低压三相不平衡补偿装置的制作方法

本发明涉及三相交流电领域，具体涉及一种低压三相不平衡补偿装置。

背景技术：

在电力系统中，三相电流或电压幅值的不一致且幅值差超过规定范围，称为三相不平衡。低压配电网是指经过配电电压器降压供电的电压网络，由于配电网是三相与单相用户混合用电网，因此电压配电网经常采用三相四线制线路供电。当三相中的单相负载不相等时，配电变压器输出就会产生三相不平衡现象。电网作为国家供应服务体系的重要组成部分，是关系经济社会发展的重要基础设施。特别是在农村地区。由于农村电网供电线路长，供电网络中既存在三相生产用电，又存在单相生活用电，同时，随着电力电子技术的发展，各种变频调速装置及单相开关电源装置被广泛应用于农网中，三相不平衡问题在农村电网中更为日趋严重，这直接导致农网电能质量恶化，严重影响居民的生活水平。

技术实现要素：

本发明的目的在于解决上述问题，提供一种低压三相不平衡补偿装置。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种低压三相不平衡补偿装置，包括控制器、信号采样单元、pwm隔离驱动电路、有源补偿单元、中点钳位三电平逆变器、电压采样单元、电流采样单元，其特征在于：所述的信号采样单元连接串联在三相交流电配电网上的电压采样单元和电流采样单元，用于获取三相交流电配电网中电压和电流信息并传输给所述控制器；所述的控制器通过pwm隔离驱动电路控制连接有源补偿单元，通过将信号采样单元从电压采样单元和电流采样单元采样到的信息进行处理分析，生成相应的控制信号；所述有源补偿单元的输出端通过中点钳位三电平逆变器连接有三相交流电配电网，用于在控制器给出控制信号的作用下向所述三相交流电配电网注入补偿电流。

进一步地，所述有源补偿单元包括对应于所述配电网的abc三相的功率子单元；对应abc三相的功率子单元的连接供电子单元第一端分别连接供电子单元；第二端相连接构成中性点且该中性点直接接地。

进一步地，所述功率子单元由至少两组功率模块串联连接，所述功率模块包括4个开关器件以及电容构成的h桥；第一开关器件的第一端连接电容的正极，第二端连接第三开关器件的第一端，所述第三开关器件的第二端连接所述电容的负极；第二开关器件的第一端连接电容的正极，第二端连接第四开关器件的第一端，所述第四开关器件的第二端连接所述电容的负极。

进一步地，所述控制器包括控制器dsp和控制器fpga。

进一步地，所述控制器的输入端连接有显示操作单元。

进一步地，所述的电流采样单元包括分别设置在a相、b相、c相、零线n上用于电流信号采集的电流采样互感器。

进一步地，所述的电压采样单元包括分别设置在a相、b相、c相用于电压信号采集的电压采样互感器。

本发明的有益效果：本发明提供通过设置信号采样单元获取三相交流电配电网母线的电压并传输给所述控制器；由控制器根据电压判断配电网母线是否发生单相接地故障并生成控制信号；补偿单元在控制信号的作用下向所述配电网母线注入补偿电流。本发明可以向电网中注入谐波补偿电流，弥补现有技术中消弧线圈只能补偿基波无功功率的缺陷，可以补偿电容电流以及泄露电阻电流，提高补偿的准确率。

附图说明

图1为本发明低压三相不平衡补偿装置结构示意图；

图2为本发明中有源补偿单元的结构示意图；

图3为本发明中有源补偿单元的功率模块电路结构示意图；

图4为本发明中中点钳位三电平逆变器的的拓扑结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体图示，对本发明作进一步阐述。

如图1所示，本发明的一种低压三相不平衡补偿装置，包括控制器1、信号采样单元2、pwm隔离驱动电路3、有源补偿单元4、中点钳位三电平逆变器5、电压采样单元6、电流采样单元7，其特征在于：所述的信号采样单元2连接串联在三相交流电配电网上的电压采样单元6和电流采样单元7，用于获取三相交流电配电网中电压和电流信息并传输给所述控制器1；所述的控制器1通过pwm隔离驱动电路3控制连接有源补偿单元4，通过将信号采样单元从电压采样单元6和电流采样单元7采样到的信息进行处理分析，生成相应的控制信号；所述有源补偿单元4的输出端通过中点钳位三电平逆变器5连接有三相交流电配电网，用于在控制器1给出控制信号的作用下向所述三相交流电配电网注入补偿电流；所述控制器1包括控制器dsp和控制器fpga，其中dsp芯片型号为tms320c6713，fpga芯片型号为ep4ce10e22i7；所述控制器1的输入端连接有显示操作单元8，用于显示相应的数值或输入更改相关的控制信号。

所述的电流采样单元7包括分别设置在a相、b相、c相、零线n上用于电流信号采集的电流采样互感器。

所述的电压采样单元6包括分别设置在a相、b相、c相用于电压信号采集的电压采样互感器。

如图2所示，所述有源补偿单元4包括a相功率子单元41、b相功率子单元42以及c相功率子单元43；其中，a相功率子单元41、b相功率子单元42以及c相功率子单元43的第一端通过中点钳位三电平逆变器5分别接入到配电网母线的a相、b相、c相；第二端形成中性点且该中性点与地连接，每个功率子单元与pwm隔离驱动电路3相连接，在控制器1的控制信号的作用下，每个功率子单元向发生接地故障的配电网注入补偿电流。

如图3所示，所述功率子单元由至少两组功率模块9串联连接，所述功率模块9包括4个开关器件以及电容构成的h桥；第一开关器件的第一端连接电容c1的正极(图3所示p1点处)，第二端连接第三开关器件的第一端(图3所示p2点处)，第三开关器件的第二端连接电容的负极(图3所示p3点处)；第二开关器件的第一端连接电容的正极，第二端连接第四开关器件的第一端(图3所示p4点处)，第四开关器件的第二端连接所述电容的负极。

本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。