CN110718911A - 基于伍德桥接线变压器的单相转三相供电系统 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种基于伍德桥接线变压器的单相转三相供电系统，该系统包括输电线、电源变换器和伍德桥接线变压器；所述输电线分别接入所述伍德桥接线变压器三角形绕组的A端子和所述电源变换器的P端子；所述伍德桥接线变压器的三角形绕组的B端子与所述电源变换器的M端子连接，所述伍德桥接线变压器的星形绕组a端子、b端子、c端子与中性点接地的低压配电网连接。因此，本申请能实现单跟电线供需要三相电能的负荷运行，广泛适用于配电系统改造和故障抢修。
Description
技术领域
本申请涉及电力配电技术领域，尤其涉及一种基于伍德桥接线变压器的单相转三相供电系统。
背景技术
我国低压配电领域用户一般采用单相供电，当用户需要使用三相电能时，就需要重新架设电力线路，十分麻烦且用时较长；一些特殊地方用电需要，如用户地理上比较分散，架设两相输电线路，单相变压器接入用户，比较经济，不占地方，但个别用户需要三相电力。特别是用户因为特殊的原因需要紧急短时使用3相电源，而架设新的三相线路时间不允许，如果在电网电能质量允许的情况下，可以比较容易的提供三相电源，将具有较大的经济和社会价值。
在配电系统中，电气设备由于长期受机械力、电磁力的作用和热效应以及严重氧化、接触不良等原因，而产生各种断线故障，使设备不能正常运行。2008年，湖南电网遭遇罕见冰雪灾害，10kV配电线路有63036处倒杆，47898处断线，10kV以下线路有330450处倒杆，367672处断线。配电网发生断线的常见原因有：(1)导线接头松脱，尤其是铜、铝线相连接时，接触面产生电化腐蚀，使接触电阻增加，发热增加，由于发热增加，又使接触电阻进一步增大，如此恶性循环，使得铜铝绞接的接头必然烧断；(2)装保险丝时，因某一相受伤或三相容量不一致而造成保险丝一相熔断；(3)开关或起动设备的某相触头烧伤、松动、接触不良；(4)电动机绕组某相断线或接头松脱等。
在农村电网中，用户地理上比较分散，有的家里可能有小型车间或小型作坊，电力系统有时设置了三相线路，但由于电线杆较低，在恶劣天气情况下，导线可能断掉一相或两相线，在有大风或下雨情况下，进行抢修具有很大的危险性。
当配电网在恶劣天气(如狂风暴雨)情况下，有断线故障时，如果在电网电能质量允许的情况下，可以满足特殊或重要的三相负荷的紧急救援运行，电力维修工作人员可以等待恶劣天气结束或缓解时再进行维修或抢修，将会极大提高用户对供电的满意度，并防止在恶劣天气情况下造成电力维修人员的事故和伤亡。
发明内容
为了解决上述技术问题，本申请目的是提供一种基于伍德桥接线变压器的单相转三相供电系统，不仅能解决单相用户需要三相电时不需重新架设线路，而且还能解决三相用户有一相或两相断线时提供三相电能，从而避免因情况紧急带来更大事故发生的风险。
鉴于此，本申请采用如下技术方案：
本申请提供一种基于伍德桥接线变压器的单相转三相供电系统，所述系统包括：输电线、与所述输电线连接的电源变换器以及与所述输电线和所述电源变换器连接的伍德桥接线变压器；所述输电线分别接入所述伍德桥接线变压器中三角形绕组的A端子和所述电源变换器的P端子；所述伍德桥接线变压器中三角形绕组的B端子与所述电源变换器的M端子连接，所述伍德桥接线变压器中星形绕组a端子、b端子、c端子与中性点接地的低压配电网连接。
可选的，所述伍德桥接线变压器中三角形绕组的K端子接地，所述电源变换器的Q端子接地。
可选的，所述伍德桥接线变压器中三角形绕组的K端子通过回流线与所述电源变换器的Q端子连接。
可选的，所述伍德桥接线变压器的中三角形绕组的A端子的输入电流为输电线的电流的二分之一。
可选的，所述电源变换器包括脉宽调制控制器、第一大功率开关器件、与第一大功率开关器件并联的第二大功率开关器件和储能电容，所述脉宽调制控制器分别与所述第一大功率开关器件和所述第二大功率开关器件连接，所述储能电容分别与所述第一大功率开关器件和所述第二大功率开关器件并联。
可选的，所述电源变换器的第一大功率开关器件的输入电流为输电线的电流的二分之一。
可选的，所述电源变换器的第二大功率开关器件的输出电压的大小等于所述伍德桥接线变压器中三角形绕组的A端子和B端子之间的输入电压的大小。
可选的，所述伍德桥接线变压器中三角形绕组的A端子和B端子之间的输入电压的相位与所述电源变换器的第二大功率开关器件的输出电压的相位成90°。
可选的，所述第一大功率开关器件和所述第二大功率开关器件分别包括四个大功率晶体管，每个大功率晶体管的控制极均与所述脉宽调制控制器连接；所述第一大功率开关器件和所述第二大功率开关器件的任意一个大功率晶体管的发射极与任意另一个大功率晶体管的集电极串联构成一组大功率晶体管组。
