CN106169761A - 复用型电容器组投切模块 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种复用型电容器组投切模块，包括3个电容器C1、C2、C3，8个可控开关K1、K2、K3、K4、K5、K6、K7、K8，控制器和驱动调理电路。本发明通过控制不同可控开关的动作，使不同数量和容量的电容器接入三相交流电的相零之间或相相之间，若电容器接入交流电的相零之间，则可以补偿系统的无功功率，若电容器接入交流电的相相之间，则可以转移系统的有功电流，解决系统三相电流不平衡的问题。因此该模块既可以通过补偿系统中的无功电流，减小系统中的无功损耗；也可以通过在相间转移有功电流，使三相有功电流达到平衡，实现功率优化和节能降耗的目的。

Description

复用型电容器组投切模块
技术领域
本发明涉及一种用于三相功率优化装置中的复用型电容器组投切模块。
背景技术
在我国的城乡配电网中，主要采用三相四线制的配电方式。由于用户侧存在着大量的单相有功负荷和无功负荷，而且用电不具有同时性，因此，一方面使线路中的无功电流增大，导致无功损耗增大；另一方面使三相配电变压器处于不对称的运行状态，产生大量的负序电流和零序电流，这些负序电流和零序电流会严重污染电网，大大增加电网的功率损耗，增大变压器的损耗，降低变压器的出力，给配电网的安全运行带来威胁。
现有三相功率优化装置大都采用电容分补或者电容共补的方式补偿负荷无功，提高功率因数，减少线路无功损耗，达到节约能耗的目的。
电容分补方式采用星接三相电容器模块，所述星接三相电容器模块包含A、B、C、N四个输入端子，所述A、B、C输入端子分别通过三个接触器与三相交流电A、B、C线连接，所述N输入端子与零线连接。
电容共补方式采用角接三相电容器模块，所述角接三相电容器模块包含A、B、C三个输入端子，所述A、B、C输入端子分别通过三个接触器与三相交流电A、B、C线连接。
电容分补和共补方式都只能将系统中的无功电流补偿掉，对于不对称的有功电流部分却无能为力；且无法精确控制每相投入电容的数量和容量，对于三相不平衡系统，会出现某相无功欠补偿或者过补偿，无功欠补偿使得电容器组不能完全发挥作用，补偿后线路中仍然存在有较大的无功电流，而过补偿则将向系统输送无功电流，大量地倒送无功会造成系统损耗增加，使电流的不平衡度变得更大。
本发明针对上述三相功率优化装置所存在的不足之处进行改进，设计了一种复用型电容器组投切模块，该模块由三个电容器和多个可控开关组成，通过控制不同可控开关的动作，使不同数量和容量的电容器接入三相交流电的相零之间或相相之间，若电容器接入交流电的相零之间，则可以补偿系统的无功功率，若电容器接入交流电的相相之间，则可以转移系统的有功电流，解决系统三相电流不平衡的问题。因此该模块既可以通过补偿系统中的无功电流，减小系统中的无功损耗；也可以通过在相间转移有功电流，使三相有功电流达到平衡，实现功率优化和节能降耗的目的。
发明内容
本发明的目的是为三相功率优化装置提供一种复用型电容器组投切模块，该模块可以使不同数量和容量的电容器接入三相交流电的相零之间或相相之间，既能够补偿系统的无功功率，减小系统中的无功损耗，又能够转移系统的有功电流，解决系统三相电流不平衡的问题，实现功率优化和节能降耗的目的。
本发明具体通过如下技术手段实现其发明目的：复用型电容器组投切模块，包括3个电容器C1、C2、C3，8个可控开关K1、K2、K3、K4、K5、K6、K7、K8，控制器和驱动调理电路；所述电容器C1、C2并联的第一连接点与所述可控开关K7的第一端连接，所述电容器C1、C2并联的第二连接点与所述电容器C3的第二端相连，所述电容器C3的第一端与所述可控开关K8的第一端连接，所述可控开关K1、K2、K3的第一端分别与三相四线交流电的零线N相、C相、B相连接,第二端分别均与所述电容器C3的第二端连接，所述可控开关K4、K5、K6的第一端分别均与三相四线交流电的C相、B相、A相连接，第二端连接在一起并分别与所述可控开关K7、K8的第二端连接，所述控制器输出8路驱动信号，经过所述驱动调理电路处理之后，分别控制所述8个可控开关的断开和闭合。
所述8个可控开关的初始状态均为断开状态。
所述电容器C1、C2、C3的容量相等。
所述驱动调理电路对输入的驱动信号进行处理，调整其波形、幅度、宽度、移相和重复频率，并对其进行隔离，形成适合可控开关的驱动信号。
作为本发明的可选实施方式：所述可控开关元件均为复合开关，复合开关可以进行过零投切，可有效的避免投切过程中产生的浪涌电流和触头间拉弧的现象。
