CN113746117A - 一种三相不平衡治理模块及移动电源车 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种三相不平衡治理模块及移动电源车，其中，所述三相不平衡治理模块通过电流采样单元采集发动机的三相电流，通过控制单元生成包括电流补偿值的控制指令，以使驱动单元在所述控制指令的驱动下，驱动所述电力电子补偿单元工作，从而使得所述发电机的三相电流平衡，避免由于三相不平衡而导致的发电机带载能力降低等问题。同时，所述三相不平衡治理模块采用模块化设计，具有轻型化、可靠性高、稳定性高、操作维护简单的特点。

Description

一种三相不平衡治理模块及移动电源车
技术领域
本申请涉及电力设备技术领域，更具体地说，涉及一种三相不平衡治理模块及移动电源车。
背景技术
移动电源车是指安装有高品质发电机或发电机组、机组排气装置和机组控制装置等相关辅助设备的供电车。按照发电机的类型，可分为柴油发电移动电源车和新能源发电移动电源车，其中柴油发电移动电源车电源为柴油发电机发电，提供稳定可靠的电能，新能源移动电源车电源主要为蓄电池、超级电容等储能设备通过DC/AC交直流转化，来提供稳定可靠的电能。
随着国家经济与科技发展，移动电源车作为我国专用汽车中厢式工程车中重要的一种，在电力、通讯等领域的建设中发挥着重要的作用。移动电源车凭借着机动和灵活的特点，可用于电力、通讯抢修、临时供电租赁，应急抢险、抗灾、重大活动保供电等场景，除了提供电能外还可以携带一些人员和作业设备，完成现场的各种需求。
在实际应用中发现，移动电源车在使用过程中会出现三相不平衡的现象，导致发电机带载能力降低等问题，影响移动电源车的充电性能。
发明内容
为解决上述技术问题，本申请提供了一种三相不平衡治理模块及移动电源车，以解决移动电源车使用过程中出现的三相不平衡问题。
为实现上述技术目的，本申请实施例提供了如下技术方案：
一种三相不平衡治理模块，应用于移动电源车，所述移动电源车包括发电机，所述三相不平衡治理模块包括：电流采样单元、控制单元、电力电子补偿单元和驱动单元；其中，
所述电流采样单元与所述移动电源车的车载电流互感器电连接，所述电流采样单元用于利用所述车载电流互感器采集所述发电机的三相电流，并将所述三相电流传输给所述控制单元；
所述控制单元，用于根据所述三相电流，生成控制指令发送给所述驱动单元，所述控制指令至少包括电流补偿值，所述电流补偿值包括三相电流达到平衡状态时，各相电流的所需补偿值；
所述驱动单元，用于在所述控制指令的驱动下，驱动所述电力电子补偿单元工作，以使所述发电机的三相电流平衡。
可选的，所述控制单元包括复杂可编程逻辑器件和数字信号处理单元，其中，
所述数字信号处理单元，用于对所述三相电流进行模数转换，以获得数字信号形式的三相电流；和用于将数字信号形式的控制指令转换为模拟信号形式的控制指令并发送给所述驱动单元；
所述复杂可编程逻辑器件，用于根据数字信号形式的三相电流之间的差值进行计算，以获得三相电流达到平衡状态时，各相电流的所需补偿值，并根据三相电流达到平衡状态时，各相电流的所需补偿值生成数字信号形式的控制指令。
可选的，所述数字信号处理单元包括多个数字信号处理器。
可选的，所述控制单元还包括RS485通讯接口，所述RS485通讯接口与所述移动电源车连接。
可选的，所述控制模块还用于通过所述RS485通讯接口将所述控制指令发送给所述移动电源车。
可选的，所述驱动单元包括三电平功率变换电路。
可选的，所述三电平功率变换电路包括多个第五代绝缘栅双极型晶体管。
可选的，所述电力电子补偿单元包括N个电容，N为大于1的整数。
一种移动电源车，包括：发电机和如上述任一项所述的三相不平衡治理模块。
可选的，还包括：主控显示模块，所述主控显示模块用于根据所述三相不平衡治理模块传输的控制指令显示三相不平衡处理信息。
从上述技术方案可以看出，本申请实施例提供了一种三相不平衡治理模块及移动电源车，其中，所述三相不平衡治理模块通过电流采样单元采集发动机的三相电流，通过控制单元生成包括电流补偿值的控制指令，以使驱动单元在所述控制指令的驱动下，驱动所述电力电子补偿单元工作，从而使得所述发电机的三相电流平衡，避免由于三相不平衡而导致的发电机带载能力降低等问题。
同时，所述三相不平衡治理模块采用模块化设计，具有轻型化、可靠性高、稳定性高、操作维护简单的特点。
