一種低壓電網(wǎng)三相不平衡電流補償裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型實施例主要是涉及低壓電網(wǎng)補償技術(shù)，尤其是涉及一種低壓電網(wǎng)不平衡電流補償裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]低壓電網(wǎng)三相不平衡電流是一種普遍存在的現(xiàn)象。低壓電網(wǎng)通過10/0. 4KV變壓器，以三相四線的方式提供居民用電。這些居民單相負載起初被平均分接在A、B、C三相電上，達到一種平衡狀態(tài)。然而在實際運行中，單相用戶不可控的增容，瞬間大功率的負載接入以及單相負載用電的不同時性等，都是造成三相電流不平衡的原因，輕則降低配電變壓器的供電效率，重則造成配電變壓器燒毀等嚴重事故。
[0003]針對低壓電網(wǎng)三相不平衡電流的現(xiàn)狀，傳統(tǒng)方案大多采用單相電容器分相補償?shù)霓k法，對電流較大的相多投補償電容，對電流較小的相少投甚至不投補償電容，以達到平衡三相電流的目的。但是，這種方法使少投甚至不投補償電容的相得不到良好的補償。并且，采用這種方法在某些情況下雖然可以使三相電流的大小相等，但是由于三相的補償程度不同，三相的功率因數(shù)不同，三相電流的相位不是互差120°，因此三相電流之和不為零，依然會有零序電流。
[0004]傳統(tǒng)的無功補償方案很難做到精確補償，并且對于系統(tǒng)中的零序電流分量束手無策，大量使用電容器，也使得傳統(tǒng)方案需要占用大量空間的同時很難控制好成本。在電網(wǎng)系統(tǒng)中，電流可分解為正序、負序、零序三種向量，實際上，倘若電網(wǎng)上只存在正序電流，則A、B、C三相電流處于平衡狀態(tài)，因此，只要抑制電網(wǎng)中負序以及零序電流就可以達到補償三相不平衡電流的效果。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型在兼顧滿足負序分量補償?shù)耐瑫r進行零序分量的有效補償，主要利用相線間補償電容器、變壓器、有源濾波器的組合來實現(xiàn)對三相不平衡電流的治理。并且其零序分量的補償方式是一種連續(xù)的及可精確控制的，同時這種補償裝置占用空間相對較小，成本相對較低。因此，采用本實用新型實施例治理電網(wǎng)三相不平衡電流的效果將遠優(yōu)于傳統(tǒng)方案，而且便于推廣實施。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的和效果，在本實用新型一個實施例中，提出一種低壓電網(wǎng)三相不平衡電流補償裝置，包括:連接所述低壓電網(wǎng)三相線的零序分離變壓器，用于將零序電流從所述低壓電網(wǎng)三相線上分離出來;連接所述零序分離變壓器的濾波器組件，持續(xù)檢測所述零序電流；以及連接所述濾波器組件的控制器，根據(jù)檢測到的零序電流計算產(chǎn)生控制信號，以控制所述濾波器組件產(chǎn)生與所述零序電流對應(yīng)的補償電流來抑制所述零序電流。
[0007]在上述實施例中，在所述零序分離變壓器中為每一相線串接零序電流方向互為相反的兩個繞組，其中一個繞組是作為另一相線上串接的繞組的初級或次級繞組，以在不產(chǎn)生扼流的狀態(tài)下分離所述低壓電網(wǎng)三相線上的零序電流。
[0008]在上述實施例中，所述的低壓電網(wǎng)三相不平衡電流補償裝置又包括接設(shè)在所述低壓電網(wǎng)三相線間的多個電容器件，用于抑制所述負序電流。
[0009]在上述實施例中，所述多個電容器件通過投切開關(guān)連接所述的控制器，以受控于所述控制器根據(jù)檢測到的負序電流產(chǎn)生的控制信號來導(dǎo)通。
[0010]其中，所述控制器是通過信號采樣電路來采集電網(wǎng)三相電力線產(chǎn)生的零序、負序電流信號來進行檢測與計算。信號采樣電路包括電流/電壓互感器組件，與電壓互感器電氣耦合或集成的采樣保持電路和接入采樣保持電路的A/D轉(zhuǎn)換電路，控制器又可具有信號預(yù)處理電路，用于將來自電流/電壓互感器組件的電流或電壓信號進行濾波降噪處理，然后再通過采樣保持電路和A/D轉(zhuǎn)換電路傳輸給控制器。
[0011]在上述實施例中，所述濾波器組件可以是有源濾波器，它主要是由電流檢測電路和與之連接的補償電流產(chǎn)生電路組成，電流檢測電路是用于根據(jù)控制器預(yù)設(shè)算法來檢測出交流負載群負載電流中可能存在諧波分量，零序或負序分量，補償電流產(chǎn)生電路被設(shè)計成根據(jù)電流檢測電路產(chǎn)生的電流控制信號來計算出實際的零序或負序補償電流大小。
[0012]在一個較佳例子里，所述補償電流產(chǎn)生電路包括接入所述電流檢測電路的電流持續(xù)檢測電路，連接所述電流持續(xù)檢測電路的變流器，變流器用于根據(jù)上述電流控制信號來產(chǎn)生PWM補償波形給低壓電網(wǎng)電力線。例如，為了實現(xiàn)更低功耗而采用電壓型有源濾波器，該濾波器輸出至電網(wǎng)電力線側(cè)可串接一個濾波電容或電感以濾除所產(chǎn)生的PWM補償波形中的高頻部分。變流器包括MOS陣列和直流濾波電容器，例如，兩組或四組相同的MOS陣列共用一組直流濾波電容母線，可通過附接至電網(wǎng)電力線各相線的進線電抗器直接并聯(lián)在一起。兩個MOS開關(guān)的輸出電流可跟蹤同一補償電流指令信號，兩個MOS開關(guān)產(chǎn)生的P麗載波信號可在相位上相差180° (即載波移相控制），這樣實現(xiàn)了整個濾波器輸出功率的提高。
