一种单相负荷的控制装置及其控制方法
【技术领域】
[0001]本发明提供一种三相电力系统中单相负荷的控制装置及其控制方法，尤其涉及控制单相热单相负载以提高控制系统的可靠性和灵活性及其调控能力。
【背景技术】
[0002]在现有的三相电力系统中对单相负荷的控制方法无法实现简单灵活的选择性控制，难以达到可靠性高和节能的目的。
【发明内容】
[0003]发明目的:本发明提供一种三相电力系统中单相负载的控制装置及其控制方法，其目的是解决现有单相负荷的冗余控制方法无法实现简单灵活的选择性控制，难以达到可靠性高和节能的目的控制的问题。
[0004]发明可以用来平衡有功，补偿无功，达到保证三相平衡，安全，节能的目的。
[0005]技术方案:本发明是通过以下技术方案来实现的:一种三相电力系统中单相负荷的控制装置，它至少包括:接至三相电源上的二个转换开关或若干个单相功率驱动器和由其控制的单相负载，其特征是分别接至三相电源上的单相功率驱动器或者是它们分别接至的单相负荷两侧，其中一侧的单相功率驱动器分别接至三相电源的任何两相上，另一侧接至另外一相和其它两相的任何一相上或者零线上，这样就可以把单相负荷加在各相与各相之间；或者三个单相功率驱动器的一端分别接至A、B、C三相上，另外一端接在一起后接至冗余负荷或可变单相负荷的一端，其另一端接在零线上，这样就可将其加在任何相与地之间，两者可变负载的变化通过功率调节器或投切部分负荷来实现，都可用于调整有功，补偿无功，都能对单相负载进行灵活的选择性控制，达到平衡三相负荷，提高系统的可靠性，节能的目的。
[0006]在自动控制时它还包括:三相电力系统的电参数变送器或过程变量传感器和智能控制器，其特征是智能控制器根据采样结果分别控制各个单相功率驱动器，它至少通过二个转换开关或三个单相开关使热单相负载加在相与相之间或加在各相与零线之间，以进行灵活的选择性控制，实现单相负载的冗余控制和优化控制，它适用于变负载的场合，可以用来平衡有功，补偿无功，实现冗余控制和优化控制。
[0007]如图1 (a)所示，本发明把功率驱动器a和b的一端分别接至三相电源上的Ua和Ub上，另一端接在一起后与单相负荷的一端相连，功率驱动器c和d的一端分别接至三相电源上的Uc和Ua上，另一端接在一起后与单相负荷的另一端相连。要把单相负荷加在A相和B相之间时，功率驱动器b和d闭合，功率驱动器a和c断开；单相负荷加在B相和C相之间时，功率驱动器b和c闭合，功率驱动器a和功率驱动器d断开；单相负荷加在C相和A相之间时，功率驱动器c和a闭合，功率驱动器b和d断开。切除单相负荷时，功率驱动器a-d全部断开或功率驱动器b和c断开，率驱动器a和d闭合；图1 (b)和图1 (C)的情况与此类似，不再累述。
[0008]如图2 (a)所示，本发明功率驱动器a和b的一端分别接至Ua和Ub上，另一端接在一起后与单相负荷I的一端相连，功率驱动器c和d的一端分别接至三相电源上的Uc和Ua上，另一端接在一起后与单相负荷2的一端相连，单相负荷I和2的另一端接在一起后接在零线N上。要把单相负荷I加在A相与零线之间时，功率驱动器a闭合，b断开；单相负荷I加在B相与零线之间时，功率驱动器b闭合，a断开；要把单相负荷2加在C相与零线之间时，功率驱动器c闭合，d断开；单相负荷2加在A相与零线之间时，功率驱动器d闭合，c断开；图2 (b)和图2 (c)的情况与此类似，不再累述。
[0009]如图3所示，本发明与图2不同之处是单相负荷I和2的另一端接在一起后接在单相驱动器e的一端，其另外一端接在零线N上，当功率驱动器e闭合时，工作原理与图2相同；当其断开时单相负荷I和单相负荷2串联后等效负荷相当于图1的负荷，这时工作原理与图1相同，不再累述。
[0010]如图4所示，本发明与图1不同之处是单相负荷串联一个调功器，用其来连续调节负荷功率，可以连续调节负荷功率，工作原理与图1相同，不再累述。
[0011]如图5 (a)所示，本发明功率驱动器a和b的一端分别接至Ua和Ub上，另一端接在一起后与单相负荷I的一端相连，功率驱动器c和d的一端分别接至Uc和Ua上，另一端接在一起后与单相负荷η的一端相连，单相负荷1、单相负荷2至单相负荷η依次串联，每个单相负荷两侧并联一个开关，要切除那个单相负荷就把相应的开关闭合，例如要切除单相负荷I就把相应的要把开关J P I闭合，要切除单相负荷2就把相应的要把开关J ρ2闭合，切除其它负荷依次类推，其它部分工作原理与图1相同；图5 (b)和图5 (c)的情况与此类似，不再累述。
