CN210780101U - 一种单相电转换三相电供电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种单相电转换三相电供电系统，属于电力电网供配电技术领域。输电线L_A分别接入LeBlanc接线变压器T三角形绕组的A端子和电源变换器SC的P端子；LeBlanc接线变压器T的三角形绕组的B端子与电源变换器SC的M端子连接，LeBlanc接线变压器T三角形绕组的K端子和C端子通过回流线L_B与电源变换器SC的Q端子连接，LeBlanc接线变压器T三角形绕组的K端子和C端子均接地，电源变换器SC的Q端子接地；LeBlanc接线变压器T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。

Description

一种单相电转换三相电供电系统

技术领域

本实用新型涉及电力电网供配电技术领域。

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三相电源，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。某地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。

实用新型内容

本实用新型目的是提供一种单相电转换三相电供电系统，它能有效地解决单相输电三相用电的技术问题。

本实用新型的目的是采用如下技术方案来实现的：一种单相电转换三相电供电系统，该系统包括输电线L_A、与输电线L_A连接的电源变换器SC以及与输电线L_A和电源变换器SC连接的LeBlanc接线变压器T；输电线L_A分别接入LeBlanc接线变压器T三角形绕组的A端子和电源变换器SC的P端子；LeBlanc接线变压器T的三角形绕组输入端的B端子、C端子分别与电源变换器SC的M端子、N端子连接，LeBlanc接线变压器T三角形绕组的K端子和C端子通过回流线与电源变换器SC的Q端子连接且接地，LeBlanc接线变压器T三角形绕组的K端子和C端子均接地；LeBlanc接线变压器T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。

所述电源变换器SC包括脉宽调制器CP、第一大功率开关器件SVG₁、与第一大功率开关器件SVG₁串联的第二大功率开关器件SVG₂和储能电容，脉宽调制器CP的输出端分别与第一大功率开关器件SVG₁、第二大功率开关器件SVG₂控制端连接，在第一大功率开关器件SVG₁与第二大功率开关器件SVG₂之间并联储能电容。

所述第一大功率开关器件SVG₁的两组大功率晶体管组的发射极与集电极的串联点分别构成电源变换器SC的P端子和Q端子；第二大功率开关器件SVG₂的两组大功率晶体管组的发射极与集电极的串联点分别构成电源变换器SC的M端子和N端子。

本实用新型的目的需要采用如下技术方案来实现：一种单相电转换三相电供电系统控制方法，设输电线L_A的电流为I、第一大功率开关器件SVG₁的输入电流为I₂、LeBlanc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U_A、第二大功率开关器件SVG₂的输出电压为U_B，具体控制操作方法如下：通过脉宽调制器CP控制电源变换器SC的第一大功率开关器件SVG₁输入电流为I₂为输电线L_A的电流为I的二分之一；通过脉宽调制器CP控制电源变换器SC的第二大功率开关器件SVG₂的输出电压U_B等于LeBlanc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U_A；控制LeBlanc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。

所述LeBlanc接线变压器T的三角形绕组的A端子的输入电流I₁为输电线L_A的电流为I的二分之一。

所述电源变换器SC的第一大功率开关器件SVG₁的输入电流为I₂为输电线L_A的电流为I的二分之一。

所述电源变换器SC的第二大功率开关器件SVG₂的输出电压U_B大小等于所述LeBlanc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U_A大小。

所述LeBlanc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U_A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U_B的相位成90度。

与现有技术相比，本实用新型技术的有益效果是：

一、本实用新型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、本实用新型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、本实用新型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、本实用新型通用性好，易于实施。