[0013]在本實用新型另一個實施例中，提出一種低壓電網(wǎng)三相不平衡電流補償方法，包括步驟:將零序電流從所述低壓電網(wǎng)三相線上分離出來；以及持續(xù)檢測所述零序電流，并產(chǎn)生與所述零序電流對應(yīng)的補償電流來抑制所述零序電流。
[0014]在上述實施例中，又包括步驟:通過在所述低壓電網(wǎng)三相線上掛接零序分離變壓器來分離所述的零序電流，其中，在所述零序分離變壓器中為每一相線串接零序電流方向互為相反的兩個繞組，其中一個繞組是作為另一相線上串接的繞組的初級或次級繞組，以在不產(chǎn)生扼流的狀態(tài)下分離所述低壓電網(wǎng)三相線上的零序電流。
[0015]在此基礎(chǔ)上，又包括步驟:將濾波器組件連接于所述零序分離變壓器與低壓電網(wǎng)中性線電源側(cè)來持續(xù)監(jiān)測該零序電流并產(chǎn)生與該零序電流大小相等及方向相反的補償電流。
[0016]在此基礎(chǔ)上，還包括步驟:持續(xù)檢測并抑制所述低壓電網(wǎng)三相線上的負序電流。
[0017]在上述實施例中，可通過在所述低壓電網(wǎng)三相線間分別接設(shè)多個電容器件來抑制所述負序電流。
[0018]在本實用新型的應(yīng)用效果中，可實時獲取三相電網(wǎng)各相線的電流數(shù)據(jù)，智能分析并控制電容器投切，在不過補的前提下，將負序值控制在當(dāng)前可補償?shù)淖钚≈?，同時APF有源濾波器一直跟蹤N相電流，輸出與N相電流大小相等方向相反的電流值，補償零序電流。
【附圖說明】
[0019]圖I為本實用新型低壓電網(wǎng)三相不平衡電流補償裝置的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
[0020]圖2為濾波器組件的功能結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實施方式】
[0021]本實用新型三相不平衡電流補償裝置的實施例主要利用三相低壓電網(wǎng)電力線相線間補償電容器、變壓器、有源濾波器的組合使用實現(xiàn)了對三相不平衡電流的治理。相間補償電容器調(diào)整負序電流，變壓器、有源濾波器調(diào)整零序電流。這種裝置可包括:連接所述低壓電網(wǎng)三相線的零序分離變壓器，用于將零序電流從所述低壓電網(wǎng)三相線上分離出來;連接所述零序分離變壓器的濾波器組件，持續(xù)檢測所述零序電流；以及連接所述濾波器組件的控制器，根據(jù)檢測到的零序電流計算產(chǎn)生控制信號，以控制所述濾波器組件產(chǎn)生與所述零序電流對應(yīng)的補償電流來抑制所述零序電流。如圖I所示，所述裝置包括了：
[0022]相間補償電容器10:設(shè)于低壓三相電網(wǎng)AB相、BC相、CA相之間，且智能可控地補償電容器，并通過投切開關(guān)41來控制這些電容器以調(diào)整電網(wǎng)上的負序電流；
[0023]零序分離變壓器20:其同一導(dǎo)電線路上兩半部分繞組中的零序電流方向相反，因此零序電抗很小，對零序電流不產(chǎn)生扼流效應(yīng)，通過該型變壓器，可以將零序或負序電流從電網(wǎng)相線中很好分離出來，而不影響正序電流變化。在上述實施例中，在所述零序分離變壓器20中為每一相線串接零序電流方向互為相反的兩個繞組Lm和Ls，其中一個繞組Lm是作為另一相線上串接的繞組Ls的初級繞組，從而，初級繞組Lm輸入電流和次級繞組Ls輸出電流值相同并且相位相同，形成對電網(wǎng)三相線中零序電流的低阻抗回路，使得零序電流直接通過變壓器20而不再流入電網(wǎng)接地或中性端，同時，由于這種繞組連接方式，可對負序電流形成高阻抗，進而在不產(chǎn)生扼流的狀態(tài)下分離所述低壓電網(wǎng)三相線上的零序電流。其中，所述初級繞組Lm與次級繞組Ls之間的互感耦合系數(shù)等于I，即所述初級繞組Lm和次級繞組Ls自感相等;
[0024]濾波器組件30:跟蹤并產(chǎn)生與電網(wǎng)三相線上零序電流大小相同方向相反的電流，用以調(diào)整零序電流；
[0025]以及控制器40，在上述實施例中，所述相間補償電容器10是通過投切開關(guān)41連接所述的控制器40，以受控于所述控制器40根據(jù)檢測到的負序電流產(chǎn)生的控制信號來進行導(dǎo)通或斷開操作。所述控制器40是通過信號采樣電路來采集電網(wǎng)三相電力線可能產(chǎn)生的零序、負序電流或功率信號來進行檢測與計算。信號采樣電路可包括電流/電壓互感器組件51，與電壓互感器51電氣耦合或集成的采樣保持電路52和接入采樣保持電路的Α/D轉(zhuǎn)換電路53，控制器40又可具有信號預(yù)處理電路，用于將來自電流/電壓互感器組件51的電流或電壓信號進行濾波降噪處理，然后再通過采樣保持電路52和Α/D轉(zhuǎn)換電路53傳輸給控制器40。
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