT逆變電路的逆變、逆變整形濾波電路的處理后，變成與輸入相位監(jiān)測單元所連接相線同相序、同頻率的交流電，并通過補償變壓器疊加到原電網(wǎng)，從而起到升壓及穩(wěn)壓的作用；在IGBT逆變電路中包含有過溫保護電路、過流保護電路及短路保護電路，并結(jié)合取樣反饋單元，以硬件及軟件相結(jié)合的方式實現(xiàn)IGBT開關(guān)元件的保護。
采用IGBT構(gòu)成逆變電路，整流濾波電路及輸出電流監(jiān)測單元均是現(xiàn)有技術(shù)，其具體結(jié)構(gòu)在此不再贅述。
本實施例還提出一種基于新型低電壓升壓裝置的配置方法，包含以下步驟及方法：
A、選擇用電高峰期電壓范圍在140V～198V之間的位置作為新型低壓升壓裝置的預(yù)選安裝點；
B、根據(jù)預(yù)選安裝點到變壓器之間的輸電線路長度、線制、線徑大小和電壓情況獲取輸電線路所能提供的最大功率，結(jié)合預(yù)選安裝點前端及后端的用戶數(shù)量及用電負荷，調(diào)整預(yù)選安裝點到變壓器之間的距離；
C、根據(jù)安裝點后端高峰期用電狀況、安裝點的輸入電壓，并結(jié)合步驟B所得到的線路所能提供的最大功率，選擇輸出電壓在180V～220V之間對應(yīng)功率的新型低壓升壓裝置，且預(yù)選安裝點后端的最大用電負荷不超過所選新型低壓升壓裝置的最大功率；
D、在安裝點完成所選新型低壓升壓裝置的安裝，且將該裝置的零線、地線接線端通過避雷器連接到地。
步驟A在具體操作時，一些臺區(qū)因供電半徑較長造成后端用戶不能正常用電,在用電高峰期時，后端用戶電壓可能低至110～150V或更低，此時不能保證用戶的基本用電需求，如照明、看電視、啟動抽水機和打米機等；針對這種情況，可將調(diào)壓裝置的安裝點選擇在電壓為140～170V(高峰期電壓)處，經(jīng)調(diào)壓裝置的升壓后，可以將輸出電壓提高到180～230V，線路后端電壓也能提高到165～210V，進而保證了用戶的基本家用電器在用電高峰期能夠正常使用；一些臺區(qū)供電半徑不是很長，但負荷較重，導(dǎo)致線路后端用戶的電壓合格率偏低；此情況下調(diào)壓裝置安裝點，可選擇在電壓為170V～198V的范圍之間，以提高調(diào)壓裝置后端用戶的電壓合格率。
對于步驟B在不同線型、線長及用電負荷條件下調(diào)壓裝置的工作情況，可參考下列a～d系列表格，表格中的參數(shù)基于額定輸出電壓為220V的配電變壓器所得，所涉及名詞解釋如下：
線長：指調(diào)壓裝置安裝點到配變的線距；
功率：是在相應(yīng)的線長、線徑和輸入電壓條件下，線路所能提供的最大功率；
輸入電壓/輸出電壓：指新型低電壓升壓裝置的輸入電壓/輸出電壓；
a、50線
b、35線
c、25線
d、16線
上述表中，四線制所計算的結(jié)果是基于三相平衡的情況下得到的，如三相不平衡，在同等線長和功率的情況下，輸入電壓將比計算結(jié)果低，介于二線制和四線制之間。
表中的數(shù)據(jù)是在新型低電壓升壓裝置前無負荷情況時計算得出的；而在實際情況中，升壓裝置前也許會有一定的負荷，輸入電壓將比表中輸入電壓低，選點時先測試預(yù)選點高峰時段的輸入電壓，再參考表中相應(yīng)輸入電壓，可得到預(yù)期輸出電壓。
另外，對于不同線制的轉(zhuǎn)換折算方法如下：
四線制轉(zhuǎn)換成二線制時，將四線制長度除以2即得到轉(zhuǎn)換后的二線制長度；二線制轉(zhuǎn)換成四線制時，將二線制長度乘以2就得到轉(zhuǎn)換后的四線制長度；當(dāng)調(diào)壓裝置安裝點到配變有多種線型時，可參照下表的折算方法將多種線型折算成同一種線型長度，其中左端各行對應(yīng)折算前線型，表中各列對應(yīng)項為折算后線型。
例：某一線路從調(diào)壓裝置安裝點到配變是二線制，有50線100m，35線100m，25線200m，16線200m。將該線路從調(diào)壓裝置安裝點到配變?nèi)空鬯愠?5線。根據(jù)上表，方法如下：
50線100m折算成25線：100m×0.53＝53m
35線100m折算成25線：100m×0.72＝72m
25線200m折算成25線：200m×1＝200m
16線200m折算成25線：200m×1.59＝318m
把該線路從調(diào)壓裝置安裝點到配變?nèi)空鬯愠?5線后的長度為：53m+72m+200m+318m＝643m
在表c的25二線制中，找到與643m接近的650m線長后，可以看出在此條件下調(diào)壓裝置的工作情況。
在步驟C中，由于農(nóng)村用電的季節(jié)性和時段性特點，為了滿足后端客戶的基本用電需求，通常將配變的分接頭調(diào)到偏高電壓輸出，從而導(dǎo)致輕負載時段首、末端電壓都偏高超上限；而在用電高峰期時段，首端電壓超上限，末端電壓超下限，致使電壓合格率過低。安裝調(diào)壓裝置后，可適當(dāng)調(diào)低配變輸出電壓，在用電負荷較輕時電壓不會超高，當(dāng)用電負荷集中導(dǎo)致電壓過低時，調(diào)壓裝置將自動對電壓進行補償，保證用戶的正常用電需求，從而提高用戶端的電壓合格率。
本實施例提出的基于新型低電壓升壓裝置的配置方法優(yōu)化了新型低壓升壓裝置的使用效果，傳統(tǒng)的升壓裝置距離變壓器過遠或過近均會由于輸入側(cè)或輸出側(cè)的輸電線路較長而產(chǎn)生加大損耗，特別是沒有綜合考慮安裝點前后的用電負載情況，在輸入電壓過低的位置安裝升壓裝置則會達不到預(yù)期效果。
最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。