复用型电抗器投切模块的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种复用型电抗器投切模块，包括电抗器，10个可控开关K1、K2、K3、K4、K5、K6、K7、K8、K9、K10，控制器和驱动调理电路，所述电抗器包含6个抽头L1、L1’、L2、L2’、L0、L0’。本发明通过控制不同可控开关的动作，使不同容量的电抗器接入三相交流电的相零之间或相相之间，若电抗器接入交流电的相零之间，则可以补偿系统的感性无功功率，若电抗器接入交流电的相相之间，则可以转移系统的有功电流，解决系统三相电流不平衡的问题。因此该模块既可以通过补偿系统中的感性无功电流，减小系统的过补偿容量，降低系统的无功损耗；也可以通过在相间转移有功电流，使三相有功电流达到平衡，实现功率优化和节能降耗的目的。
【专利说明】
复用型电抗器投切模块
技术领域
[0001]本发明涉及一种用于三相功率优化装置中的复用型电抗器投切模块。
【背景技术】
[0002]在我国的城乡配电网中，主要采用三相四线制的配电方式。由于用户侧存在着大量的单相有功负荷和无功负荷，而且用电不具有同时性，因此，一方面使线路中的无功电流增大，导致无功损耗增大;另一方面使三相配电变压器处于不对称的运行状态，产生大量的负序电流和零序电流，这些负序电流和零序电流会严重污染电网，大大增加电网的功率损耗，增大变压器的损耗，降低变压器的出力，给配电网的安全运行带来威胁。
[0003]现有三相功率优化装置大都采用电容补偿的方式补偿负荷无功，提高功率因数，减少线路无功损耗，达到节约能耗的目的。但在有的实际应用场合，由于电容器过补偿使功率因数为负值，且由于三相有功负荷不均衡使三相不平衡度较大。此时，如果采用相间跨接电容器的方式来转移有功电流，达到三相有功平衡时，会向线路中输送更多的容性无功，使得线路的无功过补偿程度更加严重，功率因数降低(功率因数的绝对值减小)，线路的无功损耗进一步增大，造成线路发热严重，对台区变压器和用电设备的使用造成安全隐患。
[0004]本发明针对上述三相功率优化装置所存在的不足之处进行改进，设计了一种复用型电抗器投切模块，该模块由一个多抽头电抗器和多个可控开关组成，通过控制不同可控开关的动作，使不同容量的电抗器接入三相交流电的相零之间或相相之间，若电抗器接入交流电的相零之间，则可以补偿系统的感性无功功率，使系统过补偿的程度减轻，功率因数绝对值增大;若电抗器接入交流电的相相之间，则可以转移系统的有功电流，解决系统三相电流不平衡的问题。因此该模块既可以通过补偿系统中的感性无功电流，减小系统中的无功损耗;也可以通过在相间转移有功电流，使三相有功电流达到平衡，实现功率优化和节能降耗的目的。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是为三相功率优化装置提供一种复用型电抗器投切模块，该模块用于出现无功功率过补偿的场合，可以使不同容量的电抗器接入三相交流电的相零之间或相相之间，既能够补偿系统的感性无功功率，增大功率因数绝对值，减小系统中的无功损耗，又能够转移系统的有功电流，解决系统三相电流不平衡的问题，实现功率优化和节能降耗的目的。
