一种具有改善电能质量功能的智能电表系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于智能电表技术领域，具体涉及一种具有改善电能质量功能的智能电表 系统。
【背景技术】
[0002] 自2001年美国提出智能电网的概念以来，智能电网已经成为了电力行业的发展 趋势。智能电网的发展要求完善对电能质量的控制，而智能电表又是智能电网系统建设的 重要环节。现有的智能电表主要实现的是电能计量、阶梯电价、结算电费的功能，部分能够 进行电能质量检测，而将改善电能质量与智能电表这两大智能电网建设的元素相结合的研 宄项目目前尚未见成熟。
[0003] 随着科技的发展，各种种类繁多的家用电器源源不断地进入家庭，使每家每户的 用电负荷不断增加。类似空调、电冰箱、电烤箱、微波炉等家用电器往往包含不可控的整流 电路和大容量滤波电容等非线性电路，使得大量的谐波流入电网，降低了电能的生产、传输 和利用效率，同时大大降低了电气设备的寿命。一些包含变压器、电动机等的家用设备运行 时需要无功功率。如果不采取无功补偿措施，则会增大线路损耗，引起电压偏差，对电网系 统造成非常严重的影响。目前对电网的治理主要集中在三相侧，如变电站、配电所，使得电 网方面不管是补偿容量、设备体积、人员分配都消耗了大量的社会资源，且不够灵活。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种具有改善电能质量功能的智能电表系统，解决了现有技 术中存在的电网供电中补偿容量、设备体积、人员分配消耗了大量的社会资源，且供电不够 灵活的问题。
[0005] 本发明所采用的技术方案是，一种具有改善电能质量功能的智能电表系统，包括 连接在网侧单相交流电源和负载之间的智能电表本体。
[0006] 本发明的特点还在于，
[0007] 智能电表本体的结构为：包括控制系统，控制系统还与投切电容器、单相电压源型 变流器连接，单相电压源型变流器与网侧单相交流电源之间的火线和零线之间还连接有电 压传感器A，投切电容器与负载之间的火线上还连接有电流传感器A。
[0008] 投切电容器具体结构为：包括分别连接于网侧单相交流电源的火线和零线之间的 三组开关电路，每组开关电路由继电器和电容串联组成，继电器连接至火线上，电容连接至 零线上。
[0009] 单相电压源型变流器的具体结构为：包括连接在火线上的绝缘栅门极晶体管A， 绝缘栅门极晶体管A的发射极与火线连接，绝缘栅门极晶体管A的发射极与火线之间还依 次连接有电感L、电流传感器B和电流传感器C，绝缘栅门极晶体管A的发射极还与绝缘栅 门极晶体管B的集电极连接，绝缘栅门极晶体管B发射极与绝缘栅门极晶体管D的发射极、 绝缘栅门极晶体管C的集电极和绝缘栅门极晶体管A的集电极连接，绝缘栅门极晶体管C 的发射极与绝缘栅门极晶体管D的集电极连接，绝缘栅门极晶体管C的发射极还与零线连 接，绝缘栅门极晶体管C的集电极和绝缘栅门极晶体管B的发射极之间还连接有电容C0,电 容C0的上还并联有电压传感器B。
[0010] 控制系统具体结构为：包括DSP芯片，DSP芯片分别与液晶显示屏和继电器连接， DSP芯片还与绝缘栅门极晶体管A、绝缘栅门极晶体管B、绝缘栅门极晶体管C、绝缘栅门极 晶体管D的门极均连接。
[0011] 本发明的有益效果是，一种具有改善电能质量功能的智能电表系统，投切电容器 的作用在于增大系统容量的同时降低了单相电压源变流器的容量，降低了器件的耐压等 级，减小了成本。
【附图说明】
[0012] 图1是本发明一种具有改善电能质量功能的智能电表系统的结构示意图；
[0013] 图2是本发明一种具有改善电能质量功能的智能电表系统的控制系统结构示意 图；
[0014] 图3为本发明一种具有改善电能质量功能的智能电表系统的单相电压源型变流 器控制框图；
[0015] 图4为本发明一种具有改善电能质量功能的智能电表系统的基于时域的电流检 测算法框图。
[0016] 图中，1.网侧单相交流电源，2.智能电表本体，3.负载，4.投切电容器，5.单相电 压源型变流器，6.控制系统，7.绝缘栅门极晶体管A，8.绝缘栅门极晶体管B，9.绝缘栅门 极晶体管C，10.绝缘栅门极晶体管D，11. DSP芯片，12.电压传感器B，13.电压传感器A， 14.电流传感器B，15.电流传感器A，16.开关电路，17.继电器，18.液晶显示屏，19.电流 传感器C。
【具体实施方式】
[0017] 下面结合附图和【具体实施方式】对本发明进行详细说明。
[0018] 本发明结合改善电能质量的技术领域和传统智能电表的概念，提出的智能电表采 用静止无功发生器（Static Var Generator，SVG)与有源滤波器（Active Power Filter， APF)相结合的方式，具有补偿无功以及抑制谐波功能，不仅可以实现电能计量、结算电费的 功能，还可以实时进行动态无功补偿和谐波治理，旨在分担电网压力。
[0019] 本发明一种具有改善电能质量功能的智能电表系统，结构示意图如图1所示，包 括连接在网侧单相交流电源1和负载3之间的智能电表本体2,智能电表本体2的结构为： 包括控制系统6,控制系统6还与投切电容器4、单相电压源型变流器5连接，单相电压源型 变流器5与网侧单相交流电源1之间的火线和零线之间还连接有电压传感器A13,投切电 容器4与负载3之间的火线上还连接有电流传感器A15,投切电容器4具体结构为：包括分 别连接于网侧单相交流电源1的火线和零线之间的三组开关电路16,每组开关电路16由 继电器17和电容C1串联组成，继电器17连接至火线上，电容C1连接至零线上，单相电压 源型变流器5的具体结构为：包括连接在火线上的绝缘栅门极晶体管A7,绝缘栅门极晶体 管A7的发射极与火线连接，绝缘栅门极晶体管A7的发射极与火线之间还依次连接有电感 L、电流传感器B14和电流传感器C19,绝缘栅门极晶体管A7的发射极还与绝缘栅门极晶体 管B8的集电极连接，绝缘栅门极晶体管B8发射极与绝缘栅门极晶体管D10的发射极、绝缘 栅门极晶体管C9的集电极和绝缘栅门极晶体管A7的集电极连接，绝缘栅门极晶体管C9的 发射极与绝缘栅门极晶体管D10的集电极连接，绝缘栅门极晶体管C9的发射极还与零线连 接，绝缘栅门极晶体管C9的集电极和绝缘栅门极晶体管B8的发射极之间还连接有电容C0， 电容C0的上还并联有电压传感器B12,如图2所示，控制系统6具体结构为：包括DSP芯片 11，DSP芯片11分别与液晶显示屏18和继电器17连接，DSP芯片11还与绝缘栅门极晶体 管A7、绝缘栅门极晶体管B8、绝缘栅门极晶体管C9、绝缘栅门极晶体管D10的门极均连接。
[0020] 本发明一种具有改善电能质量功能的智能电表系统，当需要负载3所产生的基波 无功和3、5、7次谐波电流时，控制系统6检测出负