一种提高农村电网电压的方法与流程

本发明涉及电力电网技术领域，尤其涉及一种提高农村电网电压的方法。

背景技术：

我国是一个农业大国，随着社会的发展，电力成了农村生活发展的基础能源，但是电力设施一直是农业基础设施中最薄弱的环节。改革开放以来，国家投入巨资，加大农村电网的改造力度，使得农村电网结构更加合理，电能质量得到大幅提高，但即使是这样，农村的供电系统还是有一些问题没有解决，影响了供电质量，其中一项便是“低电压”现象。电压如果过低的话，将会产生以下危害：(1)、对电力系统来说低电压会影响发、供电设的出力，影响供电可靠性。(2)、对用电设备来说，异步电动机的转矩与端电压的平方成正比，电压降低1O％时，转矩降低19％，造成工业企业产品质量下降，甚至产品报废。电压降低还会影响通讯、广播、电视等的传播和收视质量。(3)、增大线损。

纵观全国各地区农村用电现状，总结下来造成电压过低的原因一般有：(1)电网发电能力不足，缺少无功功率。(2)电网和用户无功补偿容量不足，用户功率因数过低。(3)供电距离超过合理的供电半径。(4)无功补偿不足，功率因数不高。(5)部分高低压线路和配变负荷较重，电压合格率较低。(6)配电网架差，自然能耗高，负荷率低。(7)配变布点少，大马拉小车。(8)配电设老化，供电半径长且线径小。

在国内比较普及的几种改造方案有：提高电压质量、降低线损、延伸10kV线路并安装传统变压器、数字低电压补偿装置等。。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于，农村电网中的“低电压”问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：通过测量线路的电压数值，与正常设定的值进行比较，根据差值的情况，决定是升压还是降压，然后将控制导通角度转换成触发脉冲，脉冲的宽度根据触发角的大小进行调整，控制直流斩波电路的IGBT导通角，以及逆变电路中的IGBT的导通角，通过脉冲控制斩波电路和逆变电路控制电压输出的大小。从而实现电压的提升，抵消电压在传输过程中的电压损失。

因此，本发明提供的一种提高农村电网电压的方法，在电力系统的变压器和电力用户之间设有电压变换电路，所述电压变换电路包含电压测量装置、电压调控器和电压变换输出电路，所述电压测量装置检测所述电网电压，所述电压调控器根据检测结果控制所述电压变换输出电路的输出电压。

优选的，所述电压变换输出电路包含半导体功率器件，所述电压测量装置检测所述电网电压，所述电压调控器分析所述电压测量装置的测量结果并输出控制信号控制所述电压变换输出电路中所述半导体功率器件的导通角，所述电压变换输出电路根据所述半导体功率器件的导通角输出电压。

优选的，所述电压变换输出电路包含整流电路、斩波升压电路、逆变电路和并联滤波电路，所述整流电路将电压转换成直流电压，所述斩波升压电路对所述直流电压进行升压，所述逆变电路将升压后的直流电压变换成三相交流电压，所述滤波电路对所述三相交流电压进行滤波后输出给所述电力用户。

优选的，所述电压测量装置为电压互感器，所述电压互感器安装于所述电压变换输出电路和所述电力用户之间的线路上，通过所述电压互感器采集所述电压变换输出电路输出电压信号发送给所述电压调控器。

优选的，所述电压调控器根据所述电压互感器采集的电压信号输出所述电压变换输出电路的所述斩波升压电路控制信号和所述逆变电路的控制信号。

根据权利要求5所述的一种提高农村电网电压的方法，其特征在于，所述电压调控器内部设定有电压初始值V0，所述电压调控器对所述电压互感器采集的电压信号和所述电压初始值V0进行比较，计算出差值△V，根据△V值调整所述半导体功率器件的导通角。

