本實用新型電力電子諧波治理及三相電流不平衡治理技術(shù)領(lǐng)域，尤其是低壓三相四線供電有源不平衡治理N線過流保護(hù)器。

背景技術(shù)：

按照GB9089.2的規(guī)定：PE保護(hù)導(dǎo)體是為滿足某些需要，用來與下列任一部件作電氣連接的導(dǎo)體：外露可導(dǎo)電部分、外界可導(dǎo)電部分、主接地端子、接地極、電源接地點(diǎn)或人工接地點(diǎn)。中性N導(dǎo)體是與系統(tǒng)中性點(diǎn)連接并能起傳輸電能作用的導(dǎo)體?？梢姡琋線是中性線，是工作線，在單相系統(tǒng)中又被稱為“零線”；沒有它，設(shè)備可能就不能正常工作。而PE線是和設(shè)備外殼相連接的地線，沒有它，設(shè)備可能能夠工作，但外殼可能帶電；它可以防止觸電事故發(fā)生。

低壓三相四線，即A相、B相、C相、N相供電系統(tǒng)中存在大量的單相負(fù)荷設(shè)備，在實際運(yùn)行時，各個單相設(shè)備間獨(dú)立運(yùn)行，此時會造成三相電流嚴(yán)重的不平衡，此不平衡電流會流經(jīng)N線，再加上大量電力電子設(shè)備的應(yīng)用使系統(tǒng)中的三次諧波電流也會在N線上進(jìn)行疊加，最終N線會因系統(tǒng)不平衡電流及諧波電流疊加存在而出現(xiàn)過流、發(fā)熱，加速N線絕緣老化，己經(jīng)對供配電系統(tǒng)的安全構(gòu)成了嚴(yán)重的危害，同時本實用新型裝置具備N線電流分段式過流保護(hù)功能，不僅可對低壓三相四線系統(tǒng)的不平衡電流進(jìn)行補(bǔ)償，也可以對系統(tǒng)不平衡電流嚴(yán)重大于裝置電流輸出時，進(jìn)行實施報警或切斷負(fù)荷等安全措施?？傊?，三相四線制供電中N線的有效保護(hù)技術(shù)尚未見公開。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是提供一種低壓三相四線供電有源不平衡治理N線過流保護(hù)器，解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的隱患，能夠有效減少N線不平衡及諧波電流造成的N線過流損害。

本實用新型的目的將通過以下技術(shù)措施來實現(xiàn)：裝置包括但不限于互感器采樣電路、穩(wěn)壓電路和逆變輸出三部分；穩(wěn)壓電路為三相不控整流電路，穩(wěn)壓電路通過絕緣柵雙極型晶體管IGBT依次先后連接儲能電路、IGBT開關(guān)電路和輸出濾波電路，輸出濾波電路通過交流接觸器KM1連接三相四線制電源系統(tǒng)中，同時，DSP信號處理器分別連接IGBT驅(qū)動電路和儲能電路，IGBT驅(qū)動電路分別連接IGBT開關(guān)電路和絕緣柵雙極型晶體管IGBT。

尤其是，IGBT驅(qū)動電路中有滯環(huán)比較器，滯環(huán)比較器中有PWM信號輸出模塊。

尤其是，DSP信號處理器3中有PI調(diào)節(jié)模塊301和指令電流產(chǎn)生模塊302。

本實用新型的優(yōu)點(diǎn)和效果：能夠有效減少N線不平衡及諧波電流，抑制諧波電流產(chǎn)生的危害，并且安全性能高，降低由于N線電流過大引起的對配電屏和低壓線路帶來的惡劣影響，既能快速響應(yīng)N線保護(hù)的信號，同時，又對其他部位正常工作不構(gòu)成影響。線路損耗低，運(yùn)行安全穩(wěn)定。

附圖說明

圖1為本實用新型實施例1中N線保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本實用新型實施例1中穩(wěn)壓部分的三相不控整流電路結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本實用新型實施例1中DSP信號處理器和IGBT驅(qū)動電路工作原理示意圖。

圖4為本實用新型實施例1中滯環(huán)電流控制原理示意圖。

附圖標(biāo)記包括：三相不控整流電路1、IGBT驅(qū)動電路2、DSP信號處理器3、儲能電路4、IGBT開關(guān)電路5、輸出濾波電路6、滯環(huán)比較器201、PWM信號輸出模塊201a、PI調(diào)節(jié)模塊301、指令電流產(chǎn)生模塊302。

具體實施方式

本實用新型原理在于，適用在三相四線制系統(tǒng)中，設(shè)備上電后，通過穩(wěn)壓電路給電容器組CB充電，DSP信號處理器3通過實時監(jiān)測穩(wěn)壓值在預(yù)定限值后，設(shè)備進(jìn)入下一個工作模式，繼續(xù)給電容器升壓到一定值達(dá)到穩(wěn)態(tài)；主線路上的互感器器件通過實時采集主線路電流信號，將采集信號發(fā)送給DSP信號處理器3上指令電流產(chǎn)生模塊302的指令電流運(yùn)算電路，通過相應(yīng)的算法，將三相不平衡電流分別算出并且給出需要抵消的不平衡電流；然后，通過電流跟蹤控制電路給IGBT驅(qū)動電路2以相應(yīng)的驅(qū)動信號，控制功率模塊IGBT開關(guān)電路5工作，從而產(chǎn)生相應(yīng)的補(bǔ)償電流來是抵消不平衡電流對電網(wǎng)的影響；整個過程中，控制電路也會實時根據(jù)穩(wěn)壓電路采集的電壓信號，來補(bǔ)償電容器組CB兩端的電壓，使其一直處于穩(wěn)態(tài)；通過對三相電流不平衡的補(bǔ)償進(jìn)而使N線電流趨于0。

