CN210224972U - 一种智能电能质量矫正装置 - Google Patents

Abstract

一种智能电能质量矫正装置，包括互感模块、控制处理模块、矫正电路和箱体，所述箱体用于放置数据处理模块和矫正电路，所述互感模块连接在三相四线制电网和负载之间，对三相四线制电网的电流、电压进行采样并生成模拟电信号，所述控制处理模块包括控制器和IGBT驱动，所述控制器包括DSP处理器和PWM信号发生器，互感模块、PWM信号发生器均连接DSP处理器，所述PWM信号发生器连接IGBT驱动，所述矫正电路包括六个绝缘栅双极型晶体管和两个电容。本实用新型能精确调节三相的电流平衡、稳定各相电压在正常范围内、实现动态无功补偿。

Description

一种智能电能质量矫正装置

技术领域

本实用新型涉及配电箱技术领域，具体涉及一种智能电能质量矫正装置。

背景技术

配电网供电电网为三相四线制，低配电系统用户侧几乎都是单相负载，且用电具有不同时性，配变系统极易出现三相不平衡，且不平衡超标严重。低压配电系统供电半径长，由于三相不平衡，用电高低时段的影响，容易导致电压超过限值，造成供电末端电压低的问题，配变广泛使用分组投切电容器，有补偿台阶，极易出现过补或者欠补，导致功率因素低，配变三相不平衡，有的相过负荷，有的相出力不足，导致发热严重，配变寿命降低甚至烧毁。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种智能电能质量矫正装置：

一种智能电能质量矫正装置，包括：

互感模块，连接在三相四线制电网和负载之间，对三相四线制电网的电流、电压进行采样并生成模拟电信号；

控制处理模块，包括控制器和IGBT驱动，所述控制器包括DSP处理器和PWM信号发生器，互感模块、IGBT驱动和PWM信号发生器均连接DSP处理器，所述PWM信号发生器连接IGBT驱动；

矫正电路，包括第一电容、第二电容、第一绝缘栅双极型晶体管、第二绝缘栅双极型晶体管、第三绝缘栅双极型晶体管、第四绝缘栅双极型晶体管、第五绝缘栅双极型晶体管和第六绝缘栅双极型晶体管，第一绝缘栅双极型晶体管、第二绝缘栅双极型晶体管、第三绝缘栅双极型晶体管、第四绝缘栅双极型晶体管、第五绝缘栅双极型晶体管和第六绝缘栅双极型晶体管均连接IGBT驱动，三相四线制电网的零线连接第一电容一端和第二电容的一端，三相四线制电网的第一相和零线均连接第一绝缘栅双极型晶体管一端和第二IGB一端，第二相和零线均连接第三绝缘栅双极型晶体管一端和第四绝缘栅双极型晶体管一端，第三相和零线均连接第五绝缘栅双极型晶体管一端和第六绝缘栅双极型晶体管一端，第一绝缘栅双极型晶体管另一端、第三绝缘栅双极型晶体管另一端、第五绝缘栅双极型晶体管和第一电容另一端连接，第二绝缘栅双极型晶体管另一端、第四绝缘栅双极型晶体管另一端、第六绝缘栅双极型晶体管和第二电容另一端连接；

箱体，所述箱体用于放置数据处理模块和矫正电路。

优选的，还包括放置在箱体内部的浪涌保护器，所述浪涌保护器连接三相四线制电网和互感模块。

优选的，还包括一个铜母排、一个隔离开关、一个启动开关和两个断路器，隔离开关、启动开关和断路器均放置在箱体内部，两个断路器分别为NM1断路器和NU6-II断路器，NM1断路器一端连接三相四线制电网，NM1断路器另一端连接NU6-II断路器一端，NU6-II断路器另一端连接矫正电路，隔离开关一端连接三相四线制电网，隔离开关另一端连接互感模块和启动开关一端，启动开关另一端连接浪涌保护器。

优选的，还包括电散热系统，所述电散热系统包括两个12038风扇和一个DZ47-63断路器，DZ47-63断路器一端连接两个12038风扇，DZ47-63断路器另一端通过NU6-II断路器和NM1断路器连接三相四线制电网。