作为本发明的可选实施方式：所述可控开关元件均为同步开关，同步开关可以在开关接点两端电压为零的时刻闭合，从而实现电容器的无涌流投入，在电流为零的时刻断开，从而实现开关接点的无电弧分断。
相对于现有技术，本发明具有如下有益效果：
本发明通过控制不同可控开关的动作，使不同数量和容量的电容器接入三相交流电的相零之间或相相之间，若电容器接入交流电的相零之间，则可以补偿系统的无功功率，若电容器接入交流电的相相之间，则可以转移系统的有功电流，解决系统三相电流不平衡的问题。因此该模块既可以通过补偿系统中的无功电流，减小系统中的无功损耗；也可以通过在相间转移有功电流，使三相有功电流达到平衡，实现功率优化和节能降耗的目的。
附图说明
图1为本发明较佳实施例的复用型电容器组投切模块原理图。
具体实施方式
如图1所示，本实施例的复用型电容器组投切模块包括3个电容器C1、C2、C3，8个同步开关K1、K2、K3、K4、K5、K6、K7、K8，控制器和驱动调理电路。所述电容器C1、C2并联的第一连接点与所述同步开关K7的第一端连接，所述电容器C1、C2并联的第二连接点与所述电容器C3的第二端相连，所述电容器C3的第一端与所述同步开关K8的第一端连接，所述同步开关K1、K2、K3的第一端分别与三相四线交流电的零线N、C相、B相连接,第二端分别均与所述电容器C3的第二端连接，所述同步开关K4、K5、K6的第一端分别均与三相四线交流电的A相、B相、C相连接，第二端连接在一起并分别与所述同步开关K7、K8的第二端连接，所述控制器输出8路驱动信号KDr1、KDr2、KDr3、KDr4、KDr5、KDr6、KDr7、KDr8，经过所述驱动调理电路处理之后，分别控制所述8个同步开关的动作。
本实施例的工作原理如下：
同步开关K1、K2、K3、K4、K5、K6、K7、K8的初始状态均为断开状态。
若进行A相无功补偿，则控制器首先输出驱动信号KDr1和KDr6，经过驱动调理电路处理之后，驱动同步开关K1和K6闭合；然后根据实际的需求选择投入不同数量和容量的电容器：若需要投入电容器C3，则控制器输出驱动信号KDr8，经过驱动调理电路处理之后，驱动同步开关K8闭合，此时电容器C3接入交流A相与零线N之间；若需要投入电容器C1和C2，则控制器输出驱动信号KDr7，经过驱动调理电路处理之后，驱动同步开关K7闭合，此时电容器C1和C2接入交流A相与零线N之间；若需要投入电容器C1、C2和C3，则控制器输出驱动信号KDr7和KDr8，经过驱动调理电路处理之后，驱动同步开关K7和K8闭合，此时电容器C1、C2和C3接入交流A相与零线N之间。
若进行B相无功补偿，则控制器首先输出驱动信号KDr1和KDr5，经过驱动调理电路处理之后，驱动同步开关K1和K5闭合；然后根据实际的需求选择投入不同数量和容量的电容器：若需要投入电容器C3，则控制器输出驱动信号KDr8，经过驱动调理电路处理之后，驱动同步开关K8闭合，此时电容器C3接入交流B相与零线N之间；若需要投入电容器C1和C2，则控制器输出驱动信号KDr7，经过驱动调理电路处理之后，驱动同步开关K7闭合，此时电容器C1和C2接入交流B相与零线N之间；若需要投入电容器C1、C2和C3，则控制器输出驱动信号KDr7和KDr8，经过驱动调理电路处理之后，驱动同步开关K7和K8闭合，此时电容器C1、C2和C3接入交流B相与零线N之间。
若进行C相无功补偿，则控制器首先输出驱动信号KDr1和KDr4，经过驱动调理电路处理之后，驱动同步开关K1和K4闭合；然后根据实际的需求选择投入不同数量和容量的电容器：若需要投入电容器C3，则控制器输出驱动信号KDr8，经过驱动调理电路处理之后，驱动同步开关K8闭合，此时电容器C3接入交流C相与零线N之间；若需要投入电容器C1和C2，则控制器输出驱动信号KDr7，经过驱动调理电路处理之后，驱动同步开关K7闭合，此时电容器C1和C2接入交流C相与零线N之间；若需要投入电容器C1、C2和C3，则控制器输出驱动信号KDr7和KDr8，经过驱动调理电路处理之后，驱动同步开关K7和K8闭合，此时电容器C1、C2和C3接入交流C相与零线N之间。
若进行三相电流不平衡调节，当需要在A相和B相之间转移有功电流时，则控制器首先输出驱动信号KDr3和KDr6，经过驱动调理电路处理之后，驱动同步开关K3和K6闭合；然后根据实际的需求选择投入不同数量和容量的电容器：若需要投入电容器C3，则控制器输出驱动信号KDr8，经过驱动调理电路处理之后，驱动同步开关K8闭合，此时电容器C3接入交流A相与交流B相之间；若需要投入电容器C1和C2，则控制器输出驱动信号KDr7，经过驱动调理电路处理之后，驱动同步开关K7闭合，此时电容器C1和C2接入交流A相与交流B相之间；若需要投入电容器C1、C2和C3，则控制器输出驱动信号KDr7和KDr8，经过驱动调理电路处理之后，驱动同步开关K7和K8闭合，此时电容器C1、C2和C3接入交流A相与交流B相之间。
