侧电感1023和出口侧电感1024 ;三个所述电容支路1021为Y型连接；三个所述 电容支路1021与三个所述谐振吸收支路1022分别并联连接；所述网口侧电感1023和出口 侧电感1024分别与所述电容支路串1021联连接。
[0029] 所述电容支路1021包括电容和电容电阻；所述电容和电容电阻串联连接；所述Y 型连接的连接节点位于电容电阻一侧。
[0030] 所述谐振吸收支路1022包括电感和电感电阻；所述电感电阻与所述电感串联连 接。
[0031] 如图4所示，是逆变器结构示意图。包括三相功率单元1031和两个直流侧电压支 撑电容1032 ;、两个所述直流侧电压支撑电容1032串联连接；所述三相功率单元1031与 两个所述直流侧电压支撑电容1032并联连接。逆变器的出口对应接LCL滤波器的网侧电 感。
[0032] 如图5所示，^表示配电变压器低压出□侧的电压，负载为三相不平衡负载，同时 产生谐波、消耗无功，三相电流平衡装置并联在线路上。通过基于瞬时无功功率理论的电 流检测算法，计算出负载电流紅中的不平衡分量，将其作为三相电流平衡装置的电流指令 i。*，通过基于瞬时无功功率理论的电流检测算法法让三相电流平衡装置侧的电流 即可实现电网侧电流is三相平衡。
[0033] 控制电路即中央控制器，包括指令电流运算电路和电流跟踪控制电路。指令电流 运算电路的核心是计算负载电流k中的不平衡分量、无功分量和谐波分量，将其作为装置 的电流指令i。* ;电流跟踪控制电路的核心是电流控制器，控制装置输出电流i。快速、准确 跟踪其指令电流i。*，其输出是一系列PWM信号。
[0034] 驱动电路的功能是将电流跟踪控制电路产生的PWM信号进行放大，并将控制电路 (弱电部分）与主电路(强电部分）进行隔离，驱动电路输出的PWM脉冲即可驱动主电路中的 IGBT，产生相应的补偿电流i。送入电网以消除不平衡。
[0035] dq坐标变换矩阵和其反变换矩阵分别如下式所示：
如图6所示，指令电流的运算以瞬时无功功率理论为基础，对负载电流进行采样，通过 一定的坐标变化，获得最终的补偿电流指令。
[0036] 将A相电网电压通过锁相环（PLL)，获得时间变量（cot)的相关信息，即三相abc 坐标系中旋转电压矢量的位置。将检测到的三相负载电流iLa、iLb、iLc从三相abc坐标系 转换到以电网相电压基波角频率（《)同步旋转的两相dq坐标系中，该两相dq坐标系中的 d轴定向为电压矢量方向，因此，变换到d轴的电流分量id即为有功电流分量，变换到q轴 的分量iq即为无功电流分量，i〇为零序电流分量。三相abc坐标系的第n次正序分量经 过坐标变换后，在两相dq同步旋转坐标系中将变为第（n-1)次分量；而三相abc坐标系的 第n次负序分量经过坐标变换后，在两相dq同步旋转坐标系中将变为第（n+1)次分量。这 样，所有分量中只有基波正序分量在同步坐标系中成为直流量，而其他分量仍然为交流量； 对于直流量可以通过低通滤波器（LPF)将其提取出来。对于d轴分量的直流分量g，代表 基波有功电流分量，将g(d轴指令)、0 (q轴指令)、0 (零轴指令）从两相dq坐标系变换到 三相abc坐标系得到三相基波有功电流iaf、ibf、icf，即电网侧仅希望的电流分量。根据 电路KCL定律，将负载电流与所希望的电网侧电流相减，即得装置需要发出的补偿电流。
[0037] 如图7所示，中央控制器的电流跟踪控制采用三角载波控制。其控制原理是将装 置的实际补偿电流A与指令电流i；进行比较，将其偏差Ai送入电流环控制器，得到调制 波信号，将调制信号与三角载波进行实时比较，生成PWM信号。将此PWM信号经过驱动电路 放大后，即可驱动三相桥式电路中的IGBT，三相桥式电路输出相应的电压波形，该电压与电 网电压的差值作用在输出电抗器上，即可产生需要的补偿电流波形。
