CN209329700U - 一种三相换相电路及装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于配电技术领域，提供了一种三相换相电路及装置。三相换相电路与三相电源连接，所述三相电源具有输出A相电压的A相输出端、输出B相电压的B相输出端和输出C相电压的C相输出端包括：检测单元，配置为检测所述A相电压、所述B相电压和所述C相电压的电流，并输出电流值；开关单元，连接于所述三相电源和负载之间；主控制单元，与所述检测单元连接，配置为根据所述电流值输出控制信号；从控制单元，与所述开关单元以及所述主控制单元连接，配置为根据所述控制信号控制所述开关单元的导通与关断，以切换所述A相电压、所述B相电压和所述C相电压对所述负载的供电。

Description

一种三相换相电路及装置

技术领域

本实用新型属于配电技术领域，尤其涉及一种三相换相电路及装置。

背景技术

在中、低压配电网系统中，存在大量单相、不对称、非线性、冲击性负荷，由于早期电网设计规划的不周，会出现大量单相负荷集中在单相或两相的情况，这些不均衡负荷会使配电系统产生三相不平衡，导致供电系统三相电压、电流的不平衡。

三相负荷不平衡将增加电网损耗，严重影响供电质量，通常做法是通过人工切换单相负荷的供电相来调整三相平衡，但这种方式需要先对负荷停电再进行操作，这严重影响了对用户的供电可靠性，对电网的优质供电提出了挑战。因此，中、低压配电网及农网的三相不平衡问题已成为当前配电系统中亟待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种三相换相电路及装置，旨在解决传统的技术方案中存在的三相负荷不平衡增加电网损耗，严重影响供电质量的问题。

一种三相换相电路，与三相电源连接，所述三相电源具有输出A相电压的A相输出端、输出B相电压的B相输出端和输出C相电压的C相输出端，所述三相换相电路包括：

检测单元，配置为检测所述A相电压、所述B相电压和所述C相电压的电流，并输出电流值；

开关单元，连接于所述三相电源和负载之间；

主控制单元，与所述检测单元连接，配置为根据所述电流值输出控制信号；

从控制单元，与所述开关单元以及所述主控制单元连接，配置为根据所述控制信号控制所述开关单元的导通与关断，以切换所述A相电压、所述B相电压和所述C相电压对所述负载的供电。

在其中一实施例中，所述开关单元包括第一开关模块、第二开关模块和第三开关模块；所述第一开关模块连接于所述A相输出端和所述负载之间，所述第二开关模块连接于所述B相输出端和所述负载之间，所述第三开关模块连接于所述C相输出端和负载之间。

在其中一实施例中，所述第一开关模块包括第一开关、第二开关和第一二极管；所述第一开关连接于所述A相输出端和所述负载之间，所述第一二极管的正极连接所述A相输出端，所述第二开关连接于所述第一二极管的负极和所述负载之间。

在其中一实施例中，所述第二开关模块包括第三开关、第四开关和第二二极管；所述第三开关连接于所述B相输出端和所述负载之间，所述第二二极管的正极连接所述B相输出端，所述第四开关连接于所述第二二极管的负极和所述负载之间。

在其中一实施例中，所述第三开关模块包括第五开关、第六开关和第三二极管；所述第五开关连接于所述C相输出端和所述负载之间，所述第三二极管的正极连接所述C相输出端，所述第六开关连接于所述第三二极管的负极和所述负载之间。

在其中一实施例中，所述检测单元包括第电流互感器，所述电流互感器配置为采集所述A相电压、所述B相电压和所述C相电压的电流。

在其中一实施例中，还包括通信单元，所述通信单元与所述主控制单元连接，配置为所述主控制单元与所述从控制单元的通信连接。

在其中一实施例中，所述通信单元为Lora无线模块。

在其中一实施例中，当所述电流值大于预设保护电流时，所述从控制单元控制所述开关单元关断。

此外，还提供了一种三相换相装置，所述三相换相装置包括：上述的三相换相电路。

上述的三相换相，通过检测单元检测三相电源的A相电压、B相电压和C相电压的电流，并输出电流值；主控制单元根据电流值输出控制信号，控制开关单元的导通与关断，以切换A相电压、B相电压和C相电压对负载的供电。使三相电压之间电压、电流平衡，降低电路损耗。

