一种应用于污水处理领域的电能质量柔性调节配电设备的制作方法

1.本实用新型涉及电源调节设备技术领域，特别是一种应用于污水处理领域的电能质量柔性调节配电设备。


背景技术：

2.污水行业用电负荷日趋复杂化和多样化，使得用户越来越多使用更快、更高效的生产设备，比如污水系统中各种调速设备正取代传统的电动机直接驱动方式成为传动系统主流，而这些基于电力电子的电能变换设备早已替代白炽灯、电动机、加热器等成为主要的用电负荷，相应地，其自身的安全稳定运行问题成为用户关注的焦点。另外，计算机、微处理器控制的精密电子和电气设备被大量使用，这些设备对电能质量的敏感程度和对供电可靠性的依赖程度也变得越来越高。比如大型污水行业生产中，如有几个工频周波的供电中断，就会造成严重运行事故，因此由于电能质量问题所带来的成本也变得越来越高。
3.随着电力系统中各种自动化设备、智能化设备、数字化设备、信息化设备等应用越来越多，电能质量问题日益严重。目前污水行业或多或少都存在电能质量较差的问题。特别是用户端变压器低压配电系统，受供电质量、系统内负载设备类型及运行状态变化的影响，使其低压配电系统内的电能质量严重降低，导致用户端变压器低压配电系统内各项电力参数严重偏差，电污染(谐波、浪涌、瞬流)含量升高，造成系统内负载设备在电力品质极差的环境下工作，损耗和浪费增加。


