本發(fā)明涉及電力設備技術領域，尤其是涉及一種變壓器沖擊負荷自平衡裝置以及控制方法。

背景技術：

沖擊性負荷主要包括軋鋼機、電弧爐、電焊機等，廣泛應用于鋼鐵、電解鋁廠以及汽車制造等行業(yè)。沖擊負荷由于自身的隨機性、間歇性和大負荷性，其接入電網(wǎng)時，產(chǎn)生的過載、諧波、電壓等問題，會對系統(tǒng)安全運行構成嚴重威脅。這類負荷對電力系統(tǒng)影響較大，當其變化幅值相對于系統(tǒng)容量較大時，很有可能引起系統(tǒng)頻率的連續(xù)振蕩，電壓擺動。當眾多沖擊負荷一起并入電網(wǎng)，由于其基本上都是非線性負荷，它們之間復雜的電力聯(lián)系和沖擊范圍是難以直觀估計和展現(xiàn)的。有效分析治理沖擊負荷接入對區(qū)域電網(wǎng)產(chǎn)生的影響和找到相應治理措施，是保證電力系統(tǒng)安全運行和可靠電能質(zhì)量的重要措施?，F(xiàn)有技術針對低壓沖擊性負荷，主要采取的措施有：采用專線供電；與其他負荷共用配電線路時，降低配電線路阻抗；較大功率的沖擊性負荷、沖擊性負荷群，不宜與電壓波動、閃變敏感的負荷接在同一變壓器上。

隨著我國國民經(jīng)濟的快速發(fā)展,工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模不斷擴大,大容量波動性用電負荷相繼出現(xiàn),這對電網(wǎng)的承受能力提出比較高的要求,尤其是小型區(qū)域電網(wǎng),問題顯得更為突出。在這種情況下，市場上迫切的需要一種能夠在小型區(qū)域電網(wǎng)內(nèi)進行智能監(jiān)控應對的平衡裝置，來應對以上的缺陷。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種變壓器沖擊負荷自平衡裝置以及控制方法，有效地削減了負荷沖擊所造成的電壓波動，保證了變壓器和用電設備安全可靠地運行，提高了系統(tǒng)運行電能質(zhì)量，從而延長了用電設備的使用壽命，同時設備成本低。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種變壓器沖擊負荷自平衡裝置，包括用于檢測電網(wǎng)系統(tǒng)的工作狀態(tài)的檢測裝置、與所述檢測裝置相連接的控制裝置、與所述控制裝置相連接的自平衡裝置，所述控制裝置與所述自平衡裝置之間設有驅(qū)動電路，所述自平衡裝置與所述三相電線相連接，所述自平衡裝置包括整流逆變電路和與所述整流逆變電路并聯(lián)的補償電容，所述補償電容為超級電容。

優(yōu)選的，所述檢測裝置包括電壓檢測電路、電流檢測電路以及數(shù)字量檢測電路，所述電壓檢測電路和所述電流檢測電路與變壓器低壓側(cè)相連接。

優(yōu)選的，對應系統(tǒng)每一相均設置有所述電壓檢測電路和所述電流檢測電路，所述電壓檢測電路和所述電流檢測電路與所述控制裝置之間還設有信號處理電路，所述數(shù)字量檢測電路與所述控制裝置相連接。

優(yōu)選的，所述整流逆變電路由絕緣柵雙極型晶體管組成的三相橋式電路。

優(yōu)選的，所述三相橋式電路并聯(lián)有超級電容。

優(yōu)選的，所述控制裝置為數(shù)字信號處理器，所述數(shù)字信號處理器通過所述驅(qū)動電路與所述整流逆變電路相連接。

本發(fā)明還提供了一種變壓器沖擊負荷自平衡裝置控制方法，其特征在于，具體步驟如下，

檢測系統(tǒng)參數(shù)：所述檢測裝置中的所述電壓檢測電路、所述電流檢測電路以及所述數(shù)字量檢測電路實時檢測各相參數(shù)；

信號處理：所述各相參數(shù)中的模擬信號經(jīng)過信號處理電路進行濾波、放大以及模數(shù)轉(zhuǎn)換并將處理后的信號傳輸給所述數(shù)字信號處理器，數(shù)字量信號傳輸給所述數(shù)字信號處理器；

