CN113644687A - 一种兼具分相与三相功能的系统 - Google Patents

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Abstract

一种兼具分相与三相功能的系统，它涉及分相电网技术领域。它包括桥式模块、分相逆变模块、控制模块，所述控制模块与桥式模块以及分相逆变模块相连；所述桥式模块包括取电单元、第一控制单元、逆变桥单元，所述取电单元并联在母线上，且取电单元的输出端连接第一控制单元，逆变桥单元与第一控制单元连接，所述第一控制单元与取电单元、逆变桥单元连接。当开关K闭合时，分相逆变模块与控制模块可组成U‑O‑V系统，此时本系统为单相/分相系统；当开关K断开时，桥式模块、分相逆变模块以及控制模块可组成U‑V‑W‑(O)系统，此时本系统为三相系统，三相系统可以是三相三线制也可以是三相四线制。

Description

一种兼具分相与三相功能的系统
技术领域
本发明涉及分相电网技术领域，具体涉及一种兼具分相与三相功能的系统。
背景技术
电能是与国民经济息息相关的产业，保证良好的电能质量是电网建设的根本要求。大型工业用电和动力系统一般使用三相电，三相系统中的任意一根火线和零线之间的电压是220V，任意两相之间的电压为380V。而世界范围内的家用供电系统主要包括单相电网系统和分相(Split Phase)电网系统两种。其中，家用单相电网系统是由三相电网系统中的一根火线和零线构成，在该种系统下，火线对零线电压为220V或230V。相应的，分相电网系统则是由三相电网系统中的两根火线和零线构成，在该种系统下，火线对零线电压是101V或者120V。
传统的分相电网和单相电网是从三相电网中直接取得，这样做的弊端是导致母线电压不稳定以及电能质量下降，严重影响电网的可靠性。因此，现在急需一种兼具分相与三相功能的系统和装置，可以补偿母线电压和保证电能质量的同时实现三相系统和单相/分相系统的转换。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中，提供一种兼具分相与三相功能的系统，当开关K1闭合时，分相逆变模块与控制模块可组成U-O-V系统，此时本系统为单相/分相系统；当开关K1断开时，桥式模块、分相逆变模块以及控制模块可组成U-V-W-(O)系统，此时本系统为三相系统，三相系统可以是三相三线制也可以是三相四线制。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案是：它包括桥式模块1、分相逆变模块2、控制模块3，所述控制模块3与桥式模块1以及分相逆变模块2相连；所述桥式模块包括取电单元11、第一控制单元12、逆变桥单元13，所述取电单元11并联在母线上，且取电单元11的输出端连接第一控制单元12，逆变桥单元13与第一控制单元12连接，所述第一控制单元12与取电单元11、逆变桥单元13连接；所述分相逆变模块2包括取电单元21、第二控制单元22、分相逆变电路单元23，所述取电单元21并联在母线上，且取电单元21的输出端接至第二控制单元22，第二控制单元22与取电单元21、分相逆变电路单元23连接；所述控制模块3包括电压电流数据采集单元31、总控制单元32，所述电压电流数据采集单元31的输入端与电网相连，总控制单元32的输入端与电压电流数据采集单元31的输出端相连。
所述第一控制单元12包括第一控制器121、第一驱动电路122，所述第一驱动电路122分别与第一控制器121和逆变桥单元13连接，第一控制器121与控制模块3连接。
所述逆变桥单元13包括桥式逆变电路和开关K1，所述逆变桥单元13通过开关K1与分相逆变模块2连接。
所述第二控制单元22包括第二控制器221、第二驱动电路222，第二驱动电路222分别与第二控制单元22和分相逆变电路单元23连接。
所述分相逆变电路单元23由两个传统的桥式逆变电路和电容组成。
所述分相逆变桥单元23中的传统的桥式逆变电路为两电平逆变桥或I型三电平逆变桥或T型三电平逆变桥。