本實用新型還能夠有效抑制因為負(fù)載引起的諧波問題，其抑制諧波的基本原理同上，只是在電流跟蹤算法上和控制算法上不同于其消除三相電流不平衡的算法。

下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進(jìn)一步說明。

實施例1：如附圖1所示，本裝置包括但不限于互感器采樣電路、穩(wěn)壓電路和逆變輸出三部分；穩(wěn)壓電路為三相不控整流電路1，穩(wěn)壓電路通過絕緣柵雙極型晶體管IGBT依次先后連接儲能電路4、IGBT開關(guān)電路5和輸出濾波電路6，輸出濾波電路6通過交流接觸器KM1連接三相四線制電源系統(tǒng)中，同時，DSP信號處理器3分別連接IGBT驅(qū)動電路2和儲能電路4，IGBT驅(qū)動電路2分別連接IGBT開關(guān)電路5和絕緣柵雙極型晶體管IGBT。

前述中，PI調(diào)節(jié)模塊301中有比例積分控制器。

前述中，三相不控整流電路1建立基于MATLAB的三相不控整流電路仿真平臺,并通過自建模塊實現(xiàn)功率因數(shù)的自動顯示，通過分析電網(wǎng)不平衡時的輸出電壓波動、功率因數(shù)和輸入電流諧波失真等參數(shù),指出三相不控整流的最優(yōu)LC濾波截止頻率范圍，三相不控整流電路經(jīng)過最優(yōu)化設(shè)計。

本實用新型工作時，三相電流信號經(jīng)過電流互感器CT采樣后送入DSP信號處理器3，DSP信號處理器3通過計算得出三相電流中有功不平衡電流與無功不平衡電流，然后DSP信號處理器3控制逆變部分IGBT驅(qū)動電路2或儲能電路4發(fā)出大小相等相位相反的有功不平衡電流與無功不平衡電流并注入到電網(wǎng)中，進(jìn)而將三相電流中的不平衡電流抵消掉，達(dá)到三相四線系統(tǒng)中N線電流接近于零的目的；其中：

在穩(wěn)壓電路部分，如附圖2所示，采用三相不控整流電路1，三相電經(jīng)過不控整流后整流成脈動直流電，存儲至電容器CA中，CA,L1,IGBT1組成BOOST可控穩(wěn)壓電路，由DSP信號處理器3計算出電容器CA目標(biāo)穩(wěn)壓值與測量電壓值的差值送至PI調(diào)節(jié)模塊301和指令電流產(chǎn)生模塊302，進(jìn)而，通過滯環(huán)比較器201控制IGBT驅(qū)動電路2驅(qū)動IGBT1,從而將目標(biāo)電壓穩(wěn)定在800V DC，并存儲在電容器CB中。

在逆變電路部分，由采樣電路通過采集負(fù)載側(cè)不平衡電流，將采樣信號傳送給DSP信號處理器3，通過相應(yīng)的算法計算出各相的不平衡電流的大小與夾角，將需要補(bǔ)償?shù)碾娏魍ㄟ^算法處理，將指令發(fā)送到IGBT驅(qū)動電路2；直流電壓800v DC,經(jīng)過IGBT開關(guān)電路5的IGBT(A1,A2,A3,A4,B1,B2,B3,B4)，組成的橋式逆變電路通過輸出濾波電路6的電感Lfa,Lfb,Lfc,Lfn合成所需要的不平衡電流，并注入到電網(wǎng)中。

如附圖3所示，在DSP信號處理器3和IGBT驅(qū)動電路2中，其中LEM為電壓互感器，實時采樣不控整流后CA1,CA2上電壓，Vcr為目標(biāo)電壓值800V dc經(jīng)過PI調(diào)節(jié)模塊301運(yùn)放后，產(chǎn)生指令電流信號。

滯環(huán)電流控制控制原理，如圖4所示，將指令電流i_c*和實際電流i_c進(jìn)行比較，兩者的偏差△ic作為滯環(huán)比較器201的輸入，通過滯環(huán)比較器201產(chǎn)生控制電路主電路中開關(guān)通斷的PWM信號由滯環(huán)比較器201中有PWM信號輸出模塊201a輸出，該P(yáng)WM信號經(jīng)驅(qū)動電路控制功率器件的通斷，從而控制電流i的變化。滯環(huán)電流控制原理是指令電流和實際電流的實時值比較，實際電流達(dá)到上限指令電流，隨即轉(zhuǎn)入衰減，衰減至下限指令電流，重新開始上升，如此反復(fù)，實際電流將是一條在上下限指令電流跳動的鋸齒波。滯環(huán)電流控制的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，實現(xiàn)容易，具有很強(qiáng)的魯棒性和快速動態(tài)響應(yīng)能力。