CN107846026B - 220/380v低压线路终端电压动态补偿装置 - Google Patents
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Abstract
针对现有电力传输中末端电压损耗严重的问题，本发明提供一种220/380v低压线路终端电压动态补偿装置，包括与220/380v低压线路连接的整流滤波模块、通过整流滤波模块输出的直流电通过控制电路后输出PWM信号以及控制电路连接的用于输出的IGBT组件。本发明结构简单，通过三端PWM开关与变压器的偏执绕组采集电网中的输入电压变化，利用三端PWM开关中的MOSFET的占空比随着变压器的偏执绕组中的电流增大而减小的特点，使控制电路中输出的PWM信号的占空比与电流的增大成反比，形成负反馈电路，实现动态调整电网输出，满足电网末端的负荷用电。
Description
技术领域
本发明属于220/380v低压线路终端电压动态补偿装置，主要应用于变压器线路末端，对因线径过小、供电距离过长造成的末端电压损耗进行补偿，使其达到标准供电要求，满足负载需要。
背景技术
在400伏低压线路供电过程中，因供电线路距离、线径大小、负载性质等原因，会造成线路末端电压损耗，当线路参数一定时，负载越大，线路损耗也会越大，造成端电压降低，影响负载用电。
据调查：大多农村及城市周边地区，由于用电负荷增加，网改速度跟不上负荷增长需要，使得用电高峰期，用户末端电器电压最低达到160伏左右，低估期末端电压达到240伏左右，严重影响电器安全使用，更重要的是影响计量误差，造成计量不准确。如果实行改造：增加系统容量，或者增加导线半径，或改变供电方案，特别是当系统处于低负荷运行状态时，不仅增加成本、造成资源浪费，而且，在农村或山区负荷相对分散的地区，改造电网也不切实际。
发明内容
针对现有电力传输中末端电压损耗严重的问题，本发明提供一种220/380v低压线路终端电压动态补偿装置，其结构简单，功能全面。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：所述的220/380v低压线路终端电压动态补偿装置，包括与220/380v低压线路连接的整流滤波模块、通过整流滤波模块输出的直流电通过控制电路后输出PWM信号以及控制电路连接的用于输出的IGBT组件，其中，所述的整流滤波模块包括EMI模块、桥式整流模块以及用于滤波的第一电容；其特征在于：所述的控制电路包括一个三端PWM开关、变压器、四角封装的光耦、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第一稳压二极管、第二稳压二极管以及第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第二电容、第三电容、第四电容以及第五电容；
其中，所述的桥式整流模块输出端的DC高压施加于变压器的原边由三端PWM开关内部的高压MOSFET驱动；该变压器的初级侧两端并联有第二稳压二极管和第一二极管串联组成的钳位电路用于限制变压器由于漏感造成的电压纹波；该钳位电路中第一二极管的输出端连接至三端PWM开关的DRAIN端；
所述的变压器的次级侧的输出端中的非同名端通过串联第二二极管且在次级侧两端并联第三电容后输出PWM信号；
所述的变压器的偏置绕组的输出端中的非同名端通过串联第三二极管后连接光耦的一极；该光耦的另一极并联第三电阻和第五电容的串联电路后连接至三端PWM开关的CONTROL端；所述的变压器的偏置绕组两端并联第四电容后接地；其中，所述的光耦光耦中的光敏三极管的射极连接三端PWM开关的CONTROL端；该光耦光耦中的光敏三极管的集电极连接第三二极管的输出端；所述的光耦的中的发光二极管的正极串联第一电阻后与第二二极管的输出端连接；所述的光耦的中的发光二极管的负极串联第一稳压二极管后接地；
所述的第二二极管的后端并联第二电阻和第四电阻后形成的电压分隔电路后接地；
所述的第一稳压二极管与第四电阻并联；
所述的变压器的次级侧的输出端中的同名端与第二电阻之间并联第二电容后接地；
所述的三端PWM开关中的SOURCE端接地。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明结构简单，串联在电网中，通过三端PWM开关与变压器的偏置绕组采集电网中的输入电压变化，利用三端PWM开关中的MOSFET的占空比随着变压器的偏置绕组中的电流增大而减小的特点，使控制电路中输出的PWM信号的占空比与电流的增大成反比，形成负反馈电路，实现动态调整电网输出，满足电网末端的负荷用电。
附图说明
图1为本发明电路原理。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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，本领域普通技术人员在没有做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。
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：所述的220/380v低压线路终端电压动态补偿装置，包括与220/380v低压线路连接的整流滤波模块1、通过整流滤波模块1输出的直流电通过控制电路2后输出PWM信号以及控制电路2连接的用于输出的IGBT组件3，其中，所述的整流滤波模块1包括EMI模块101、桥式整流模块102以及用于滤波的第一电容C1；其特征在于：所述的控制电路2包括一个三端PWM开关U1、变压器T1、四角封装的光耦U2、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第一稳压二极管VR1、第二稳压二极管VR2以及第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4以及第五电容C5；