可选的，所述第一大功率开关器件的每组大功率晶体管组的发射极与集电极的串联点分别构成所述第一大功率开关器件电流输入端的P端子和Q端子；所述第二大功率开关器件的每组大功率晶体管组的发射极与集电极的串联点分别构成所述第二大功率开关器件电流输出的M端和N端。
与现有技术相比，本申请技术的有益效果是：
一、本申请在中性点接地低压配电网只架设了单相输电线路的地方，由于紧急短时需要三相电源，而架设新的三相线路时间不允许，在电网电能质量允许的情况下，可以提供三相电源。
二、本申请构建两相输电系统提供三相电源，满足一些特殊地方用电需要，如用户地理上比较分散，架设两相输电线路，单相变压器接入用户，比较经济，不占地方，但个别用户需要三相电力。
三、本申请在三相用户有两相断线时，可通过此方法提供三相电能，等暴风雨停息后再维修线路，减少因为情况紧急带来更大事故的可能。
四、本申请通用性好，易于实施。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例一所系统的框架示意图；
图2是本申请实施例一所述系统的具体结构示意图；
图3是本申请实施例一所述系统中，电源变换器的结构示意图；
图4是本申请实施例二所述系统的具体结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通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，都属于本申请保护的范围。
为了更好理解本申请的创造思想，在此将本申请的工作原理作如下说明：
设输电线LA的电流为I、伍德桥接线变压器T的三角形绕组的A端子的输入电流I1、第一大功率开关器件SVG1的输入电流为I2、伍德桥接线变压器T的三角形绕组的A端子和B端子之间的输入电压为UA、第二大功率开关器件SVG2的输出电压为UB；电源变换器SC第一大功率开关器件SVG1的输入电流I2为输电线LA的电流I的二分之一；第二大功率开关器件SVG2的输出电压UB与伍德桥接线变压器T的三角形绕组的A端子和B端子之间的输入电压为UA大小相等，且相位彼此成90°，使伍德桥接线变压器T的星形绕组与中性点接地的低压配电网，通过提供对称的三相电源，以供需要三相电能的负荷运行。
实施例一
如图1所示，本申请实施例提供了一种基于伍德桥接线变压器的单相转三相供电系统，其中，该系统包括输电线LA、与所述输电线LA连接的电源变换器SC以及与所述输电线LA和所述电源变换器SC连接的伍德桥接线变压器T；所述输电线LA分别与所述电源变换器SC和所述伍德桥接线变压器T连接，所述电源变换器SC与所述伍德桥接线变压器T连接，所述伍德桥接线变压器T的a端子、b端子、c端子与中性点接地的低压配电网连接。
如图2所示，所述输电线LA分别接入所述伍德桥接线变压器T三角形绕组的A端子和所述电源变换器SC的P端子；所述伍德桥接线变压器T的三角形绕组的B端子与所述电源变换器SC的M端子连接，所述伍德桥接线变压器T的三角形绕组的C端子与所述电源变换器SC的N端子连接；所述伍德桥接线变压器T的星形绕组a端子、b端子、c端子向用户提供对称的三相电源；所述伍德桥接线变压器T三角形绕组的K端子接地GND，所述电源变换器SC的Q端子接地GND。在本申请实施例中，设输电线LA的电流为I、伍德桥接线变压器T的三角形绕组的A端子的输入电流为I1、第一大功率开关器件SVG1的输入电流为I2、伍德桥接线变压器T的三角形绕组的A端子和K端子之间的输入电压为UA、第二大功率开关器件SVG2的输出电压为UB。
所述电源变换器SC包括脉宽调制控制器CP、第一大功率开关器件SVG1、与第一大功率开关器件SVG1并联的第二大功率开关器件SVG2和储能电容，所述脉宽调制控制器CP分别与所述第一大功率开关器件SVG1和所述第二大功率开关器件SVG2连接，所述储能电容分别与所述第一大功率开关器件SVG1和所述第二大功率开关器件SVG2并联。在本申请实施例中，所述储能电容为直流储能电容。在本申请实施例中，所述电源变换器SC的整流侧为第一大功率开关器件SVG1，所述电源变换器SC的逆变侧为第二大功率开关器件SVG2。
如图3所示，所述第一大功率开关器件SVG1包括四个大功率晶体管BG，每个大功率晶体管BG的控制极均与所述脉宽调制控制器CP连接；任意一个大功率晶体管BG的发射极与任意另一个大功率晶体管BG的集电极串联构成一组大功率晶体管组且共形成两组大功率晶体管组；每组大功率晶体管组的未串联的集电极相互并联，其未串联的发射极相互并联；所述每组大功率晶体管组的发射极与集电极的串联点分别构成所述第一大功率开关器件SVG1电流输出的P端和Q端。在本申请实施例中所述大功率晶体管BG采用集成门极换向晶闸管IGCT，除此之外还可以采用绝缘栅双极性晶体管IGBT。