本发明的工作原理：将系统接入桥式模块1时可以将单相/分相系统转换成三相系统，通过分相逆变模块2在系统不接入桥式模块1时可单独构成单相/分相系统，在系统接入桥式模块1后可与桥式模块1组成三相系统，通过控制模块3检测线路的电压电流信息并生成控制指令，并根据所述控制指令对桥式模块1以及分相逆变模块3进行控制，通过取电单元11为第一控制单元12提供能量来源，通过逆变桥单元13引出三相系统的W线，通过取电单元11取出的电为第一控制单元12的供电，通过第一控制单元12根据控制模块3发出的控制指令，并产生每个单相的指令信号，并将所述指令信号发送至第一驱动电路122，通过第一驱动模块122放大所述指令信号，并将放大后的指令信号发送至所述逆变桥单元13，驱动逆变桥单元13中的开关管，逆变桥单元13通过开关K1实现单相/分相与三相系统间切换，通过取电单元21为第二控制单元22提供能量来源，通过电压电流数据采集单元31实时采集电网的电压电流信息并反馈给所述总控制单元32，通过总控制单元32的输出端与桥式模块1以及分相逆变模块2相连，用于对线路中的电压电流信息进行分析，求解出当前线路所需的控制参数，将控制参数作为设定信号输出至桥式模块1以及逆变模块2，通过总控制单元32控制开关K1，进行单相/分相系统与三相系统的切换。
采用上述技术方案后，本发明有益效果为：当开关K1闭合时，分相逆变模块与控制模块可组成U-O-V系统，此时本系统为单相/分相系统；当开关K1断开时，桥式模块、分相逆变模块以及控制模块可组成U-V-W-(O)系统，此时本系统为三相系统，三相系统可以是三相三线制也可以是三相四线制。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明中桥式模块1的模块结构示意图。
图3是本发明中逆变模块2的模块结构示意图。
图4是本发明中控制模块3的模块结构示意图。
图5是本发明中第一控制单元12的模块结构示意图。
图6是本发明中第二控制单元22的模块结构示意图
附图标记说明：桥式模块1、取电单元11、第一控制单元12、第一控制器121、第一驱动电路122、逆变桥单元13、分相逆变模块2、取电单元21、第二控制单元22、第二控制器221、第二驱动电路222、分相逆变电路单元23、控制模块3、电压电流数据采集单元31、总控制单元32。
具体实施方式
参看图1-图6所示，本具体实施方式采用的技术方案是：它包括桥式模块1、分相逆变模块2、取电单元21、第二控制单元22、分相逆变电路单元23、控制模块3，所述控制模块3与桥式模块1以及分相逆变模块2相连，桥式模块1用于系统接入桥式模块时可以将单相/分相系统转换成三相系统，分相逆变模块2用于在系统不接入桥式模块1时可单独构成单相/分相系统，在系统接入桥式模块1后可与桥式模块1组成三相系统，控制模块3用于检测线路的电压电流信息并生成控制指令，并根据所述控制指令对所述桥式模块1以及所述分相逆变模块3进行控制；所述桥式模块包括取电单元11、第一控制单元12、逆变桥单元13，所述取电单元11并联在母线上，且取电单元11的输出端连接第一控制单元12，逆变桥单元13与第一控制单元12连接，所述第一控制单元12与取电单元11、逆变桥单元13连接；所述分相逆变模块2包括取电单元21、第二控制单元22、分相逆变电路单元23，所述取电单元21并联在母线上，且取电单元21的输出端接至第二控制单元22，第二控制单元22与取电单元21、分相逆变电路单元23连接；所述控制模块3包括电压电流数据采集单元31、总控制单元32，所述电压电流数据采集单元31的输入端与电网相连，总控制单元32的输入端与电压电流数据采集单元31的输出端相连。
所述第一控制单元12包括第一控制器121、第一驱动电路122，所述第一驱动电路122分别与第一控制器121和逆变桥单元13连接，第一控制器121与控制模块3连接。
所述逆变桥单元13包括桥式逆变电路和开关K1，所述逆变桥单元13通过开关K1与分相逆变模块2连接。
所述第二控制单元22包括第二控制器221、第二驱动电路222，第二驱动电路222分别与第二控制单元22和分相逆变电路单元23连接。
所述分相逆变电路单元23由两个传统的桥式逆变电路和电容组成。
所述分相逆变桥单元23中的传统的桥式逆变电路为两电平逆变桥或I型三电平逆变桥或T型三电平逆变桥。