[0006]本发明具体通过如下技术手段实现其发明目的:复用型电抗器投切模块，包括电抗器，10个可控开关1(1、1(2、1(3、1(4、1(5、1(6、1(7、1(8、1(9、1(10，控制器和驱动调理电路，其特征在于:所述电抗器包含6个抽头L1、L1’、L2、L2’、L0、L0’，所述抽头L1、L2分别通过所述可控开关K8、K7与所述可控开关K1、K2、K3的第一端连接，所述可控开关K1、K2、K3的第二端分别与三相四线交流电的A相、B相、C相连接，所述抽头LI’，L2’分别通过所述可控开关Κ9、Κ10与所述可控开关Κ4、Κ5、Κ6的第一端连接，所述可控开关Κ4、Κ5、Κ6的第二端分别与三相四线交流电的B相、C相、N相连接，所述抽头LO与所述抽头LO ’连接;所述控制器输出10路驱动信号，经过所述驱动调理电路处理之后，分别控制所述10个可控开关的断开和闭合。
[0007]所述10个可控开关的初始状态均为断开状态。
[0008]所述电抗器的抽头L1、L1’对应第一种容量的绕组，L2、L2’对应第二种容量的绕组，同一时刻内，第一种容量的绕组投入使用或第二种容量的绕组投入使用。
[0009]所述电抗器的铁心由硅钢片焊接而成，线圈为扁线立绕结构。
[0010]所述驱动调理电路对输入的驱动信号进行处理，调整其波形、幅度、宽度、移相和重复频率，并对其进行隔离，形成适合可控开关的驱动信号。
[0011 ]作为本发明的可选实施方式:所述可控开关元件均为复合开关，复合开关可以进行过零投切，可有效的避免投切过程中产生的浪涌电流和触头间拉弧的现象。
[0012]作为本发明的可选实施方式:所述可控开关元件均为同步开关，同步开关可以在开关接点两端电压为零的时刻闭合，从而实现电抗器的无涌流投入，在电流为零的时刻断开，从而实现开关接点的无电弧分断。
[0013]相对于现有技术，本发明具有如下有益效果:
本发明通过控制不同可控开关的动作，使不同容量的电抗器接入三相交流电的相零之间或相相之间，若电抗器接入交流电的相零之间，则可以补偿系统的感性无功功率，若电抗器接入交流电的相相之间，则可以转移系统的有功电流，解决系统三相电流不平衡的问题。因此该模块既可以通过补偿系统中的感性无功电流，减小系统的过补偿容量，降低系统的无功损耗;也可以通过在相间转移有功电流，使三相有功电流达到平衡，实现功率优化和节能降耗的目的。
【附图说明】
[0014]图1为本发明较佳实施例的复用型电抗器投切模块原理图。
【具体实施方式】
[0015]如图1所示，本实施例的复用型电抗器投切模块包括电抗器L，10个同步开关K1、1(2、1(3、1(4、1(5、1(6、1(7、1(8、1(9、1(10，控制器和驱动调理电路。所述电抗器1^包含6个抽头1^1、L1’、L2、L2’、L0、L0’，所述抽头L1、L2分别通过所述可控开关K8、K7与所述同步开关Kl、K2、Κ3的第一端连接，所述同步开关Κ1、Κ2、Κ3的第二端分别与三相四线交流电的A相、B相、C相连接，所述抽头LI’，L2’分别通过所述同步开关Κ9、Κ10与所述同步开关Κ4、Κ5、Κ6的第一端连接，所述同步开关Κ4、Κ5、Κ6的第二端分别与三相四线交流电的B相、C相、N相连接，所述抽头1^与所述抽头1^’连接；所述控制器输出10路驱动信号1(0^、1(0^、1(0^、1(04、1(0『5、仰沛、^^7、^^8、1(0^、1(0^0，经过所述驱动调理电路处理之后，分别控制所述10个同步开关的断开和闭合。
[0016]本实施例的工作原理如下:
同步开关1(1、1(2、1(3、1(4、1(5、1(6、1(7、1(8、1(9、1(10的初始状态均为断开状态。电抗器1^的抽头LI，LI’对应第一种容量的绕组，抽头L2，L2’对应第二种容量的绕组，同一时刻该模块只能接入一种容量的绕组。