技术实现要素：

4.本实用新型针对上述问题，提供一种应用于污水处理领域的电能质量柔性调节配电设备。
5.本实用新型的技术方案为：
6.一种应用于污水处理领域的电能质量柔性调节配电设备，包括变压器、检测电路、控制器和电能质量柔性调节模块；所述变压器的第一线圈串联到市电线路的火线上，以所述变压器第一线圈的一端作为第一负载输出端；所述检测电路接入到所述市电线路中用于采集所述市电线路的输入电源参数；所述变压器的第二线圈连接至所述控制器，并以所述控制器的一端作为第二负载输出端；所述电能质量柔性调节模块包括电流补偿单元和电压补偿单元；所述控制器与所述电流补偿单元和电压补偿单元电性连接，并根据所述检测电路采集的输入电源参数控制所述电流补偿单元和/或电压补偿单元的电源补偿动作，对所述第二负载输出端的输出电源进行补偿。
7.作为本实用新型优选的技术方案，：所述电能质量柔性调节配电设备包括主体部分和控制调节部分，所述变压器的二次侧电路为所述电能质量柔性调节配电设备的主回路，所述主体部分串联接入到所述主回路中，所述控制调节部分并联接入到所述主回路中。
8.更进一步地，所述主体部分包括所述变压器和若干接触器开关；所述控制调节部分包括所述检测电路、控制器和电能质量柔性调节模块。
9.更进一步地，所述电流补偿单元包括电流源型变换器和第一电磁储能线圈，构成电磁储能的电流补偿模块。
10.更进一步地，所述电压补偿单元包括电压源型变换器、dc斩波器和第二电磁储能线圈，构成电磁储能的电压补偿模块。
11.更进一步地，所述电能质量柔性调节配电设备还包括一个自动转换开关电器ats，用于实现电能质量柔性调节配电设备市电模式和自动补偿模式的切换。
12.更进一步地，还包括三相平衡度补偿单元，所述三相平衡度补偿单元连接在所述变压器处。
13.更进一步地，所述三相平衡度补偿单元包括六组附加的电磁调节线圈和三组电压调节线圈，构成三角形的连接方式。
14.更进一步地，还包括小幅补偿单元，用于对电网电压不平衡或负载原因诱发的电压变化进行小幅补偿。
15.更进一步地，所述小幅补偿单元通过旁路开关控制接入到市电线路中。
16.本实用新型的有益效果：
17.本实用新型可应用于污水处理系统中，将系统中对电源电能质量要求相对较高的负载电器接入到敏感负荷电路中，在电源异常的情况下(例如几个工频周波的供电中断等等)对输出电源进行补偿，从而消除电源异常对这些敏感负荷产生的影响，即通过动态柔性调整的方式提高污水处理系统的电能质量，以减少系统的运行事故，提高污水处理的效率和质量。
附图说明
18.图1为本实用新型实施例主回路示意图；
19.图2为本实用新型实施例原理框图；
20.图3为本实用新型实施例电流补偿单元电路原理图；
21.图4为本实用新型实施例电压补偿单元电路原理图；
22.图5为本实用新型实施例三相平衡度补偿单元原理图；
23.图6为本实用新型实施例小幅补偿单元原理图。
具体实施方式
24.实施例：
25.下面结合附图对本实用新型实施例详细的说明，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。
26.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
27.一种应用于污水处理领域的电能质量柔性调节配电设备，包括变压器、检测电路、控制器和电能质量柔性调节模块；所述变压器的第一线圈串联到市电线路的火线上，以所述变压器第一线圈的一端作为第一负载输出端；所述检测电路接入到所述市电线路中用于
采集所述市电线路的输入电源参数；所述变压器的第二线圈连接至所述控制器，并以所述控制器的一端作为第二负载输出端；所述电能质量柔性调节模块包括电流补偿单元和电压补偿单元；所述控制器与所述电流补偿单元和电压补偿单元电性连接，并根据所述检测电路采集的输入电源参数控制所述电流补偿单元和/或电压补偿单元的电源补偿动作，对所述第二负载输出端的输出电源进行补偿。
28.电能质量柔性调节配电设备应用的污水处理系统中，主要包含正常负荷电路和敏感负荷电路，接入到正常负荷电路中的负载主要是污水处理系统中对电源电能质量要求相对较低的负载电器，例如白炽灯、电动机、加热器等常规用电负荷。而接入到敏感负荷电路中的负载主要是污水处理系统中对电源电能质量要求相对较高的负载电器，例如由计算机、微处理器控制的精密电子和电气设备等各种自动化设备、智能化设备、数字化设备、信息化设备。在系统的污水处理过程中，在电源异常的情况下(例如几个工频周波的供电中断等等)对输出电源进行补偿，从而消除电源异常对这些敏感负荷产生的影响，即通过动态柔性调整的方式提高污水处理系统的电能质量，以减少系统的运行事故，提高污水处理的效率和质量。
29.参见附图1所示，为本实施例电能质量柔性调节配电设备的主回路示意图，电能质量柔性调节配电设备主要分为主体部分和控制调节部分，其中主体部分串联在所述主回路中，主要包括所述变压器和若干接触器开关，即本实施例的主回路没有任何电子元器件，不存在任何可以被击穿或者被电流烧毁的元器件单元，可以极大地提高设备的使用寿命。控制调节部分则通过并联的方式接入到所述主回路中，包括所述检测电路、控制器和电能质量柔性调节模块，其中所述检测电路接入到所述变压器的一次侧和二次侧，以采集电源的相关参数并反馈至所述控制器，以便所述控制器控制执行相应的电源补偿动作，提高负载的电能品质。
30.本实施例的电流补偿单元包括电流源型变换器和第一电磁储能线圈，构成电磁储能的电流补偿模块，其电流补偿电路图如附图3所示，下图中电流源型变换器对ac电网输出电流的幅值和相位，都可以实现四象限控制，且与ac电网之间的有功功率和无功功率交换。
31.本实施例的电压补偿单元包括电压源型变换器、dc斩波器和第二电磁储能线圈，构成电磁储能的电压补偿模块，其电流补偿电路图如附图4所示，下图中斩波器对储能线圈的电流斩波，同时电压型变换器对ac电网输出电压的幅值和相位进行调节，可以实现四象限控制，且与ac电网之间的有功功率和无功功率交换。当市电电压高于负载的给定电压时，电压补偿单元吸收功率，对电压进行负补偿；当市电电压低于负载的给定电压时，电压补偿单元输出功率，对电压进行正补偿。
32.在上述储能补偿结构中，电磁储能系统的主要构成主要包括储能线圈、失能保护、冷却装置、变流器及控制器等组成。构成电磁储能模块的主要组成部分，其结构原理如附图2所示。具体的，变压器的一次侧和二次侧均于控制器电性连接，控制器通过检测电路可以采集相关的输入电源信息，此外，控制器还综合变流器、电磁储能线圈、失能保护和冷却装置的相关信息，以控制电流补偿单元和/或电压补偿单元的电源补偿动作。在需要进行相应的补偿时，所述控制器会向所述变流器发送触发脉冲，从而驱动电流补偿单元和/或电压补偿单元执行电源补偿动作，以对第二负载输出端的输出电源进行有功功率和无功功率补偿。
33.优选的实施方式中，所述电能质量柔性调节配电设备还包括一个自动转换开关电器ats，用于实现电能质量柔性调节配电设备市电模式和自动补偿模式的切换。工作在市电模式下，电能质量柔性调节配电设备以所述第一负载输出端作为负载端，即此时污水处理系统的敏感负荷实际工作于常规的市电环境下，不会对工作电源进行自动补偿和调整。而工作在自动补偿模式时，电能质量柔性调节配电设备以所述第二负载输出端作为负载端，即此时污水处理系统的敏感负荷实际工作于补偿后的电源环境下，通过电能质量柔性调节配电设备对市电电源进行实时检测和自动补偿和调整，从而保证污水处理系统的敏感负荷能够工作在电能质量较好的环境下，减少损耗和电力浪费。
34.参见附图所示，本实施例中，还包括三相平衡度补偿单元，所述三相平衡度补偿单元连接在所述变压器处，具体包括六组附加的电磁调节线圈和三组电压调节线圈。变压器的主线圈和附加线圈分别缠绕在三相铁芯柱上，其中变压器原边a、副边主绕组a、电磁平衡线圈c1、电磁平衡线圈b2和电压调节线圈a3绕制在铁芯t1上；变压器原边b、副边主绕组b、电磁平衡线圈a1、电磁平衡线圈c2和电压调节线圈b3绕制在铁芯t2上；变压器原边c、副边主绕组c、电磁平衡线圈b1、电磁平衡线圈a2和电压调节线圈c3绕制在铁芯t3上，构成三角形的连接方式，充分利用了电磁平衡原理，对电源的三相不平衡进行自动补偿达到平衡，降低三相不平衡度，其结构原理如附图5所示。
35.参见附图所示，在一些实施例中，还设置有小幅补偿单元，所述小幅补偿单元用于电网电压接近额定值，即公用电网不存在电压暂降或暂升时的典型供电电压时，只对电网电压不平衡或负载原因诱发的电压变化进行小幅补偿，以输出电压在额定输出ue
±
1％范围内。本实施例中，小幅补偿单元在电能质量柔性调节配电设备通过旁路开关控制接入到市电线路，其原理图如附图6所示。
36.以上仅就本实用新型较佳的实施例作了说明，但不能理解为是对权利要求的限制。本实用新型不仅局限于以上实施例，其具体结构允许有变化，总之，凡在本实用新型独立权利要求的保护范围内所作的各种变化均在本实用新型的保护范围内。