附图说明
为了更清楚地说明本申请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申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本申请的一个实施例提供的一种三相不平衡治理模块的工作原理示意图；
图2为本申请的一个实施例提供的一种三相不平衡治理模块的系统接线示意图。
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、完整地描述，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，都属于本申请保护的范围。
本申请实施例提供了一种三相不平衡治理模块，如图1和图2所示，应用于移动电源车，所述移动电源车包括发电机M1，所述三相不平衡治理模块包括：电流采样单元20、控制单元30、电力电子补偿单元40和驱动单元10；其中，
所述电流采样单元20与所述移动电源车的车载电流互感器50电连接，所述电流采样单元20用于利用所述车载电流互感器50采集所述发电机M1的三相电流，并将所述三相电流传输给所述控制单元30；
所述控制单元30，用于根据所述三相电流，生成控制指令发送给所述驱动单元10，所述控制指令至少包括电流补偿值，所述电流补偿值包括三相电流达到平衡状态时，各相电流的所需补偿值；
所述驱动单元10，用于在所述控制指令的驱动下，驱动所述电力电子补偿单元40工作，以使所述发电机M1的三相电流平衡。
三相平衡是指三相电压为正弦波，且频率相同，幅度相同，相位互差120度，三相的负荷阻抗相同且均为线性阻抗，因此三相的电流都是正弦波，且频率相同，幅度相同，相位互差120度。相应的，三相不平衡是指三相电流(电压)幅值不一致，且两相之间的幅值差超过规定范围的现象。
在移动电源车中，三相不平衡可能具体导致以下问题：
1.负载三相用电不平衡会造成发电机M1单相过载，降低带载能力；
2.负载无功缺额较大会造成发电机M1无功出力增加，有功出力下降，从而降低带载能力；
3.电机性动力负载运行需要的无功功率大，柴油发电机M1无功出力有限，会造成应急供电系统无功不足，同时也会降低发电机M1的带载能力；
4.电力电子产品负载大量应用于电力系统，会产生大量谐波，柴油发电机M1供电时，谐波会影响发电机M1正常运行，严重时会造成发电机M1不正常发热甚至停机，威胁发电机M1安全及供电中断。
为了解决上述问题，本申请实施例提供的三相不平衡治理模块通过电流采样单元20、控制单元30、电力电子补偿单元40和驱动单元10的相互配合实现了发动机的三相电流平衡控制，有利于避免发电机M1出现三相不平衡的现象。
同时，所述三相不平衡治理模块采用模块化设计，具有轻型化、可靠性高、稳定性高、操作维护简单的特点。
图1和图2中，Z1和Z2分别表示联络断路器和进线断路器，Load表示负载。P1到P2为互感器接线方向，S1和S2分别表示电流互感器的两个接线端，A、B、C分别表示发电机的三相线圈连接端，N表示零线连接端。相应的，在三相不平衡治理模块中，1,2,3,4,5,6表示电流采样单元的6个接口，U、V、W、N分别连接发电机的三相(U相、V相、W相)线圈连接端和零线。
可选的，在本申请的一个实施例中，所述控制单元30包括复杂可编程逻辑器件(Complex Programmable logic device，CPLD)和数字信号处理单元，其中，
所述数字信号处理单元，用于对所述三相电流进行模数转换，以获得数字信号形式的三相电流；和用于将数字信号形式的控制指令转换为模拟信号形式的控制指令并发送给所述驱动单元10；
所述复杂可编程逻辑器件，用于根据数字信号形式的三相电流之间的差值进行计算，以获得三相电流达到平衡状态时，各相电流的所需补偿值，并根据三相电流达到平衡状态时，各相电流的所需补偿值生成数字信号形式的控制指令。
所述控制单元30为全数字控制系统，采用智能化控制算法，现场免调试，有利于简化运维。
可选的，所述数字信号处理单元包括多个数字信号处理器(Digital SignalProcessor，DSP)，具体地，所述数字信号处理单元包括3个数字信号处理器。
可选的，所述控制单元30还包括RS485通讯接口，所述RS485通讯接口与所述移动电源车连接。