[0017]若进行A相感性无功补偿，则控制器首先输出驱动信号KDrl和KDr6，经过驱动调理电路处理之后，驱动同步开关Kl和K6闭合;然后根据实际的需求选择投入不同容量的电抗器:若需要投入第一种容量的绕组，则控制器输出驱动信号KDrS和KDr9，经过驱动调理电路处理之后，驱动同步开关K8和K9闭合，此时电抗器抽头LI，LI’对应容量的绕组接入交流A相与零线N之间；若需要投入第二种容量的绕组，则控制器输出驱动信号KDr7和KDr 10，经过驱动调理电路处理之后，驱动同步开关K7和KlO闭合，此时电抗器抽头L2，L2’对应容量的绕组接入交流A相与零线N之间。
[0018]若进行B相感性无功补偿，则控制器首先输出驱动信号KDr2和KDr6，经过驱动调理电路处理之后，驱动同步开关K2和K6闭合;然后根据实际的需求选择投入不同容量的电抗器:若需要投入第一种容量的绕组，则控制器输出驱动信号KDrS和KDr9，经过驱动调理电路处理之后，驱动同步开关K8和K9闭合，此时电抗器抽头LI，LI’对应容量的绕组接入交流A相与零线N之间；若需要投入第二种容量的绕组，则控制器输出驱动信号KDr7和KDr 10，经过驱动调理电路处理之后，驱动同步开关K7和KlO闭合，此时电抗器抽头L2，L2’对应容量的绕组接入交流A相与零线N之间。
[0019]若进行C相感性无功补偿，则控制器首先输出驱动信号KDr3和KDr6，经过驱动调理电路处理之后，驱动同步开关K3和K6闭合;然后根据实际的需求选择投入不同容量的电抗器:若需要投入第一种容量的绕组，则控制器输出驱动信号KDrS和KDr9，经过驱动调理电路处理之后，驱动同步开关K8和K9闭合，此时电抗器抽头LI，LI’对应容量的绕组接入交流A相与零线N之间；若需要投入第二种容量的绕组，则控制器输出驱动信号KDr7和KDr 10，经过驱动调理电路处理之后，驱动同步开关K7和KlO闭合，此时电抗器抽头L2，L2’对应容量的绕组接入交流A相与零线N之间。
[0020]若进行三相电流不平衡调节，当需要在A相和B相之间转移有功电流时，则控制器首先输出驱动信号KDrl和KDr4，经过驱动调理电路处理之后，驱动同步开关Kl和K4闭合;然后根据实际的需求选择投入不同容量的电抗器:若需要投入第一种容量的绕组，则控制器输出驱动信号KDr8和KDr9，经过驱动调理电路处理之后，驱动同步开关K8和K9闭合，此时电抗器抽头LI，LI’对应容量的绕组接入交流A相与交流B相之间；若需要投入第二种容量的绕组，则控制器输出驱动信号KDr7和KDrlO，经过驱动调理电路处理之后，驱动同步开关K7和KlO闭合，此时电抗器抽头L2，L2’对应容量的绕组接入交流A相与交流B相之间。
[0021 ]若进行三相电流不平衡调节，当需要在B相和C相之间转移有功电流时，则控制器首先输出驱动信号KDr2和KDr5，经过驱动调理电路处理之后，驱动同步开关K2和K5闭合;然后根据实际的需求选择投入不同容量的电抗器:若需要投入第一种容量的绕组，则控制器输出驱动信号KDr8和KDr9，经过驱动调理电路处理之后，驱动同步开关K8和K9闭合，此时电抗器抽头LI，LI’对应容量的绕组接入交流B相与交流C相之间；若需要投入第二种容量的绕组，则控制器输出驱动信号KDr7和KDrlO，经过驱动调理电路处理之后，驱动同步开关K7和KlO闭合，此时电抗器抽头L2，L2’对应容量的绕组接入交流B相与交流C相之间。
