专利名称：电能调节节电装置三相电流平衡调节系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电能调节节电装置三相电流平衡调节系统。广泛应用于低压三相四线制城市民用电网、部分工业电网以及农用电网中，特别适合于改善由于谐波和三相负荷不平衡造成的电能质量问题。属于电力电子技术领域。背景技术：
低压电网三相负荷可能因多种原因，导致不平衡，甚至不平衡度非常严重。三相负荷不平衡对低压电网、配电变压器、6 IOkV高压线路均造成危害，对供电企业安全供电降低线损、用户安全用电影响较大。三相不平衡是指三相的电压或电流中含有负序以及零序分量，导致三相电压或电流的有效值大小不等、相位不再是互差120度、零线电流过大等现象。不平衡的三相电压或电流所能引起的危害主要有
(1)引起旋转电机的附加发热和振动，危害其安全运行和正常出力；
(2)引起以负序分量为启动原件的多种保护误动作，对电网安全运行造成严重威胁；
(3)降低系统容量利用率，增加系统网络损耗，降低电网能量传输效率；
(4)不平衡的三相负荷将使变压器因为某相过热而缩短寿命、加大损耗；
(5)配电网中中线一般较细，三相负荷不平衡时中线电流很大，中线发热严重，可能引起火灾，甚至中线被烧断。目前配电系统中的常规补偿方式有 1)三相电容器补偿方式
这种补偿方式控制方法简单，只能应用于三相负荷基本平衡的系统中，对于三相不平衡系统，由于各相无功功率不同因此不能够实现良好的补偿。2 )单相电容器分相补偿方式
采取无功大的相多投电容，无功小的相少投甚至不投电容的补偿方式。其结果可以使三相不平衡系统的各相无功得到补偿，而对于不平衡的有功电流是无能为力的。3)在相线与相线之间跨接电阻、电容或电感
电阻具有在相线与相线之间转移无功的能力，而电容或电感具有在相线与相线之间转移有功的能力。
发明内容
本发明的目的克服上述不足，提供一种对于三相不平衡系统能够实现良好的补偿、对于不平衡的有功电流得到补偿的电能调节节电装置三相电流平衡调节系统。本发明的目的是这样实现的一种电能调节节电装置三相电流平衡调节系统，所述系统包括主电路和控制系统，所述主电路采用三相全桥逆变器结构，直流侧为电容器，该结构可以消除零序分量的谐波电流，实现不对称控制；所述控制系统由两部分组成，一是谐波信号检测系统，二是补偿电流或电压系统。谐波信号检测系统用于对谐波信号的检测，补偿电流或电压系统是根据检测出的谐波信号产生相应的补偿电流或电压，所述谐波信号的检测采用基于瞬时无功理论的谐波检测方法。
基于瞬时无功功率理论的瞬时空间矢量法是目前FACTS中应用最广的一种检测方法，最早是由日本学者H. Akagi于1984年提出的，经过不断改进，现在主要包括
P、？法和、、、法。其中，P、？法适用于电网电压对称且无畸变情况下谐波电流的检测；
S、、法不仅在电网电压畸变时适用，在电网电压不对称时也同样有效。本发明具有如下优点 1、快速吞吐无功
该装置可以快速无级差地连续吸收或者释放无功功率，动作时间为几十毫秒，使得电网功率因数为1。传统的电容器组投切装置由于受到放电时间的限制，不能有效的补偿快速变化的无功功率，而且电容器都是分组投切，因此它的补偿精度受到级差的限制，补偿效果不好。另外电容器只能释放无功，不能吸纳无功，因此在容性负荷场合不能达到减少电流、 降低线损的目的。2、补偿电流谐波
该装置可以补偿2-31次电流谐波，使得电源洁净，提高用户的电能质量。由于采用了瞬时电流检测理论，可以有效地检测并分离出需要补偿的电流谐波，这样就可以及时准确地发出指令，实现电流谐波补偿。3、抑制电压闪变