附图说明

图1为本实用新型一实施例提供的三相换相电路结构示意图；

图2为图1所示的三相换相电路电路中开关单元的示例电路原理图；

图3为本实用新型一实施例提供的三相换相电路的三相电源电压波形图；

图4为本实用新型一实施例提供的三相换相电路的三相电源A相切换到B相的电压波形图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

图1示出了本实用新型一实施例提供的三相换相电路的结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，详述如下：

如图1所示，本实用新型实施例提供的一种三相换相电路，与三相电源连接，三相电源具有输出A相电压的A相输出端、输出B相电压的B相输出端和输出C相电压的C相输出端，该三相换相电路包括：检测单元10、开关单元20、主控制单元30和从控制单元40。

检测单元10配置为检测A相电压、B相电压和C相电压的电流，并输出电流值。检测单元10包括电流互感器、放大处理电路和模数转换电路，电流互感器将采集的信号经过采样电阻转换成电压信号后接入放大处理电路，并经过放大处理电路进行相应的信号放大及滤波处理等，再由模数转换电路将采集的模拟信号转换为数字信号并送入主控制单元30。

如图2所示，开关单元20连接于三相电源和负载之间，开关单元20包括第一开关模块21、第二开关模块22和第三开关模块23；第一开关模块21连接于A相输出端和负载之间，第二开关模块22连接于B相输出端和负载之间，第三开关模块23连接于C相输出端和负载之间。第一开关模块21包括第一开关Ka、第二开关Ka’和第一二极管Da；第一开关Ka连接于A相输出端和负载之间，第一二极管Da的正极连接A相输出端，第二开关Ka’连接于第一二极管Da的负极和负载之间。第二开关模块22包括第三开关Kb、第四开关Kb’和第二二极管Db；第三开关Kb连接于B相输出端和负载之间，第二二极管Db的正极连接B相输出端，第四开关Kb’连接于第二二极管Db的负极和负载之间。第三开关模块23包括第五开关Kc、第六开关Kc’和第三二极管Dc；第五开关Kc连接于C相输出端和负载之间，第三二极管Dc的正极连接C相输出端，第六开关Kc’连接于第三二极管Dc的负极和负载之间。

主控制单元30与检测单元10连接，配置为根据电流值输出控制信号；从控制单元40与开关单元20以及主控制单元30连接，配置为根据控制信号控制开关单元20的导通与关断，以切换A相电压、B相电压和C相电压对负载的供电。主控制单元30可以为单片机或ARM等可编程控制器件，从控制器40可以为简单的器件如单片机等，主控制单元30根据检测单元10输出的电流值，判断三相电源中各相电压的供电状态，输出控制信号，从控制单元40根据该控制信号切换各相电压对负载的供电，使三相电压之间电压平衡，降低电路损耗。

在其中一实施例中，三相换相电路还包括通信单元，通信单元与主控制单元30连接，配置为主控制单元30与从控制单元40的通信连接。在其中一实施例中，通信单元为Lora无线模块。在其他实施例中，三相换相电路可以采用RS485、GPRS等通信接口，便于与其他设备和系统交换数据。检测单元10实时监测三相电源各相输出的电流值，当电流值大于预设保护电流时，主控制单元30通过从控制单元40控制开关单元20关断，以防负载侧短路或超负荷损坏设备。

如3图和图4所示，以A相切换到B相为例，本实用新型实施例提供的三相换相电路的三相换相过程如下：

在t1时刻，第一开关Ka释放，第二开关Ka’和第三开关Kb吸合。

在t2时刻，继电器动作完成。此时A相电位高于B相电位，第一二极管Da导通，第二二极管Db截止。回路电流的流向为由A相输出端至第一二极管Da至第二开关Ka’至负载至地线。