附图说明

图1是本实用新型的框架示意图。

图2是本实用新型的具体结构示意图。

图3是本实用新型电源变换器的结构示意图。

图4是本实用新型实施例二的具体结构示意图。

具体实施方式

为了更好理解本实用新型的创造思想，在此将本实用新型的工作原理作如下说明：采用脉宽调制器(脉冲宽度调制器)，利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行模拟控制方式，脉宽调制器可以根据相应载荷的变化来调制晶体管基极或MOS管栅极的偏置，来实现晶体管或MOS管导通时间的改变，从而实现开关稳压电源输出的改变。设输电线L_A的电流为I、阻抗匹配平衡变压器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、LeBlanc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U_A、第二大功率开关器件SVG₂的输出电压为U_B；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L_A的电流I的二分之一；第二大功率开关器件SVG₂的输出电压U_B与LeBlanc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U_A大小相等，且相位彼此成90度，使LeBlanc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，本实用新型实施例提供了一种单相电转换三相电供电系统，其中，该系统包括输电线L_A、与输电线L_A连接的电源变换器SC以及与输电线L_A和电源变换器SC连接的LeBlanc接线变压器T；输电线L_A分别与电源变换器SC和LeBlanc接线变压器T连接，电源变换器SC与LeBlanc接线变压器T连接，LeBlanc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，输电线L_A分别接入LeBlanc接线变压器T三角形绕组的A端子和电源变换器SC的P端子；LeBlanc接线变压器T的三角形绕组的B端子与电源变换器SC的M端子连接，LeBlanc接线变压器T的三角形绕组的C端子与电源变换器SC的N端子连接；LeBlanc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；LeBlanc接线变压器T三角形绕组的K端子和C端子均接地GND，电源变换器SC的Q端子接地GND。在本实用新型实施例中，设输电线L_A的电流为I、LeBlanc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、LeBlanc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U_A、第二大功率开关器件SVG₂的输出电压为U_B。

所述电源变换器SC包括脉宽调制器CP、第一大功率开关器件SVG₁、与第一大功率开关器件SVG₁串联的第二大功率开关器件SVG₂和储能电容，脉宽调制器CP的输出端分别与第一大功率开关器件SVG₁和第二大功率开关器件SVG₂控制端连接，第一大功率开关器件SVG₁与第二大功率开关器件SVG₂之间并联储能电容。在本实用新型实施例中，储能电容为直流储能电容。在本实用新型实施例中，电源变换器SC的整流侧为第一大功率开关器件SVG₁，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，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的控制极均与脉宽调制器CP的输出端连接；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总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；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电源变换器SC的电流输出的P端子和Q端子。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的控制极均与脉宽调制器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总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；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电源变换器SC电流输出的M端子和N端子。在本实用新型实施例中大功率晶体管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。

为了更好的理解本实用新型实施例，在此做详细说明：设输电线L_A的电流为I、第一大功率开关器件SVG₁的输入电流为I₂、LeBlanc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U_A、第二大功率开关器件SVG₂的输出电压为U_B，具体控制操作方法如下：通过脉宽调制器CP控制电源变换器SC的第一大功率开关器件SVG₁输入电流为I₂为输电线L_A的电流为I的二分之一；通过脉宽调制器CP控制电源变换器SC的第二大功率开关器件SVG₂的输出电压U_B等于LeBlanc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U_A；控制LeBlanc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。

另外，为了使在本实用新型能由单相转换出对称的三相电，控制LeBlanc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U_A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U_B的相位成90度。

实施例二

如图4所示，本实用新型实施例提供了一种单相电转换三相电的供电系统，本实用新型实施例与上述实施例一主要区别在于：该系统所述LeBlanc接线变压器T三角形绕组的K端子和C端子通过回流线L_B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。在本实用新型实施例中，所述回流线L_B和输电线L_A构成两相输电线路。

因此，通过本实用新型实施例，当中性点接地低压配电网的输电线L_A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。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。

Claims (3)

1.一种单相电转换三相电供电系统，该系统包括输电线L_A、与输电线L_A连接的电源变换器SC以及与输电线L_A和电源变换器SC连接的LeBlanc接线变压器T；其特征在于：输电线L_A分别接入LeBlanc接线变压器T三角形绕组的A端子和电源变换器SC的P端子；LeBlanc接线变压器T的三角形绕组输入端的B端子、C端子分别与电源变换器SC的M端子、N端子连接，LeBlanc接线变压器T三角形绕组的K端子和C端子通过回流线与电源变换器SC的Q端子连接且接地，LeBlanc接线变压器T三角形绕组的K端子和C端子均接地；LeBlanc接线变压器T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。

2.根据权利要求1所述的一种单相电转换三相电供电系统，其特征在于：所述电源变换器SC包括脉宽调制器CP、第一大功率开关器件SVG₁、与第一大功率开关器件SVG₁串联的第二大功率开关器件SVG₂和储能电容，脉宽调制器CP的输出端分别与第一大功率开关器件SVG₁、第二大功率开关器件SVG₂控制端连接，在第一大功率开关器件SVG₁与第二大功率开关器件SVG₂之间并联储能电容。

3.根据权利要求2所述的一种单相电转换三相电供电系统，其特征在于：所述第一大功率开关器件SVG₁的两组大功率晶体管组的发射极与集电极的串联点分别构成电源变换器SC的P端子和Q端子；第二大功率开关器件SVG₂的两组大功率晶体管组的发射极与集电极的串联点分别构成电源变换器SC的M端子和N端子。

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