數(shù)據(jù)處理：所述數(shù)字信號處理器將信號經(jīng)過比例積分計算后生成pwm信號控制所述整流逆變電路，當負載工作電流大于設定值時，系統(tǒng)電壓由于負載影響跌落時，所述數(shù)字信號處理器控制驅(qū)動電路快速啟動所述整流逆變電路的逆變工作方式，通過所述超級電容釋放電能為系統(tǒng)供電進行補償，當負載工作電流小于設定值時，所述數(shù)字信號處理器控制驅(qū)動電路啟動所述整流逆變電路的整流工作方式給超級電容進行充電儲能，為下一次符合沖擊儲存電能，在釋放電能、補償電壓的同時，裝置可通過檢測到的變壓器負載的電壓電流波形，在逆變時對系統(tǒng)無功功率和諧波電流起到一定的補償作用。

因此，本發(fā)明采用上述結構的一種變壓器沖擊負荷自平衡裝置以及控制方法，有效地削減了負荷沖擊所造成的電壓波動，保證了變壓器和用電設備安全可靠地運行，提高了系統(tǒng)運行電能質(zhì)量，從而延長了用電設備的使用壽命，同時設備成本低。

下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術方案做進一步的詳細描述。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種變壓器沖擊負荷自平衡裝置結構示意圖；

圖2為本發(fā)明一種變壓器沖擊負荷自平衡裝置控制方法原理示意圖；

圖3為本發(fā)明一種變壓器沖擊負荷自平衡裝置控制裝置dsp模擬量處理部分電路原理圖；

圖4為本發(fā)明一種變壓器沖擊負荷自平衡裝置控制裝置部分dsp數(shù)字開關量處理部分電路原理圖。

附圖標記

1、檢測裝置；11、電壓檢測電路；12、電流檢測電路；13、信號處理電路；2、控制裝置；21、數(shù)字信號處理器；3、驅(qū)動電路；4、自平衡裝置；41、整流逆變電路；42、超級電容；5、沖擊性負載；6、三相電線。

具體實施方式

實施例

圖1為本發(fā)明一種變壓器沖擊負荷自平衡裝置結構示意圖，如圖1所示，一種變壓器沖擊負荷自平衡裝置，包括用于檢測電網(wǎng)系統(tǒng)的工作狀態(tài)的檢測裝置1、與檢測裝置1相連接的控制裝置2、與控制裝置2相連接的自平衡裝置4，對應系統(tǒng)設置有電壓檢測電路11、電流檢測電路12以及數(shù)字量檢測電路，電壓、電流等為模擬量，圖3為本發(fā)明一種變壓器沖擊負荷自平衡裝置控制裝置dsp模擬量處理部分電路原理圖，電壓檢測電路11和電流檢測電路12與控制裝置2之間還設有信號處理電路13。對應每一相均設置有電壓檢測電路11和電流檢測電路12，對于三相不平衡沖擊負荷，可通過控制裝置2分相控制，從而實現(xiàn)相間平衡，電壓檢測電路11和電流檢測電路12與控制裝置2之間還設有信號處理電路13，圖4為本發(fā)明一種變壓器沖擊負荷自平衡裝置控制裝置部分dsp數(shù)字開關量處理部分電路原理圖，數(shù)字量檢測電路與控制裝置2相連接，將系統(tǒng)中的檢測到的數(shù)字傳輸給控制裝置2進行相關控制。將電網(wǎng)中的電壓和電流信號進行采集，并進行處理傳輸給控制裝置2進行控制，實時采集系統(tǒng)參數(shù)將采集的電壓電流信號及時反饋給控制裝置2，實現(xiàn)閉環(huán)控制，控制更加精確?？刂蒲b置2與自平衡裝置4之間設有驅(qū)動電路，自平衡裝置4與三相電線相連接，自平衡裝置4包括整流逆變電路41和與整流逆變電路41并聯(lián)的補償電容，整流逆變電路41由絕緣柵雙極型晶體管組成的三相橋式電路，可以通過控制裝置2是整流逆變電路41工作在整流或逆變狀態(tài)，減少設備成本和體積，從而控制補償帶電容的充放電，本實施例補償電容為超級電容42，在負荷發(fā)生變化時可以快速補償電能，三相橋式電路與超級電容42并聯(lián)。使充放電次數(shù)可以達到10萬次，具有功率密度高、充放電時間短、循環(huán)壽命長和工作溫度范圍寬等優(yōu)點。本實施例控制裝置2選用數(shù)字信號處理器(dsp)21，本實施例數(shù)字信號處理器21選用tms320f28336芯片，數(shù)字信號處理器21通過驅(qū)動電路與整流逆變電路41相連接。檢測電路檢測到電網(wǎng)工作狀態(tài)，當沖擊性負載工作于大電流沖擊狀態(tài)時，數(shù)字信號處理器21快速啟動整流逆變電路41使其工作在逆變狀態(tài)，通過超級電容42為系統(tǒng)供電，來緩解沖擊性符合對供電系統(tǒng)的影響；當沖擊性負載在工作在小電流非沖擊狀態(tài)時，數(shù)字信號處理器21快速啟動整流逆變電路41使其工作在整流狀態(tài)，給超級電容42充電以備下次使用，在釋放電能、補償電壓的同時，裝置可通過檢測到的變壓器負載的電壓電流波形，在逆變時對系統(tǒng)無功功率和諧波電流起到一定的補償作用。通過數(shù)字信號處理器21進行數(shù)據(jù)處理和自動控制，同時檢測裝置1實時采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)，保證了系統(tǒng)的實時性，可以根據(jù)沖擊性負載的工作狀態(tài)快速響應控制輸出，對沖擊性負荷引起的電壓波動進行快速補償，平衡變壓器的輸出。

