CN105932697A - 用于长距离低压输电的三相平衡控制装置及其方法 - Google Patents

用于长距离低压输电的三相平衡控制装置及其方法 Download PDF

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孟彦京
刘青
陈君
吴辉
高泽宇
马汇海
陈景文
段明亮
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    • H02J3/26—Arrangements for eliminating or reducing asymmetry in polyphase networks
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Abstract

本发明公开了一种用于长距离低压输电的三相平衡控制装置，该装置包括三相桥式整流电路、三个逆变电路，三相电源端A、B、C处经三相桥式整流电路整流变为直流电压，所述分别接入三个单相逆变电路INVA、INVB、INVC，将逆变为三相对称互差120电角度的交流电压，分别通过三个单相变压器TA、TB、TC将分别逆变后的电压U、V、W接成三相四线，向负载提供三相对称电压；三相电压分别连接有一个低压断路器，三个单相变压器输出端的零线接在一起并就地接入大地作为保护接地，同时作为零线引入用电端；本发明还公开了一种用于长距离低压输电的三相平衡控制方法，通过本发明能够解决当三相线阻抗变化导致三相电压的不平衡的同时，避免了传输过程中的零线损耗。

Description

用于长距离低压输电的三相平衡控制装置及其方法
技术领域
本发明属于长距离低压输电技术领域，具体涉及一种用于长距离低压输电的三相平衡控制装置及其方法。
背景技术
三相四线制是最常用的一种输电方式，但是这种发方式用于较长距离的低压输电时如图1所示，闭合开关S，在三相负载不平衡R1 R2 R3时，零线上会有较大电压，增加了传输时的损耗，造成三相电压的不平衡。严重时负载上的电压过高或者过低，低压时导致电器不能工作，高压时导致电器损坏。而采用用电端加装三相变压器的方式，虽然可以减掉一根零线从而减少零线损失，但是同样不能解决用电端三相不平衡的问题，电压过高或过低的情况依然存在，虽然可以通过增大变压器容量的方式克服三相电压不平衡的问题，但是首先容量增加多少很难确定，其次受成本和原理限制，不可能通过这一种方式完全得到解决，同时也是不经济和不合理的。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种用于长距离低压输电的三相平衡控制装置及其方法。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
本发明实施例提供一种用于长距离低压输电的三相平衡控制装置，该装置包括三相桥式整流电路、三个逆变电路，三相电源端A、B、C处经三相桥式整流电路整流变为直流电压，所述分别接入三个单相逆变电路INVA、INVB、INVC，将逆变为三相对称互差120电角度的交流电压，分别通过三个单相变压器TA、TB、TC将分别逆变后的电压U、V、W接成三相四线，向负载提供三相对称电压；三相电压分别连接有一个低压断路器，三个单相变压器输出端的零线接在一起并就地接入大地作为保护接地，同时作为零线引入用电端。
上述方案中，所述三个逆变电路连接有控制器，所述控制器包括微控制器STM32、电压采样电路、驱动电路，所述电压采样电路检测到三相失衡时，将信号传输到微控制器STM32，所述微控制器STM32产生六个PWM信号作为驱动信号传输到驱动电路。
上述方案中，所述驱动电路由六个两两反并联的IGBT组成，IGBT根据所述驱动信号导通或关断，控制逆变电路INVA，INVB, INVC的输出，分别调节输出电压U,V,W的幅值和相位，继续保持U、V、W三相电压平衡。
上述方案中，所述微控制器STM32外接有用于实时监控以及调整整个电路的三相电压的LCD显示器和键盘。
上述方案中，所述三个单相逆变电路的输出电压U、V、W后分别连接有低压断路器F1、F2、F3，所述低压断路器F1、F2、F3之后再分别连接电压互感器， Za、Zb、Zc分别代表每相电路的等效线阻抗，末端分别连接若干个负载。
本发明实施例还提供一种用于长距离低压输电的三相平衡控制方法，该方法为：用户端任意一项的负载阻抗发生变化时，控制器调节该相逆变电路的输出电压的幅值和相位，继续保持U、V、W三相电压平衡。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明采用三相桥式整流和单相全桥逆变电路解决了当三相线阻抗变化导致三相电压的不平衡的同时，避免了传输过程中的零线损耗。
附图说明
图1为现有技术的电路图；
图2为本发明实施例提供一种用于长距离低压输电的三相平衡控制装置的电路图；
图3为本发明实施例提供一种用于长距离低压输电的三相平衡控制装置的逆变电路的电路图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提供一种用于长距离低压输电的三相平衡控制装置，如图2、3所示，该装置包括三相桥式整流电路、三个逆变电路，三相电源端A、B、C处经三相桥式整流电路整流变为直流电压，所述分别接入三个单相逆变电路INVA、INVB、INVC，将逆变为三相对称互差120电角度的交流电压，分别通过三个单相变压器TA、TB、TC将分别逆变后的电压U、V、W接成三相四线，向负载提供三相对称电压；三相电压分别连接有一个低压断路器，三个单相变压器输出端的零线接在一起并就地接入大地作为保护接地，同时作为零线引入用电端。