优选的，所述互感模块连接有一个智能换相开关，所述智能换相开关连接三相四线制电网和互感模块。

优选的，所述箱体设有通风孔，通风孔设于箱体底面和箱体两侧面，箱体的侧面设有电线通道，箱体的两侧固定设有钢环，箱体的顶部固定设有防护部，防护部的上表面为凸型面，防护部的下表面设有通风孔，所述箱体还设有箱门于侧面。

优选的，所述箱体还设有支撑架于底部，箱体的底面两边沿处和支撑架上表面均设有孔，支撑架通过孔螺栓连接在箱体底面，所述支撑架设有安装孔于下表面。

优选的，所述箱体还设有工作状态指示器，所述工作状态指示器嵌于箱体侧面。

优选的，所述箱体还设有通讯监控系统于内部，所述通讯监控系统包含远距离GPRS监控系统和近距离WIFI监控系统。

本实用新型具有如下有益效果：精确调节三相的电流平衡、稳定各相电压在正常范围内、动态无功补偿。

附图说明

图1为实施例的结构示意图。

图2为实施例的箱体结构示意图。

图3为实施例的矫正电路连接示意图。

图4为实施例的浪涌保护器连接方式示意图。

图5为实施例的铜母排和断路器接线方式示意图。

图6为实施例的智能换相开关接线方式示意图。

图7为实施例的两个风扇接线方式示意图。

图8为实施例的三相不平衡补偿原理图。

图9为实施例的电压支撑原理图。

图10为实施例的补偿容性无功矢量图。

图11为实施例的补偿感性无功矢量图。

1、箱体；2、控制器；3、IGBT驱动；4、互感模块；5、浪涌保护器；6、NM1断路器；7、NU6-II断路器；8、DZ47-63断路器；9、铜母排；10、智能换相开关；11、通风孔；12、支撑架；13、防护部；14、钢环；15、电线通道；16、工作状态指示器。

具体实施方式

下面结合附图1～11与实施例对本实用新型进行进一步说明。

一种智能电能质量矫正装置：

包括互感模块4、箱体1、浪涌保护器5、控制处理模块、矫正电路、两个断路器和电散热系统。

箱体，为2用于放置控制处理模块、矫正电路、两个断路器和电散热系统的容器。

互感模块4，连接在三相四线制电网和负载之间，对三相四线制电网的电流、电压进行采样并生成模拟电信号；

控制处理模块，包括控制器2和IGBT驱动3，控制器包括DSP处理器和PWM信号发生器，互感模块4、IGBT驱动和PWM信号发生器均连接DSP处理器，所述PWM信号发生器连接IGBT驱动3；

矫正电路，包括第一电容C1、第二电容C2、第一绝缘栅双极型晶体管VT1、第二绝缘栅双极型晶体管VT2、第三绝缘栅双极型晶体管VT3、第四绝缘栅双极型晶体管VT4、第五绝缘栅双极型晶体管VT5和第六绝缘栅双极型晶体管VT6，第一绝缘栅双极型晶体管VT1、第二绝缘栅双极型晶体管VT2、第三绝缘栅双极型晶体管VT3、第四绝缘栅双极型晶体管VT4、第五绝缘栅双极型晶体管VT5和第六绝缘栅双极型晶体管VT6均连接IGBT驱动3，三相四线制电网的零线N连接第一电容C1一端和第二电容C2的一端，三相四线制电网的第一相A和零线N均连接第一绝缘栅双极型晶体管VT2一端和第二绝缘栅双极型晶体管VT2一端，第二相B和零线N均连接第三绝缘栅双极型晶体管VT3一端和第四绝缘栅双极型晶体管VT4一端，第三相C和零线N均连接第五绝缘栅双极型晶体管VT5一端和第六绝缘栅双极型晶体管VT6一端，第一绝缘栅双极型晶体管VT1另一端、第三绝缘栅双极型晶体管VT3另一端、第五绝缘栅双极型晶体管VT5和第一电容C1另一端连接，第二绝缘栅双极型晶体管VT2另一端、第四绝缘栅双极型晶体管VT4另一端、第六绝缘栅双极型晶体管VT6和第二电容C2另一端连接。