在本申请的一个可选实施例中，所述控制模块还用于通过所述RS485通讯接口将所述控制指令发送给所述移动电源车，以使所述移动电源车可根据所述控制指令实时显示三相不平衡处理信息。
可选的，所述驱动单元10包括三电平功率变换电路，三电平功率变换电路采用三电平功率变化和控制技术，有利于降低模块体积。
所述三电平功率变换电路包括多个第五代绝缘栅双极型晶体管(Insulated GateBipolar Transistor，IGBT)。采用第五代IGBT构建所述三电平功率变换电路，具有功率密度大，体积小的特点，可以大大降低驱动单元10的体积，有利于实现整个模块的小型化和轻质化。
可选的，所述电力电子补偿单元40包括N个电容，N为大于1的整数。
相应的，本申请实施例还提供了一种移动电源车，所述移动电源车包括：发电机M1和如上述任一实施例所述的三相不平衡治理模块。
可选的，所述移动电源车还包括：主控显示模块，所述主控显示模块用于根据所述三相不平衡治理模块传输的控制指令显示三相不平衡处理信息，以使运维人员或驾驶员可根据该三相不平衡处理信息获取三相不平衡治理模块的实时工作状态。
综上所述，本申请实施例提供了一种三相不平衡治理模块及移动电源车，其中，所述三相不平衡治理模块通过电流采样单元20采集发动机的三相电流，通过控制单元30生成包括电流补偿值的控制指令，以使驱动单元10在所述控制指令的驱动下，驱动所述电力电子补偿单元40工作，从而使得所述发电机M1的三相电流平衡，避免由于三相不平衡而导致的发电机M1带载能力降低等问题。
本说明书中各实施例中记载的特征可以相互替换或者组合，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种三相不平衡治理模块，其特征在于，应用于移动电源车，所述移动电源车包括发电机，所述三相不平衡治理模块包括：电流采样单元、控制单元、电力电子补偿单元和驱动单元；其中，
所述电流采样单元与所述移动电源车的车载电流互感器电连接，所述电流采样单元用于利用所述车载电流互感器采集所述发电机的三相电流，并将所述三相电流传输给所述控制单元；
所述控制单元，用于根据所述三相电流，生成控制指令发送给所述驱动单元，所述控制指令至少包括电流补偿值，所述电流补偿值包括三相电流达到平衡状态时，各相电流的所需补偿值；
所述驱动单元，用于在所述控制指令的驱动下，驱动所述电力电子补偿单元工作，以使所述发电机的三相电流平衡。
2.根据权利要求1所述的三相不平衡治理模块，其特征在于，所述控制单元包括复杂可编程逻辑器件和数字信号处理单元，其中，
所述数字信号处理单元，用于对所述三相电流进行模数转换，以获得数字信号形式的三相电流；和用于将数字信号形式的控制指令转换为模拟信号形式的控制指令并发送给所述驱动单元；
所述复杂可编程逻辑器件，用于根据数字信号形式的三相电流之间的差值进行计算，以获得三相电流达到平衡状态时，各相电流的所需补偿值，并根据三相电流达到平衡状态时，各相电流的所需补偿值生成数字信号形式的控制指令。
3.根据权利要求2所述的三相不平衡治理模块，其特征在于，所述数字信号处理单元包括多个数字信号处理器。
4.根据权利要求1所述的三相不平衡治理模块，其特征在于，所述控制单元还包括RS485通讯接口，所述RS485通讯接口与所述移动电源车连接。
5.根据权利要求4所述的三相不平衡治理模块，其特征在于，所述控制模块还用于通过所述RS485通讯接口将所述控制指令发送给所述移动电源车。
6.根据权利要求1所述的三相不平衡治理模块，其特征在于，所述驱动单元包括三电平功率变换电路。
7.根据权利要求6所述的三相不平衡治理模块，其特征在于，所述三电平功率变换电路包括多个第五代绝缘栅双极型晶体管。
8.根据权利要求1所述的三相不平衡治理模块，其特征在于，所述电力电子补偿单元包括N个电容，N为大于1的整数。
9.一种移动电源车，其特征在于，包括：发电机和如权利要求1-8任一项所述的三相不平衡治理模块。
10.根据权利要求9所述的移动电源车，其特征在于，还包括：主控显示模块，所述主控显示模块用于根据所述三相不平衡治理模块传输的控制指令显示三相不平衡处理信息。
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