[0012]如图6 (a)所示，本发明把功率驱动器a和b的一端分别接至Ua和Ub上，另一端接在一起后与单相负荷的一端相连，功率驱动器c和d的一端分别接至Uc和零线N上，另一端接在一起后与单相负荷的另一端相连，要把单相负荷加在A相和C相之间时，功率驱动器a和c闭合，功率驱动器b和d断开；单相负荷加在B相和C相之间时，功率驱动器b和c闭合，功率驱动器a和d断开；单相负荷加在A相与零线N之间时，功率驱动器a和d闭合，功率驱动器b和c断开，单相负荷加在B相与零线N之间时，功率驱动器b和d闭合，功率驱动器a和c断开；切除单相负荷时，功率驱动器a-d全部断开或功率驱动器a、b、c断开；图6 (b)和图6 (c)的情况与此类似，不再累述。
[0013]如图7 (a)所示，本发明把功率驱动器a、b和c的一端分别接至Ua、Ub和Uc上，另一端接在一起后与单相冗余负荷的一端相连，单相冗余负荷的另一端接在零线N上，要把单相负荷加在A相和零线N之间时，功率驱动器a闭合，功率驱动器b和c断开；要把单相冗余负荷加在B相和零线N之间时，功率驱动器b闭合，功率驱动器a和c断开；要把单相负荷加在C相和零线N之间时，功率驱动器c闭合，功率驱动器a和b断开；如图7 (b)所示，它将负荷投到哪相与零线N之间的工作原理与图7 (a)相同，不同的是通过与负荷串联的调功器来控制调功器的输出功率实现负荷功率的变化，这样就可将可变负荷加在任何相与地之间；如图7 (C)所示，它将负荷投到哪相与零线N之间的工作原理与图7 (a)相同，不同的是单相负荷是由依次串联的η个单相负荷的构成，并且每个负荷并联一个开关，当切除某个负荷时只要闭合与其并联的开关即可，这样就可将全部负荷或部分负荷加在任何相与零线N之间，至少通过三个单相开关使单相冗余加在各相与零线之间，可进行灵活的选择性控制，实现单相负载的冗余控制和优化控制，用于变负载在控制精度要求高的场合，利用开关的投切选择一个功率调节器来调节单相冗余负荷的功率，往往可降低控制设备成本，特别适用于变负载的场合，显而易见，通过智能控制器检测负荷电流或其它过程变量对单相功率驱动器或单相开关进行控制实现单相负载的互为热备用，可实现单相负载的冗余控制和优化控制，在智能控制器调节输出控制量时，如果所检测的反馈值没有相应的变化，说明该回路故障，这时用备用负荷将其接在对应回路，从而实现了热备用。
[0014]例如，在星接负荷的情况下，同时投入a相b相和c相的三相负荷时，如果控制器检测的哪相电流增量为0，说明该相开路，于是将相应的冗余负荷投入；当同时切除三相负荷时，如果控制器检测的哪相电流没变化，说明该相负荷故障，于是下次投入该相负荷时用冗余负荷自动替代来补偿缺少相的负荷，实现了热备用，在三相负荷的控制中采取单相控制的方法，有利于优化控制，例如在温度控制场合，各相加热器的温度不同时，通过检测不同位置的温度，采取分相控制，并有冗余负荷的情况下，可进行互为热备用的优化控制。当三相负荷不平衡时，根据检测的三相电流不平衡时电流将固定冗余负载或可变负荷投入，这样不但可以高效率利用电力资源，解决电力电源线路的瓶颈问题，还能起到平衡有功，减少铜损和铁损的作用。
[0015]在三相电力系统中，智能控制器通过控制各个单相功率驱动器，通过2个转换开关或一个转换开关加两个单相开关或四个单相开关把热冗余单相负荷中加在各相与各相之间，可用于调整有功的，补偿无功。
[0016]单相功率驱动器和单相开关可采用无触点或同步开关或复合开关等，当采用无触点等高速切换开关时非常适合动态控制。
[0017]在三相电力系统中，智能控制器通过控制各个单相功率驱动器，三个单相开关把热冗余单相负荷中加在各相与零线之间，可用于灵活性的选择控制，方便实现变负荷系统的随动控制。
[0018]在三相电力系统中，电参数变送器和过程变量传感器可以把可以分别使用，也可以混合使用；可以是单一电流参数，也可以是单一的温度等参数。
[0019]在三相电力系统中，可以同时把热冗余单相负荷加在各相与各相间和加在各相与零线之间，它们可以分别使用，也可以混合使用。
[0020]电力系统的电参数变送器可以是电流互感器、电压互感器、或变送器。
[0021]或其它过程变量对单相功率驱动器或单相开关进行控制实现单相负载的互为热备用，可以灵活的选择性控制，可实现单相负载的冗余控制和优化控制。
[0022]过程变量传感器可以是温度、压力、流量、液位等传感器。