其中，所述的桥式整流模块102输出端的DC高压施加于变压器T1的原边由三端PWM开关U1内部的高压MOSFET驱动；该变压器T1的初级侧两端并联有第二稳压二极管VR2和第一二极管D1串联组成的钳位电路用于限制变压器T1由于漏感造成的电压纹波；该钳位电路中第一二极管D1的输出端连接至三端PWM开关U1的DRAIN端；
所述的变压器T1的次级侧的输出端中的非同名端通过串联第二二极管D2且在次级侧两端并联第三电容C3后输出PWM信号；
所述的变压器T1的偏置绕组的输出端中的非同名端通过串联第三二极管D3后连接光耦U2的一极；该光耦U2的另一极并联第三电阻R3和第五电容C5的串联电路后连接至三端PWM开关U1的CONTROL端；所述的变压器T1的偏置绕组两端并联第四电容C4后接地；其中，所述的光耦U2光耦中的光敏三极管的射极连接三端PWM开关U1的CONTROL端；该光耦U2光耦中的光敏三极管的集电极连接第三二极管D3的输出端；所述的光耦U2的中的发光二极管的正极串联第一电阻R1后与第二二极管D2的输出端连接；所述的光耦U2的中的发光二极管的负极串联第一稳压二极管VR1后接地；
所述的第二二极管D2的后端并联第二电阻R2和第四电阻R4后形成的电压分隔电路后接地；
所述的第一稳压二极管VR1与第四电阻R4并联；
所述的变压器T1的次级侧的输出端中的同名端与第二电阻R2之间并联第二电容C2后接地；
所述的三端PWM开关U1中的SOURCE端接地。
进一步的，所述的三端PWM开关U1为TOPSwitch系列芯片。
进一步的，所述的第三电容C3、第四电容C4以及第二电容C2、第五电容C5为滤波电容；第三电阻R3为限流电阻。
需要明确的，所述的三端PWM开关U1在正常运行期间，内部输出MOSFET的占空比随着控制极引脚电流的增大而呈线性减小，是在TOPSwitch系列芯片的芯片说明中可以知悉的现有技术。
需要明确的是：本发明中所述的元件未指明型号的，可以根据实际应用情况酌情选取。
本发明在使用时：通过调整变压器T1的初级侧以及次级侧匝数，使三端PWM开关中的MOSFET的正常导通，以调整正常的电压范围为210~230V。
当供电系统末端电压在160伏到230伏之间变动时，本发明通过变压器的偏置绕组采集电网中输入端的电压，通过调整三端PWM开关中的MOSFET的占空比变大，实现控制输出电压相应的变高，动态补偿电压，直至达到设定的正常电压范围。
当供电系统末端电压在230~250伏之间变动时，本发明通过变压器的偏置绕组采集电网中输入端的电压，通过调整三端PWM开关中的MOSFET的占空比变小，实现控制输出电压相应的变低，动态补偿电压，直至达到设定的正常电压范围。
本发明与电力线路串联，使线路末端电压通过补偿提升到210到230伏，满足负载工作要求。
以上所述仅为发明的较佳实施例而己，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种220/380v低压线路终端电压动态补偿装置，包括与220/380v低压线路连接的整流滤波模块（1）、通过整流滤波模块（1）输出的直流电通过控制电路（2）后输出PWM信号以及控制电路（2）连接的用于输出的IGBT组件（3），其中，所述的整流滤波模块（1）包括EMI模块（101）、桥式整流模块（102）以及用于滤波的第一电容（C1）；其特征在于：所述的控制电路（2）包括一个三端PWM开关（U1）、变压器（T1）、四角封装的光耦（U2）、第一二极管（D1）、第二二极管（D2）、第三二极管（D3）、第一稳压二极管（VR1）、第二稳压二极管（VR2）以及第一电阻（R1）、第二电阻（R2）、第三电阻（R3）、第四电阻（R4）、第二电容（C2）、第三电容（C3）、第四电容（C4）以及第五电容（C5）；
其中，所述的桥式整流模块（102）输出端的DC高压施加于变压器（T1）的原边由三端PWM开关（U1）内部的高压MOSFET驱动；该变压器（T1）的初级侧两端并联有第二稳压二极管（VR2）和第一二极管（D1）串联组成的钳位电路用于限制变压器（T1）由于漏感造成的电压纹波；该钳位电路中第一二极管（D1）的输出端连接至三端PWM开关（U1）的DRAIN端；
所述的变压器（T1）的次级侧的输出端中的非同名端通过串联第二二极管（D2）且在次级侧两端并联第三电容（C3）后输出PWM信号；
所述的变压器（T1）的偏置绕组的输出端中的非同名端通过串联第三二极管（D3）后连接光耦（U2）的一极；该光耦（U2）的另一极并联第三电阻（R3）和第五电容（C5）的串联电路后连接至三端PWM开关（U1）的CONTROL端；所述的变压器（T1）的偏置绕组两端并联第四电容（C4）后接地；其中，所述的光耦（U2）光耦中的光敏三极管的射极连接三端PWM开关（U1）的CONTROL端；该光耦（U2）光耦中的光敏三极管的集电极连接第三二极管（D3）的输出端；所述的光耦（U2）的中的发光二极管的正极串联第一电阻（R1）后与第二二极管（D2）的输出端连接；所述的光耦（U2）的中的发光二极管的负极串联第一稳压二极管（VR1）后接地；
所述的第二二极管（D2）的后端并联第二电阻（R2）和第四电阻（R4）后形成的电压分隔电路后接地；
所述的第一稳压二极管（VR1）与第四电阻（R4）并联；
所述的变压器（T1）的次级侧的输出端中的同名端与第二电阻（R2）之间并联第二电容（C2）后接地；
所述的三端PWM开关（U1）中的SOURCE端接地。
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