所述三个逆变电路连接有控制器，所述控制器包括微控制器STM32、电压采样电路、驱动电路，所述电压采样电路检测到三相失衡时，将信号传输到微控制器STM32，所述微控制器STM32产生六个PWM信号作为驱动信号传输到驱动电路。
所述驱动电路由六个两两反并联的IGBT组成，IGBT根据所述驱动信号导通或关断，控制逆变电路INVA，INVB, INVC的输出，分别调节输出电压U,V,W的幅值和相位，继续保持U、V、W三相电压平衡。
所述微控制器STM32外接有用于实时监控以及调整整个电路的三相电压的LCD显示器和键盘。
所述三个单相逆变电路的输出电压U、V、W后分别连接有低压断路器F1、F2、F3，所述低压断路器F1、F2、F3之后再分别连接电压互感器， Za、Zb、Zc分别表示每相的等效线阻抗，所述等效线阻抗Za、Zb、Zc末端分别连接若干干负载，如R1、R2、R3……Ra、Rb、Rc……等。
单相桥式逆变电路用于当负载R1、R2、R3……Ra、Rb、Rc……等等，阻抗值发生变化最终引起三相电压不平衡时，三个单相桥式逆变电路INVA、INVB、INVC分别调节对应各相的输出电压的相位和幅值即U、V、W上的电压相位和幅值，使三相电压始终保持平衡。
本发明实施例还提供一种用于长距离低压输电的三相平衡控制方法，该方法为：用户端任意一项的负载阻抗发生变化时，控制器调节该相逆变电路的输出电压的幅值和相位，继续保持U、V、W三相电压平衡。
如图2所示，用户端即R1、R2、R3……Ra、Rb、Rc……等等负载阻抗发生变化时，以U相为例，当R1为零时，导致U相与零线和V、W相与零线的线路阻抗发生变化，造成三相失衡，然后控制器自动调节U相电压的相位和幅值，电压采样电路检测到三相失衡时，将信号传输到STM32，STM32产生六个PWM信号，通过驱动电路控制六个IGBT的导通或关断，控制逆变电路INVA的输出，调节输出电压U的幅值和相位，继续保持U、V、W三相电压平衡，通过STM32外接的LCD显示和键盘输入可以时时地监控以及调整整个电路的三相电压。调节方法具体为：STM32通过调节SPWM的基波即正弦波的幅值，调节输出电压U的幅值，通过调节SPWM正弦波相位的超前或滞后来调节输出电压U的相位；选择W、V相为例的控制方法与U相相同。而所述三相电源端A、B、C端的电压先经三相桥式整流为直流电压，再经三个三相全桥逆变电路逆变为交流电，三个单相桥式逆变电路INVA、INVB、INVC根据每相的负载变化引起的线阻抗大小变化情况调节各相电压，使U、V、W三相上的电压一直保持三相平衡。
综上所述，本发明采用三相桥式整流和单相全桥逆变电路解决了当三相线阻抗变化导致三相电压的不平衡的同时，避免了传输过程中的零线损耗。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种用于长距离低压输电的三相平衡控制装置，其特征在于，该装置包括三相桥式整流电路、三个逆变电路，三相电源端A、B、C处经三相桥式整流电路整流变为直流电压，所述分别接入三个单相逆变电路INVA、INVB、INVC，将逆变为三相对称互差120电角度的交流电压，分别通过三个单相变压器TA、TB、TC将分别逆变后的电压U、V、W接成三相四线，向负载提供三相对称电压；三相电压分别连接有一个低压断路器，三个单相变压器输出端的零线接在一起并就地接入大地作为保护接地，同时作为零线引入用电端。
2.根据权利要求1所述的用于长距离低压输电的三相平衡控制装置，其特征在于：所述三个逆变电路连接有控制器，所述控制器包括微控制器STM32、电压采样电路、驱动电路，所述电压采样电路检测到三相失衡时，将信号传输到微控制器STM32，所述微控制器STM32产生六个PWM信号作为驱动信号传输到驱动电路。
3.根据权利要求2所述的用于长距离低压输电的三相平衡控制装置，其特征在于：所述驱动电路由六个两两反并联的IGBT组成，IGBT根据所述驱动信号导通或关断，控制逆变电路INVA，INVB, INVC的输出，分别调节输出电压U,V,W的幅值和相位，继续保持U、V、W三相电压平衡。
4.根据权利要求2或3所述的用于长距离低压输电的三相平衡控制装置，其特征在于：所述微控制器STM32外接有用于实时监控以及调整整个电路的三相电压的LCD显示器和键盘。
5.根据权利要求1所述的用于长距离低压输电的三相平衡控制装置，其特征在于：所述三个单相逆变电路的输出电压U、V、W后分别连接有低压断路器F1、F2、F3，所述低压断路器F1、F2、F3之后再分别连接电压互感器，Za、Zb、Zc分别代表每相电路的等效线阻抗，末端分别连接若干个负载。
6.一种用于长距离低压输电的三相平衡控制方法，其特征在于，该方法为：用户端任意一项的负载阻抗发生变化时，控制器调节该相逆变电路的输出电压的幅值和相位，继续保持U、V、W三相电压平衡。
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