电网电压在遇到大负荷开停或者遇到故障情况时会出现短暂的电压闪变，即电网电压会突然跌落，持续时间很短，只有几十到几百个毫秒。人眼很难观察到这个闪变对用电带来的影响，但是有些精密加工企业的精密设备却不能忍受这种电压闪变，每次电压闪变都可能导致生产出废品，甚至使得某些机器出现重新启动的现象。该装置动作时间为几十个毫秒，因此可以有效地抑制电网电压的闪变。4、实现平衡供电
配电网负荷非常复杂，三相负荷都是相互独立的，因此三相供电往往都是不平衡的。在严重的情况下有可能出现某相供电过载，线路或者变压器的继电保护或者过流保护动作， 从而使得整个三相同时跳闸，影响其他两相用户的用电。该装置可以有效地实现相位之间的电能交换。尽管用户的负荷不是三相平衡的，但是该装置可以吸收变压器三相送过来的电能，并进行重新交换和分配给每相用户使用，使得变压器送出的是平衡功率。5、补偿零序电流
由于该装置采用了三相四线制结构，因此它可以补偿零序电流，提高用户的电压质量。
图1为本发明的基于P、0运算方式的谐波检测方法原理信号检测的原理图。图2为本发明的基于、Λ运算方式的谐波检测方法原理图。图3为本发明三相四线制APFV系统结构原理图。具体实施例方式
参见图1、图2和图3，图1为本发明的基于、■？运算方式的谐波检测方法原理信号检
测的原理图。图2为本发明的基于运算方式的谐波检测方法原理图。图3为本发明三相四线制APFV系统结构原理图。由图1、图2和图3可以看出，本发明电能调节节电装置三相电流平衡调节系统，包括主电路和控制系统，所述主电路采用三相全桥逆变器结构，直流侧为电容器，该结构可以消除零序分量的谐波电流，实现不对称控制；所述控制系统由两部分组成，一是对于谐波信号的检测，二是根据检测出的谐波信号产生相应的补偿电流或电压，所述谐波信号的检测采用基于瞬时无功理论的谐波检测方法。补偿电流的产生
常用的补偿电流的产生方法是滞环比较控制。滞环比较控制是将补偿电流参考值与逆变器实际电流输出值之差输入到具有滞环特性的比较器，通过比较器的输出来控制开关的开合，从而达到逆变器输出值实时跟踪补偿电流参考值。与三角载波线性控制相比，滞环比较控制具有开关损耗小、动态响应快等特点。缺点是系统的开关频率、响应速度及电流的跟踪精度会受滞环带宽影响。带宽固定时，开关频率会随补偿电流变化而变化，从而引起较大的脉动电流和开关噪声。本装置采用的补偿电流方法属于滞环比较控制的改进方法，是将补偿电流参考值与逆变器实际电流输出值之差通过比例积分环节得到相应的控制量输出到脉冲发生器中， 使得逆变器输出值实时跟踪补偿电流参考值。综上所述，本APFV系统结构所采用的方案为三相四线制系统，交流侧采用三相变流器组，直流侧采用电容的同步补偿装置，该装置通过变压器并联接入被补偿系统之间，以达到对负荷电流谐波和无功电流进行补偿的目的。控制系统的谐波检测环节为基于瞬时功率理论的谐波检测方法，补偿电流的产生方式为基于滞环比较的控制方法。
权利要求
1. 一种电能调节节电装置三相电流平衡调节系统，其特征在于所述系统包括主电路和控制系统，所述主电路采用三相全桥逆变器结构，直流侧为电容器；所述控制系统由两部分组成，一是谐波信号检测系统，二是补偿电流或电压系统。
全文摘要
本发明涉及一种电能调节节电装置三相电流平衡调节系统，所述系统包括主电路和控制系统，所述主电路采用三相全桥逆变器结构，直流侧为电容器；所述控制系统由两部分组成，一是谐波信号检测系统，二是补偿电流或电压系统。本发明对于三相不平衡系统能够实现良好的补偿，对于不平衡的有功电流得到补偿。
文档编号H02J3/18GK102255315SQ201010174020
公开日2011年11月23日 申请日期2010年5月17日 优先权日2010年5月17日
发明者张建兴, 胡永生 申请人:江苏方程电力科技有限公司