CN103956757A - 一种改善电力系统三相功率不平衡的补偿装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种改善电力系统三相功率不平衡的补偿装置，该补偿装置包括变流器、采样电路、控制电路和补偿电路；所述变流器的输入端和电网相连接收三相交流电，输出端接负载并由所述控制电路控制输出端的输出，所述变流器隔除负载的波动对电网的反馈，所述采样电路采集负载的电路状态，所述控制电路根据电路状态判断负载的三相平衡情况，并在三相不平衡时控制所述补偿电路的输出端输出各相需补偿的电流。通过在在电网和负载端增设变流器，电网通过变流器向负载供电，变流器阻止负载的波动向电网的反馈，减少了电网的三相波动，改善电力系统的三相功率不平衡，同时采样电路采集负载的电路状态，进行对应补偿，提高了三相功率的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及工业电力设备领域，尤其涉及一种改善电力系统三相功率不平衡的补偿装置。
背景技术
电力系统中三相不平衡负荷会导致供电点三相电压、电流的不平衡，从而增加电力线路损耗，降低电力设备和电力线路的出力，并对接在供电点上的各种供、用电设备的安全稳定运行产生不利的影响。在实际操作过程中，负载端的三相不可能实现绝对的功率平衡，而这种不平衡是会反馈到电路中的，造成整个电路的三相功率的不平衡。
发明内容
本发明提出了一种在电网和负载端增设变流器，电网通过变流器向负载供电，并向电网输出补偿电流的改善电力系统三相功率不平衡的补偿装置。
为实现上述设计，本发明采用以下技术方案：
一种改善电力系统三相功率不平衡的补偿装置，包括变流器、采样电路、控制电路和补偿电路；其中，变流器、采样电路和补偿电路均与控制电路相连；所述变流器的输入端和电网相连接收三相交流电，所述变流器的输出端接负载并由所述控制电路控制输出端的输出，所述变流器隔除负载的波动对电网的反馈，所述采样电路采集负载的电路状态，所述控制电路根据电路状态判断负载的三相平衡情况，并在三相不平衡时控制所述补偿电路的输出端向负载输出各相需补偿的电流。
其中，所述控制电路的微处理器采用32位处理器。
其中，所述微处理器为型号为TMS320F28335的微处理器。
其中，所述控制电路输出控制信号到补偿电路中的直接数字控制器，直接数字控制器控制输出各相需补偿的电流。
其中，所述直接数字控制器通过型号为SA828的芯片实现控制。
其中，所述变流器的输出端通过功率开关管与所述负载相连，所述控制电路控制所述功率开关管的功率输出。
其中，所述采样电路包括三路采样子电路，所述三路采样子电路的一端分别与负载的三相中的一相相连，另一端均与控制电路相连。
本发明的有益效果在于：通过在在电网和负载端增设变流器，电网通过变流器向负载供电，变流器阻止负载的波动向电网的反馈，减少了电网的三相波动，改善电力系统的三相功率不平衡，同时采样电路采集负载的电路状态，进行对应补偿，提高了三相功率的稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种改善电力系统三相功率不平衡的补偿装置的结构方框图。
具体实施方式
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参考图1，其是本发明一种改善电力系统三相功率不平衡的补偿装置的结构方框图，如图所示，该补偿装置包括变流器、采样电路、控制电路和补偿电路；其中，变流器、采样电路和补偿电路均与控制电路相连；所述变流器的输入端和电网相连接收三相交流电，所述变流器的输出端接负载并由所述控制电路控制输出端的输出，所述变流器隔除负载的波动对电网的反馈，所述采样电路采集负载的电路状态，所述控制电路根据电路状态判断负载的三相平衡情况，并在三相不平衡时控制所述补偿电路的输出端向负载输出各相需补偿的电流。
优选地，所述控制电路的微处理器采用32位处理器。
进一步地，所述微处理器为型号为TMS320F28335的微处理器。
优选地，所述控制电路输出控制信号到补偿电路中的直接数字控制器，直接数字控制器控制输出各相需补偿的电流。
进一步地，所述直接数字控制器通过型号为SA828的芯片实现控制。
优选地，所述变流器的输出端通过功率开关管与所述负载相连，所述控制电路控制所述功率开关管的功率输出。