本发明的工作原理：将系统接入桥式模块1时可以将单相/分相系统转换成三相系统，通过分相逆变模块2在系统不接入桥式模块1时可单独构成单相/分相系统，在系统接入桥式模块1后可与桥式模块1组成三相系统，通过控制模块3检测线路的电压电流信息并生成控制指令，并根据所述控制指令对桥式模块1以及分相逆变模块3进行控制，通过取电单元11为第一控制单元12提供能量来源，通过逆变桥单元13引出三相系统的W线，通过取电单元11取出的电为第一控制单元12的供电，通过第一控制单元12根据控制模块3发出的控制指令，并产生每个单相的指令信号，并将所述指令信号发送至第一驱动电路122，通过第一驱动模块122放大所述指令信号，并将放大后的指令信号发送至所述逆变桥单元13，驱动逆变桥单元13中的开关管，逆变桥单元13通过开关K1实现单相/分相与三相系统间切换，通过取电单元21为第二控制单元22提供能量来源，通过电压电流数据采集单元31实时采集电网的电压电流信息并反馈给所述总控制单元32，通过总控制单元32的输出端与桥式模块1以及分相逆变模块2相连，用于对线路中的电压电流信息进行分析，求解出当前线路所需的控制参数，将控制参数作为设定信号输出至桥式模块1以及逆变模块2，通过总控制单元32控制开关K1，进行单相/分相系统与三相系统的切换。
采用上述技术方案后，本发明有益效果为：当开关K1闭合时，分相逆变模块与控制模块可组成U-O-V系统，此时本系统为单相/分相系统；当开关K1断开时，桥式模块、分相逆变模块以及控制模块可组成U-V-W-(O)系统，此时本系统为三相系统，三相系统可以是三相三线制也可以是三相四线制。
以上所述，仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其它修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种兼具分相与三相功能的系统，其特征在于：它包括桥式模块(1)、分相逆变模块(2)、控制模块(3)，所述控制模块(3)与桥式模块(1)以及分相逆变模块(2)相连；所述桥式模块包括取电单元(11)、第一控制单元(12)、逆变桥单元(13)，所述取电单元(11)并联在母线上，且取电单元(11)的输出端连接第一控制单元(12)，逆变桥单元(13)与第一控制单元(12)连接，所述第一控制单元(12)与取电单元(11)、逆变桥单元(13)连接；所述分相逆变模块(2)包括取电单元(21)、第二控制单元(22)、分相逆变电路单元(23)，所述取电单元(21)并联在母线上，且取电单元(21)的输出端接至第二控制单元(22)，第二控制单元(22)与取电单元(21)、分相逆变电路单元(23)连接；所述控制模块(3)包括电压电流数据采集单元(31)、总控制单元(32)，所述电压电流数据采集单元(31)的输入端与电网相连，总控制单元(32)的输入端与电压电流数据采集单元(31)的输出端相连。
2.根据权利要求1所述一种兼具分相与三相功能的系统，其特征在于：所述第一控制单元(12)包括第一控制器(121)、第一驱动电路(122)，所述第一驱动电路(122)分别与第一控制器(121)和逆变桥单元(13)连接，第一控制器(121)与控制模块(3)连接。
3.根据权利要求1所述一种兼具分相与三相功能的系统，其特征在于：所述逆变桥单元(13)包括桥式逆变电路和开关K1，所述逆变桥单元(13)通过开关K1与分相逆变模块(2)连接。
4.根据权利要求1所述一种兼具分相与三相功能的系统，其特征在于：所述第二控制单元(22)包括第二控制器(221)、第二驱动电路(222)，第二驱动电路(222)分别与第二控制单元(22)和分相逆变电路单元(23)连接。
5.根据权利要求1所述一种兼具分相与三相功能的系统，其特征在于：所述分相逆变电路单元(23)由两个传统的桥式逆变电路和电容组成。
6.根据权利要求5所述一种兼具分相与三相功能的系统，其特征在于：所述传统的桥式逆变电路为两电平逆变桥或I型三电平逆变桥或T型三电平逆变桥。
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