利用上述結構的一種變壓器沖擊負荷自平衡裝置的控制方法，具體步驟如下，圖2為本發(fā)明一種變壓器沖擊負荷自平衡裝置控制方法原理示意圖，如圖2所示，

檢測系統(tǒng)參數(shù)：檢測裝置1中的電壓檢測電路11和電流檢測電路12實時檢測各相參數(shù)；

信號處理：所述各相參數(shù)中的模擬信號經(jīng)過信號處理電路進行濾波、放大以及模數(shù)轉(zhuǎn)換并將處理后的信號傳輸給所述數(shù)字信號處理器21，數(shù)字量信號傳輸給所述數(shù)字信號處理器；

數(shù)據(jù)處理：所述數(shù)字信號處理器21將信號經(jīng)過比例積分計算后生成pwm信號控制所述整流逆變電路41，當負載工作電流大于設定值時，系統(tǒng)電壓由于負載影響跌落時，所述數(shù)字信號處理器21控制驅(qū)動電路快速啟動所述整流逆變電路41的逆變工作方式，通過所述超級電容42釋放電能為系統(tǒng)供電進行補償，當負載工作電流小于設定值時，所述數(shù)字信號處理器21控制驅(qū)動電路啟動所述整流逆變電路41的整流工作方式給超級電容42進行充電儲能，在釋放電能、補償電壓的同時，裝置可通過檢測到的變壓器負載的電壓電流波形，在逆變時對系統(tǒng)無功功率和諧波電流起到一定的補償作用。

超級電容42可以在負載變化時快速響應補償電能，同時控制裝置2根據(jù)當前的工作狀態(tài)響應輸出，實現(xiàn)了閉環(huán)控制，使控制更加精確，可以改善系統(tǒng)的電能質(zhì)量。

因此，本發(fā)明采用上述結構的一種變壓器沖擊負荷自平衡裝置4以及控制方法，有效地削減了負荷沖擊所造成的電壓波動，保證了變壓器和用電設備安全可靠地運行，提高了系統(tǒng)運行電能質(zhì)量，從而延長了用電設備的使用壽命，同時設備成本低。

以上是本發(fā)明的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍不應局限于此。任何熟悉本領域的技術人員在本發(fā)明所揭露的技術范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)，因此本發(fā)明的保護范圍應以權利要求書所限定的保護范圍為準。