在t3时刻，由于B相电位高于A相电位，第一二极管Da由导通变为关断，第二二极管Db由关断变为导通。此时回路电流的流向为由B相输出端至第二二极管Db至第四开关Kb’至负载至地线N。

在t4时刻，释放第二开关Ka’和第四开关Kb’，吸合第三开关Kb，继电器动作时间5～6毫秒。

在t5时刻，第三开关Kb吸合完成，系统进入稳态，三相换相过程结束。

A相至C相之间的切换，以及B相至C相之间与上述过程类似，此处不再赘述。

在上述三相换相电路的基础上，本实用新型还提供了一种三相换相装置，其特征在于，该三相换相装置包括：上述的三相换相电路。

综上，本实用新型提供了一种三相换相电路及装置，该三相换相电路与三相电源连接，三相电源具有A相输出端、B相输出端和C相输出端，分别配置为输出A相电压、B相电压和C相电压，该三相换相电路包括：检测单元10、开关单元20、主控制单元30和从控制单元40。使三相电压之间电压平衡，降低电路损耗。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种三相换相电路，与三相电源连接，所述三相电源具有输出A相电压的A相输出端、输出B相电压的B相输出端和输出C相电压的C相输出端，其特征在于，所述三相换相电路包括：

检测单元，配置为检测所述A相电压、所述B相电压和所述C相电压的电流，并输出电流值；

开关单元，连接于所述三相电源和负载之间；

主控制单元，与所述检测单元连接，配置为根据所述电流值输出控制信号；

从控制单元，与所述开关单元以及所述主控制单元连接，配置为根据所述控制信号控制所述开关单元的导通与关断，以切换所述A相电压、所述B相电压和所述C相电压对所述负载的供电。

2.如权利要求1所述的三相换相电路，其特征在于，所述开关单元包括第一开关模块、第二开关模块和第三开关模块；所述第一开关模块连接于所述A相输出端和所述负载之间，所述第二开关模块连接于所述B相输出端和所述负载之间，所述第三开关模块连接于所述C相输出端和负载之间。

3.如权利要求2所述的三相换相电路，其特征在于，所述第一开关模块包括第一开关、第二开关和第一二极管；所述第一开关连接于所述A相输出端和所述负载之间，所述第一二极管的正极连接所述A相输出端，所述第二开关连接于所述第一二极管的负极和所述负载之间。

4.如权利要求2所述的三相换相电路，其特征在于，所述第二开关模块包括第三开关、第四开关和第二二极管；所述第三开关连接于所述B相输出端和所述负载之间，所述第二二极管的正极连接所述B相输出端，所述第四开关连接于所述第二二极管的负极和所述负载之间。

5.如权利要求2所述的三相换相电路，其特征在于，所述第三开关模块包括第五开关、第六开关和第三二极管；所述第五开关连接于所述C相输出端和所述负载之间，所述第三二极管的正极连接所述C相输出端，所述第六开关连接于所述第三二极管的负极和所述负载之间。

6.如权利要求1所述的三相换相电路，其特征在于，所述检测单元包括第电流互感器，所述电流互感器配置为采集所述A相电压、所述B相电压和所述C相电压的电流。

7.如权利要求1所述的三相换相电路，其特征在于，还包括通信单元，所述通信单元与所述主控制单元连接，配置为所述主控制单元与所述从控制单元的通信连接。

8.如权利要求7所述的三相换相电路，其特征在于，所述通信单元为Lora无线模块。

9.如权利要求1所述的三相换相电路，其特征在于，当所述电流值大于预设保护电流时，所述从控制单元控制所述开关单元关断。

10.一种三相换相装置，其特征在于，所述三相换相装置包括：如权利要求1至9任一项所述的三相换相电路。