优选地，所述采样电路包括三路采样子电路，所述三路采样子电路的一端分别与负载的三相中的一相相连，另一端均与控制电路相连。
通过在在电网和负载端增设变流器，电网通过变流器向负载供电，变流器阻止负载的波动向电网的反馈，减少了电网的三相波动，改善电力系统的三相功率不平衡，同时采样电路采集负载的电路状态，进行对应补偿，提高了三相功率的稳定性。
更具体的，每个采样子电路的电流互感器分别采集负载的A相、B相和C相上的电流信号，将电流信号传输到控制电路进行计算，得到需要补偿的电流，并把需要补偿的电流控制补偿电路输出A相、B相、C相需要补偿的电流，进一步地，增设一个采样电路采集中性线N上的电流，同时计算分析后对中性线进行补偿，进行补偿后，输送给负载的A相电流等于采样的电流加上补偿的电流，同理，输送给B相、C相和中性线N的电流也是补充后的总电流，使交流电力系统各相电流尽量均衡，同时中性线基本没有电流。
为了对电路的变化实现快速响应和精确控制，所述控制电路的微处理器采用32位处理器。更进一步优选为型号为TMS320F28335的微处理器。TMS320F28335型微处理器为浮点DSP，该器件的精度高，成本低，功耗小，性能高，外设集成度高，数据以及程序存储量大，A/D转换更精确快速。它具有150MHz的高速处理能力，具备32位浮点处理单元，6个DMA通道支持ADC、McBSP和EMIF，有多达18路的PWM输出，其中有6路为TI特有的更高精度的PWM输出(HRPWM)，12位16通道ADC。得益于其浮点运算单元，用户可快速编写控制算法而无需在处理小数操作上耗费过多的时间和精力，与前代DSC相比，平均性能提高50％，并与定点C28x控制器软件兼容。与作用相当的32位定点技术相比，快速傅立叶转换(FFT)等复杂计算算法采用新技术后性能提升了一倍之多。SA828可以实现全数字化三相逆变器所需要的6路SPWM控制信号，属于规则采样双边调制波，很适合用于输出为正弦波的逆变电源，由内部硬件直接产生SPWM信号，这样保证了SPWM信号生成的可靠性。开关管采用Semikron公司1200V/200A系列的软穿透式Simx系列的IGBT，该系列IGBT具有以下特点：较高的开关频率，一般可稳定运行在l0kHz，有助于提高整个系统的动态响应速度；结构简单，便于安装合调试；开关损耗和导通损耗都较小，有助于提高系统的能量转换效率；适合于工业界应用的低廉的装置成本。
以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (7)
1.一种改善电力系统三相功率不平衡的补偿装置，其特征在于，包括变流器、采样电路、控制电路和补偿电路；其中，变流器、采样电路和补偿电路均与控制电路相连；所述变流器的输入端和电网相连接收三相交流电，所述变流器的输出端接负载并由所述控制电路控制输出端的输出，所述变流器隔除负载的波动对电网的反馈，所述采样电路采集负载的电路状态，所述控制电路根据电路状态判断负载的三相平衡情况，并在三相不平衡时控制所述补偿电路的输出端向负载输出各相需补偿的电流。
2.根据权利要求1所述的一种改善电力系统三相功率不平衡的补偿装置，其特征在于，所述控制电路的微处理器采用32位处理器。
3.根据权利要求2所述的一种改善电力系统三相功率不平衡的补偿装置，其特征在于，所述微处理器为型号为TMS320F28335的微处理器。
4.根据权利要求1所述的一种改善电力系统三相功率不平衡的补偿装置，其特征在于，所述控制电路输出控制信号到补偿电路中的直接数字控制器，直接数字控制器控制输出各相需补偿的电流。
5.根据权利要求4所述的一种改善电力系统三相功率不平衡的补偿装置，其特征在于，所述直接数字控制器通过型号为SA828的芯片实现控制。
6.根据权利要求1所述的一种改善电力系统三相功率不平衡的补偿装置，其特征在于，所述变流器的输出端通过功率开关管与所述负载相连，所述控制电路控制所述功率开关管的功率输出。
7.根据权利要求1所述的一种改善电力系统三相功率不平衡的补偿装置，其特征在于，所述采样电路包括三路采样子电路，所述三路采样子电路的一端分别与负载的三相中的一相相连，另一端均与控制电路相连。
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