若进行三相电流不平衡调节，当需要在B相和C相之间转移有功电流时，则控制器首先输出驱动信号KDr2和KDr5，经过驱动调理电路处理之后，驱动同步开关K2和K5闭合；然后根据实际的需求选择投入不同数量和容量的电容器：若需要投入电容器C3，则控制器输出驱动信号KDr8，经过驱动调理电路处理之后，驱动同步开关K8闭合，此时电容器C3接入交流B相与交流C相之间；若需要投入电容器C1和C2，则控制器输出驱动信号KDr7，经过驱动调理电路处理之后，驱动同步开关K7闭合，此时电容器C1和C2接入交流B相与交流C相之间；若需要投入电容器C1、C2和C3，则控制器输出驱动信号KDr7和KDr8，经过驱动调理电路处理之后，驱动同步开关K7和K8闭合，此时电容器C1、C2和C3接入交流B相与交流C相之间。
若进行三相电流不平衡调节，当需要在A相和C相之间转移有功电流时，则控制器首先输出驱动信号KDr2和KDr6，经过驱动调理电路处理之后，驱动同步开关K2和K6闭合；然后根据实际的需求选择投入不同数量和容量的电容器：若需要投入电容器C3，则控制器输出驱动信号KDr8，经过驱动调理电路处理之后，驱动同步开关K8闭合，此时电容器C3接入交流A相与交流C相之间；若需要投入电容器C1和C2，则控制器输出驱动信号KDr7，经过驱动调理电路处理之后，驱动同步开关K7闭合，此时电容器C1和C2接入交流A相与交流C相之间；若需要投入电容器C1、C2和C3，则控制器输出驱动信号KDr7和KDr8，经过驱动调理电路处理之后，驱动同步开关K7和K8闭合，此时电容器C1、C2和C3接入交流A相与交流C相之间。

Claims (7)

1.一种复用型电容器组投切模块，包括3个电容器C1、C2、C3，8个可控开关K1、K2、K3、K4、K5、K6、K7、K8，控制器和驱动调理电路，其特征在于：所述电容器C1、C2并联的第一连接点与所述可控开关K7的第一端连接，所述电容器C1、C2并联的第二连接点与所述电容器C3的第二端相连，所述电容器C3的第一端与所述可控开关K8的第一端连接，所述可控开关K1、K2、K3的第一端分别与三相四线交流电的零线N相、C相、B相连接,第二端分别均与所述电容器C3的第二端连接，所述可控开关K4、K5、K6的第一端分别均与三相四线交流电的C相、B相、A相连接，第二端连接在一起并分别与所述可控开关K7、K8的第二端连接，所述控制器输出8路驱动信号，经过所述驱动调理电路处理之后，分别控制所述8个可控开关的断开与闭合。
2.根据权利要求1所述的复用型电容器组投切模块，其特征在于：所述8个可控开关的初始状态均为断开状态。
3.根据权利要求1所述的复用型电容器组投切模块，其特征在于：所述电容器C1、C2、C3的容量相等。
4.根据权利要求1所述的复用型电容器组投切模块，其特征在于：所述驱动调理电路对输入的驱动信号进行处理，调整所述驱动信号的波形、幅度、宽度、移相和重复频率，并对所述驱动信号进行隔离，形成适合可控开关的驱动信号。
5.根据权利要求1所述的复用型电容器组投切模块，其特征在于：所述可控开关元件均为复合开关。
6.根据权利要求1所述的复用型电容器组投切模块，其特征在于：所述可控开关元件均为同步开关。
7.一种根据权利要求1所述的复用型电容器组投切模块的工作方法，包括无功补偿和三相电流不平衡调节的工作过程，其特征在于：
在无功补偿工作过程中，对A相无功补偿时，驱动同步开关K1和K6闭合；对B相无功补偿时，驱动同步开关K1和K5闭合；对C相无功补偿时，驱动同步开关K1和K4闭合；
在三相电流不平衡调节工作过程中，在A相和B相之间转移有功电流时，驱动同步开关K3和K6闭合；在B相和C相之间转移有功电流时，驱动同步开关K2和K5闭合；在A相和C相之间转移有功电流时，驱动同步开关K2和K6闭合；
在上述无功补偿以及三相电流不平衡调节工作过程中，根据实际的需求选择投入不同数量和容量的电容器：若需投入电容器C3，则驱动同步开关K8闭合，若需投入电容器C1和C2，则驱动同步开关K7闭合，若需投入电容器C1、C2和C3，则驱动同步开关K7和K8闭合。
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