[0022]若进行三相电流不平衡调节，当需要在A相和C相之间转移有功电流时，则控制器首先输出驱动信号KDrl和KDr5，经过驱动调理电路处理之后，驱动同步开关Kl和K5闭合;然后根据实际的需求选择投入不同容量的电抗器:若需要投入第一种容量的绕组，则控制器输出驱动信号KDr8和KDr9，经过驱动调理电路处理之后，驱动同步开关K8和K9闭合，此时电抗器抽头LI，LI’对应容量的绕组接入交流A相与交流C相之间；若需要投入第二种容量的绕组，则控制器输出驱动信号KDr7和KDrlO，经过驱动调理电路处理之后，驱动同步开关K7和KlO闭合，此时电抗器抽头L2，L2’对应容量的绕组接入交流A相与交流C相之间。
【主权项】
1.复用型电抗器投切模块，包括电抗器，10个可控开关1(1、1(2、1(3、1(4、1(5、1(6、1(7、1(8、1(9、K10，控制器和驱动调理电路，其特征在于:所述电抗器包含6个抽头L1、L1’、L2、L2’、L0、LO ’，所述抽头L1、L2分别通过所述可控开关K8、K7与所述可控开关Kl、K2、K3的第一端连接，所述可控开关Kl、Κ2、Κ3的第二端分别与三相四线交流电的A相、B相、C相连接，所述抽头1^’丄2’分别通过所述可控开关1(9、1(10与所述可控开关1(4、1(5、1(6的第一端连接，所述可控开关Κ4、Κ5、Κ6的第二端分别与三相四线交流电的B相、C相、N相连接，所述抽头LO与所述抽头L0’连接;所述控制器输出10路驱动信号，经过所述驱动调理电路处理之后，分别控制所述10个可控开关的断开和闭合。2.根据权利要求1所述的复用型电抗器投切模块，其特征在于:所述10个可控开关的初始状态均为断开状态。3.根据权利要求1所述的复用型电抗器投切模块，其特征在于:所述电抗器的抽头L1、LI ’对应第一种容量的绕组，L2、L2 ’对应第二种容量的绕组，同一时刻内，第一种容量的绕组投入使用或第二种容量的绕组投入使用。4.根据权利要求1所述的复用型电抗器投切模块，其特征在于:所述电抗器的铁心由硅钢片焊接而成，线圈为扁线立绕结构。5.根据权利要求1所述的复用型电抗器投切模块，其特征在于:所述驱动调理电路对输入的驱动信号进行处理，调整所述驱动信号的波形、幅度、宽度、移相和重复频率，并对所述驱动信号进行隔离，形成适合可控开关的驱动信号。6.根据权利要求1所述的复用型电抗器投切模块，其特征在于:所述可控开关元件均为复合开关。7.根据权利要求1所述的复用型电抗器投切模块，其特征在于:所述可控开关元件均为同步开关。8.—种根据权利要求1所述的复用型电抗器投切模块的工作方法，包括感性无功补偿和三相电流不平衡调节的工作过程，其特征在于: 在感性无功补偿工作过程中，对A相无功补偿时，驱动可控开关Kl和K6闭合;对B相无功补偿时，驱动可控开关K2和K6闭合;对C相无功补偿时，驱动可控开关K3和K6闭合； 在三相电流不平衡调节工作过程中，在A相和B相之间转移有功电流时，驱动可控开关Kl和K4闭合;在B相和C相之间转移有功电流时，驱动可控开关K2和K5闭合;在A相和C相之间转移有功电流时，驱动可控开关Kl和K5闭合； 在上述感性无功补偿以及三相电流不平衡调节工作过程中，根据实际的需求选择投入不同容量的电抗器:若需投入电抗器抽头LI，L1’对应容量的绕组，则驱动可控开关K8、K9闭合，若需投入电抗器抽头L2，L2’对应容量的绕组，则驱动可控开关Κ7、Κ10闭合。
【文档编号】H02J3/26GK105914761SQ201610523812
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年7月6日
【发明人】蔡晓燕, 吴国兵
【申请人】广州开能电气实业有限公司