所述第二大功率开关器件SVG2包括四个大功率晶体管BG，每个大功率晶体管BG的控制极均与所述脉宽调制控制器CP连接；任意一个大功率晶体管BG的发射极与任意另一个大功率晶体管BG的集电极串联构成一组大功率晶体管组且共形成两组大功率晶体管组；每组大功率晶体管组的未串联的集电极相互并联，其未串联的发射极相互并联；所述每组大功率晶体管组的发射极与集电极的串联点分别构成所述第二大功率开关器件SVG2电流输出的M端和N端。在本申请实施例中所述大功率晶体管BG采用集成门极换向晶闸管IGCT，除此之外还可以采用绝缘栅双极性晶体管IGBT。
为了更好的理解本申请实施例，在此做详细说明：设输电线LA的电流为I、第一大功率开关器件SVG1的输入电流为I2、伍德桥接线变压器T的三角形绕组的A端子和B端子之间的输入电压为UA、第二大功率开关器件SVG2的输出电压为UB，具体操作内容如下：控制所述电源变换器SC的第一大功率开关器件SVG1输入电流为I2为输电线LA的电流为I的二分之一；控制所述电源变换器SC的第二大功率开关器件SVG2的输出电压UB等于伍德桥接线变压器T的三角形绕组的A端子和B端子之间的输入电压UA；控制伍德桥接线变压器T的星形绕组a端子、b端子、c端子提供对称的三相电源供负荷运行。
为了使在本申请实施例能由单相转换出对称的三相电，所述伍德桥接线变压器T的三角形绕组的A端子和B端子之间的输入电压UA的相位与所述电源变换器的第二大功率开关器件SVG2的输出电压UB的相位成90°。
因此，通过本申请实施例，当中性点接地低压配电网的输电线LA在恶劣天气(如狂风暴雨)情况下，有一相或两相线路断线时，在电网电能质量允许的情况下，可以满足特殊或重要的三相负荷的紧急救援运行，电力维修工作人员可以等待恶劣天气结束或缓解时再进行维修或抢修。同时本申请是实施例适用于只架设了单相输电线路的地方，由于紧急短时需要三相电源，而架设新的三相线路时间不允许，在电网电能质量允许的情况下，可以向用户提供三相电源。
与现有技术相比，本申请在中性点接地低压配电网只架设了单相输电线路的地方，由于紧急短时需要三相电源，而架设新的三相线路时间不允许，在电网电能质量允许的情况下，可以提供三相电源。本申请构建两相输电系统提供三相电源，满足一些特殊地方用电需要，如用户地理上比较分散，架设两相输电线路，单相变压器接入用户，比较经济，不占地方，但个别用户需要三相电力。本申请在三相用户有两相断线时，可通过此方法提供三相电能，等暴风雨停息后再维修线路，减少因为情况紧急带来更大事故的可能。另外，本申请通用性好，易于实施。
实施例二
如图4所示，本申请实施例提供了一种基于伍德桥接线变压器的单相转三相供电系统，本申请实施例与上述实施例一主要区别在于：该系统所述伍德桥接线变压器T三角形绕组的K端子通过回流线LB与所述电源变换器SC的Q端子连接。其他结构和特征均与上述实施例一相同，在此不再赘述。在本申请实施例中，所述回流线LB和所述输电线LA构成两相输电线路。
因此，通过本申请实施例，当中性点接地低压配电网的输电线LA在恶劣天气(如狂风暴雨)情况下，有一相或两相线路断线时，在电网电能质量允许的情况下，可以满足特殊或重要的三相负荷的紧急救援运行，电力维修工作人员可以等待恶劣天气结束或缓解时再进行维修或抢修。同时本申请实施例主要针对构建两相输电系统提供三相电源，满足一些特殊地方用电需要。如：用户地理上比较分散而架设两相输电线路，由第一大功率开关器件SVG1和第二大功率开关器件SVG2组成的单相电源变换器接入用户，比较经济且不占地方，从而实现用户三相电力的需要。
以上结合具体实施方式和范例性实例对本申请进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本申请的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本申请精神和范围的情况下，可以对本申请技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本申请的范围内。本申请的保护范围以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种基于伍德桥接线变压器的单相转三相供电系统，其特征在于，所述系统包括：输电线、与所述输电线连接的电源变换器以及与所述输电线和所述电源变换器连接的伍德桥接线变压器；所述输电线分别接入所述伍德桥接线变压器中三角形绕组的A端子和所述电源变换器的P端子；所述伍德桥接线变压器中三角形绕组的B端子与所述电源变换器的M端子连接，所述伍德桥接线变压器中星形绕组a端子、b端子、c端子与中性点接地的低压配电网连接。