浪涌保护器5，放置在箱体1内部，所述浪涌保护器5连接三相四线制电网和互感模块4。

还包括一个铜母排9、一个隔离开关QS、一个启动开关和QA两个断路器，隔离开关QS、启动开关QA和断路器均放置在箱体内部，两个断路器分别为NM1断路器6和NU6-II断路器7，NM1断路器6一端连接三相四线制电网，NM1断路器6另一端连接NU6-II断路器7一端，NU6-II断路器7另一端连接矫正电路，隔离开关QS一端连接三相四线制电网，隔离开关QS另一端连接互感模块4和启动开关QA一端，启动开关QA另一端连接浪涌保护器5。

电散热系统，包括两个12038风扇和一个DZ47-63断路器8，DZ47-63断路器8一端连接两个12038风扇，DZ47-63断路器8另一端通过NU6-II断路器7和NM1断路器6连接三相四线制电网。

所述互感模块4连接有一个智能换相开关10，所述智能换相开关10连接三相四线制电网和互感模块4。

三相不平衡补偿原理：

通过外接互感模块4检测系统电流，并将系统电流信息发送给DSP处理器进行处理分析，以判断系统是否处于不平衡状态，同时计算出达到平衡状态时各相所需转换的电流值，然后PWM信号发生器将信号发送给IGBT驱动3使其动作，将不平衡电流从电流大的相转移到电流小的相，最后达到三相平衡状态。具体地：如图8所示，以第三相C电流高于第一相A电流为例，IGBT驱动3接收到信号后，第三相C电流将依次经过第一绝缘栅双极型晶体管VT1、第一电容C1、第二电容C2、第六绝缘栅双极型晶体管VT6进入第一相A，从而达到第一相A和第三相C的电流平衡。

电压支撑原理：

通过外接互感模块4对补偿点电压进行采样，将电压信息传递给的DSP处理器，以判断补偿点电压是否超过限值，当电压超过调压上限时，矫正电路输出感性电流，降低电压，当电压低于调压下限时,矫正电路输出容性电流，提升电压。最终使各相电压稳定在正常范围内。具体地：如图9所示，以第一相A补偿点电压超过调压上限为例，矫正电路输出感性电流，降低第一相A电压；以第三相C补偿点的电压低于调压下限为例，矫正电路输出容性电流，提升第三相C电压。

无功补偿原理：

通过外接互感模块4，实时检测负载电流，并通过内部DSP处理器计算来分析负载电流的无功含量，然后根据设置值来控制PWM信号发生器发出控制信号给内部IGBT驱动3，使矫正电路产生满足要求的无功补偿电流，如图10、图11所示，最终实现动态无功补偿的目的。

需要说明的是，上述箱体可添加一些人性化设计：在箱体1的底面和两侧面设置有通风孔11，以便于箱体1自然散热；箱体1的侧面设置电线通道15使接线可以更加方便、规律；箱体1的两侧固定设置钢环14，箱体1装卸时，起重机可通过钢环14运送箱体1；箱体1的顶部固定设置防护部13，防护部13的上表面为凸型面，防护部13有防雨、防晒作用，防护部13的下表面设有用于散热的通风孔11；所述箱体1还设有箱门于侧面；箱体1的底部设有支撑架12，箱体1的底面两边沿处和支撑架12上表面均设有孔，支撑架12通过孔螺栓连接在箱体1底面，支撑架12下表面设有安装孔，安装孔用于将箱体1安装在指定位置；所述箱体1还设有工作状态指示器16，工作状态指示器16嵌于箱体1侧面，工作状态指示器16可直观显示装置的工作状态；箱体1内部设置通讯监控系统，通讯监控系统包含远距离GPRS监控系统和近距离WIFI监控系统，便于总部和现场工作人员对装置的工作监控。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了说明本实用新型所作的举例，而并非对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷例。而这些属于本实用新型的实质精神所引申出的显而易见的变化或变动仍属于本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种智能电能质量矫正装置，其特征在于，包括：

互感模块(4)，连接在三相四线制电网和负载之间，对三相四线制电网的电流、电压进行采样并生成模拟电信号；

控制处理模块，包括控制器(2)和IGBT驱动(3)，所述控制器(2)包括DSP处理器和PWM信号发生器，互感模块(4)、PWM信号发生器均连接DSP处理器，所述PWM信号发生器连接IGBT驱动(3)；