优选的，所述整流电路输入端电连接所述变压器，所述整流电路输出端电连接所述斩波升压电路的输入端，所述斩波升压电路的输出端电连接所述逆变电路的输入端，所述逆变电路输出端电连接所述电力用户，所述并联滤波电路并联于所述逆变电路输出端和所述电力用户之间的线路上。

根据权利要求7所述的一种提高农村电网电压的方法，其特征在于，所述直流升压电路包含所述半导体功率器件。

优选的，所述逆变电路包含所述半导体功率器件。

优选的，所述半导体功率器件为IGBT。

本发明主要通过测量线路的电压数值，控制直流斩波电路的IGBT导通角，以及逆变电路中的IGBT的导通角，从而实现电压的提升，抵消电压在传输过程中的电压损失。主要电路有整流、直流斩波升压电路、逆变电路、输出滤波电路构成。本发明设计的方法，调节电压方便，灵活，不需要另外更换变压器、更换电力线路，便于安装，方便调试，投资少。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明的示意框图；

图2是本发明实施例电压变换输出电路框图；

图3是本发明实施例电压变换输出电路详图；

图4是本发明实施例仿真系统图；

图5是本发明实施例仿真效果图；

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明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用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明首先利用电压互感器来进行电压测量，将测量电压送入到电压调控器中进行分析，与正常设定的值进行比较，根据差值的情况，决定是升压还是降压，然后将控制导通角度转换成触发脉冲，脉冲的宽度根据触发角的大小进行调整。通过脉冲控制斩波电路和逆变电路控制电压输出的大小。

如图1所述，本实施例是在变压器和电力用户之间增加了一套装置，该装置测量线路的电压，经过采样、计算、分析判断、控制输出等步骤去控制电压变换输出电路，以便得到希望得到的电压。整个系统包括变压器、电压变换输出电路、电压调控器、电压互感器，变压器实现供电电压到用户电压的转换，而电压变换输出电路根据电压调控器的控制信号调整变换输出给电力用户的输出电压，电压互感器采集线路上的电压并传输给电压调控器，电压调控器根据采集到的电压控制电压变换输出电路。

如图2所示的电压变换输出电路框图，包括整流电路、斩波升压电路、逆变电路和并联滤波电路，整流电路实现输入交流电压到直流电压的转换，斩波升压电路实现输入电压的升压，提升输入电压，逆变电路实现直流电压到交流电压的转换，将斩波升压电路输出的电压逆变成交流电压输出给电力用户，而并联滤波电路实现传输电路的信号滤波作用，消除线路传输中的干扰信号。

如图3所述的电压变换输出电路的详细电路图。图中输入电压来自变压器，输出电压输出至电力用户。升压电路的控制信号及逆变电路的控制信号均来自于调压控制器。先由整流电路把三相电压变换成直流电压，由直流电路进行升压，然后再由逆变电路把直流电压变换成三相交流电压。由滤波电路进行滤波，滤除电路中的杂波。直流升压电路和逆变电路的核心控制半导体功率器件为IGBT，其控制信号由电压调控器提供。

以下为实际仿真测试结果，仿真使用MATLAB/Simulink进行仿真，采用ode23t算法(采用自有内插法实现的梯形法)仿真。

整流电路

(1)、电源参数设置：三相电源电压峰值：频率为50Hz，相位分别为0°、120°、-120°。

(2)、同步变压器参数设置：一次绕组联结选择Delta(D11),线电压为380V，二次绕组联结选择Y，线电压为15V，其他参数保持默认值。

(3)、三相晶闸管整流器参数设置：使用默认值。

斩波电路

(1)、脉冲触发器：周期为0.2ms,脉冲宽度为50％。

(2)、元件参数：电感L值为0.01H,电容C值为0.01F

逆变电路

通过仿真结果，可以看出原来的相电压峰值大约在380V左右，通过本发明提出的方法，输出的电压可以被提高到1100V左右。当然，实际电压只需要经过稍许的提升抵消长距离电压损失就可以了，这时只要控制斩波脉冲、及逆变电路的IGBT的导通角，就可以实现。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。