2.根据权利要求1所述的基于伍德桥接线变压器的单相转三相供电系统，其特征在于，所述伍德桥接线变压器中三角形绕组的K端子接地，所述电源变换器的Q端子接地。
3.根据权利要求1所述的基于伍德桥接线变压器的单相转三相供电系统，其特征在于，所述伍德桥接线变压器中三角形绕组的K端子通过回流线与所述电源变换器的Q端子连接。
4.根据权利要求2或3所述的基于伍德桥接线变压器的单相转三相供电系统，其特征在于，所述伍德桥接线变压器的中三角形绕组的A端子的输入电流为输电线的电流的二分之一。
5.根据权利要求1所述的基于伍德桥接线变压器的单相转三相供电系统，其特征在于，所述电源变换器包括脉宽调制控制器、第一大功率开关器件、与第一大功率开关器件并联的第二大功率开关器件和储能电容，所述脉宽调制控制器分别与所述第一大功率开关器件和所述第二大功率开关器件连接，所述储能电容分别与所述第一大功率开关器件和所述第二大功率开关器件并联。
6.根据权利要求5所述的基于伍德桥接线变压器的单相转三相供电系统，其特征在于，所述电源变换器的第一大功率开关器件的输入电流为输电线的电流的二分之一。
7.根据权利要求5所述的基于伍德桥接线变压器的单相转三相供电系统，其特征在于，所述电源变换器的第二大功率开关器件的输出电压的大小等于所述伍德桥接线变压器中三角形绕组的A端子和B端子之间的输入电压的大小。
8.根据权利要求7所述的基于伍德桥接线变压器的单相转三相供电系统，其特征在于，所述伍德桥接线变压器中三角形绕组的A端子和B端子之间的输入电压的相位与所述电源变换器的第二大功率开关器件的输出电压的相位成90°。
9.根据权利要求5所述的基于伍德桥接线变压器的单相转三相供电系统，其特征在于，所述第一大功率开关器件和所述第二大功率开关器件分别包括四个大功率晶体管，每个大功率晶体管的控制极均与所述脉宽调制控制器连接；所述第一大功率开关器件和所述第二大功率开关器件的任意一个大功率晶体管的发射极与任意另一个大功率晶体管的集电极串联构成一组大功率晶体管组。
10.根据权利要求9所述的基于伍德桥接线变压器的单相转三相供电系统，其特征在于，所述第一大功率开关器件的每组大功率晶体管组的发射极与集电极的串联点分别构成所述第一大功率开关器件电流输入端的P端子和Q端子；所述第二大功率开关器件的每组大功率晶体管组的发射极与集电极的串联点分别构成所述第二大功率开关器件电流输出的M端和N端。
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| CN201911086001.1A Pending CN110718911A (zh) | 2019-11-08 | 2019-11-08 | 基于伍德桥接线变压器的单相转三相供电系统 |
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| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110718911A (zh) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2241915Y (zh) * | 1995-03-23 | 1996-12-04 | 西南交通大学 | 星形一开闭三角形接线牵引变压器 |
| CN102918619A (zh) * | 2010-08-20 | 2013-02-06 | 株式会社东芝 | 励磁涌流抑制装置 |
-
2019
- 2019-11-08 CN CN201911086001.1A patent/CN110718911A/zh active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2241915Y (zh) * | 1995-03-23 | 1996-12-04 | 西南交通大学 | 星形一开闭三角形接线牵引变压器 |
| CN102918619A (zh) * | 2010-08-20 | 2013-02-06 | 株式会社东芝 | 励磁涌流抑制装置 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 欧阳帆: ""基于平衡变压器三相-单相变换供电方式研究"", 《中国博士学位论文全文数据库 工程科技II辑》 * |
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