矫正电路，包括第一电容(C1)、第二电容(C2)、第一绝缘栅双极型晶体管(VT1)、第二绝缘栅双极型晶体管(VT2)、第三绝缘栅双极型晶体管(VT3)、第四绝缘栅双极型晶体管(VT4)、第五绝缘栅双极型晶体管(VT5)和第六绝缘栅双极型晶体管(VT6)，第一绝缘栅双极型晶体管(VT1)、第二绝缘栅双极型晶体管(VT2)、第三绝缘栅双极型晶体管(VT3)、第四绝缘栅双极型晶体管(VT4)、第五绝缘栅双极型晶体管(VT5)和第六绝缘栅双极型晶体管(VT6)均连接IGBT驱动(3)，三相四线制电网的零线(N)连接第一电容(C1)一端和第二电容(C2)的一端，三相四线制电网的第一相(A)和零线(N)均连接第一绝缘栅双极型晶体管(VT1)一端和第二绝缘栅双极型晶体管(VT2)一端，第二相(B)和零线(N)均连接第三绝缘栅双极型晶体管(VT3)一端和第四绝缘栅双极型晶体管(VT4)一端，第三相(C)和零线(N)均连接第五绝缘栅双极型晶体管(VT5)一端和第六绝缘栅双极型晶体管(VT6)一端，第一绝缘栅双极型晶体管(VT1)另一端、第三绝缘栅双极型晶体管(VT3)另一端、第五绝缘栅双极型晶体管(VT5)和第一电容(C1)另一端连接，第二绝缘栅双极型晶体管(VT2)另一端、第四绝缘栅双极型晶体管(VT4)另一端、第六绝缘栅双极型晶体管(VT6)和第二电容(C2)另一端连接；

箱体(1)，所述箱体(1)用于放置数据处理模块和矫正电路。

2.根据权利要求1所述的一种智能电能质量矫正装置，其特征在于：还包括放置在箱体(1)内部的浪涌保护器(5)，所述浪涌保护器(5)连接三相四线制电网和互感模块(4)。

3.根据权利要求2所述的一种智能电能质量矫正装置，其特征在于：还包括一个铜母排(9)、一个隔离开关(QS)、一个启动开关(QA)和两个断路器，隔离开关(QS)、启动开关(QA)和断路器均放置在箱体(1)内部，两个断路器分别为NM1断路器(6)和NU6-II断路器(7)，NM1断路器(6)一端连接三相四线制电网，NM1断路器(6)另一端连接NU6-II断路器(7)一端，NU6-II断路器(7)另一端连接矫正电路，隔离开关(QS)一端连接三相四线制电网，隔离开关(QS)另一端连接互感模块(4)和启动开关(QA)一端，启动开关(QA)另一端连接浪涌保护器(5)。

4.根据权利要求3所述的一种智能电能质量矫正装置，其特征在于：还包括电散热系统，所述电散热系统包括两个12038风扇和一个DZ47-63断路器(8)，DZ47-63断路器(8)一端连接两个12038风扇，DZ47-63断路器(8)另一端通过NU6-II断路器(7)和NM1断路器(6)连接三相四线制电网。

5.根据权利要求1所述的一种智能电能质量矫正装置，其特征在于：所述互感模块(4)连接有一个智能换相开关(10)，所述智能换相开关(10)连接三相四线制电网和互感模块(4)。

6.根据权利要求1所述的一种智能电能质量矫正装置，其特征在于：所述箱体(1)设有通风孔(11)，所述通风孔(11)设于箱体(1)底面和箱体(1)两侧面，箱体(1)的侧面设有电线通道(15)，箱体(1)的两侧固定设有钢环(14)，箱体(1)的顶部固定设有防护部(13)，防护部(13)的上表面为凸型面，防护部(13)的下表面设有通风孔(11)，所述箱体(1)还设有箱门于侧面。

7.根据权利要求6所述的一种智能电能质量矫正装置，其特征在于：所述箱体(1)还设有支撑架(12)于底部，箱体(1)的底面两边沿处和支撑架(12)上表面均设有孔，支撑架(12)通过孔螺栓连接在箱体(1)底面，所述支撑架(12)设有安装孔于下表面。

8.根据权利要求7所述的一种智能电能质量矫正装置，其特征在于：所述箱体(1)还设有工作状态指示器(16)，所述工作状态指示器(16)嵌于箱体(1)侧面。

9.根据权利要求8所述的一种智能电能质量矫正装置，其特征在于：所述箱体(1)还设有通讯监控系统于内部，所述通讯监控系统包含远距离GPRS监控系统和近距离WIFI监控系统。

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