[0038] 如图8所示，是直流侧电压的控制原理图。由于装置必须从系统中吸收有功能量 来维持电容电压的稳定，所以装置发出的补偿电流中就必须包含有功电流成分。将直流侧 电压指令值Udc*与直流侧电压值Udc相比较，将偏差AUdc送入电压控制器进行调节，电 压控制器的输出Aid即为稳压的有功分量，加入到图1所示的g中，使装置的补偿电流指 令中含有稳压所需的有功电流成分，以维持三相桥式电路直流侧电压的恒定。
[0039] 如图9所示，通过调节装置零线电流的方法来调节直流侧电压支撑电容1032的电 压。其中，仏 。1和〖一分别表示装置直流侧上、下两个电容的电压值，将其差值送入电压控制 器，得到Ai。，将它均分为三份后叠加到图5中的零轴指令中去，从而使得在装置的零线电 流指令中出现直流分量，以维持直流侧电压支撑电容1032的电压的电压均衡。
[0040] 配电变压器三相电流动态平衡装置采用电流检测装置对全时段对低压供电线路 的三相负荷电流进行实时监测，能够全面反映负荷情况，及时精准的将电流情况反馈给中 央控制器，使得中央控制器能够实时、动态、精准地调整三相负荷电流，大大提高了动态电 流调整的准确性；采用模块化设计，构成冗余系统，能够根据使用情况增减投运模块，从而 提高了装置的可靠性，降低了产品功耗，节约能源，提高了装置的扩展性，有较高的推广应 用价值和社会经济效益。
【主权项】
1. 一种配电变压器三相电流动态平衡装置，包括若干模块单元、电流采集单元、远程通 讯单元和人机交互单元，其特征在于，所述模块单元并联于电网公共连接点； 所述模块单元包括LCL滤波器、逆变器、驱动电路、强制风冷散热器和中央控制器； 所述LCL滤波器与电网相连； 所述中央控制器、驱动电路、逆变器和LCL滤波器依次连接； 所述中央控制器设有电压检测装置； 所述电压检测装置与逆变器连接； 所述电流采集单元与电网之间连接设有电流检测装置， 所述远程通讯单元和人机交互单元分别与中央控制器相连。2. 根据权利要求1所述的一种配电变压器三相电流动态平衡装置，其特征在于，所述 LCL滤波器包括三个电容支路、三个谐振吸收支路、网侧电感和出口侧电感； 三个所述电容支路为Y型连接； 三个所述电容支路与三个所述谐振吸收支路分别并联连接； 所述网口侧电感和出口侧电感分别与所述电容支路串联连接。3. 根据权利要求2所述的一种配电变压器三相电流动态平衡装置，其特征在于，所述 电容支路包括电容和电容电阻； 所述电容和电容电阻串联连接； 所述Y型连接的连接节点位于电容电阻一侧。4. 根据权利要求2所述的一种配电变压器三相电流动态平衡装置，其特征在于，所述 谐振吸收支路包括电感和电感电阻； 所述电感电阻与所述电感串联连接。5. 根据权利要求1所述的一种配电变压器三相电流动态平衡装置，其特征在于，所述 中央控制器包括DSP模块和FDGA模块； 所述DSP模块和FDGA模块相互连接实现相互之间的通讯。6. 根据权利要求3所述的一种配电变压器三相电流动态平衡装置，其特征在于，所述 DSP模块上有RS485通讯接口； 所述RS485通讯接口与远程通讯单元连接，实现相互通讯。7. 根据权利要求3所述的一种配电变压器三相电流动态平衡装置，其特征在于，所述 人机交互单元设置有RS485通讯接口，通过远程通讯单元与DSP模块实现通讯。8. 根据权利要求3所述的一种配电变压器三相电流动态平衡装置，其特征在于，所述 逆变器包括三相功率单元和两个直流侧电压支撑电容； 两个所述直流侧电压支撑电容串联连接； 所述三相功率单元与两个所述直流侧电压支撑电容并联连接。9. 根据权利要求3所述的一种配电变压器三相电流动态平衡装置，其特征在于，所述 强制风冷散热器与中央控制器连接。10. 根据权利要求3所述的一种配电变压器三相电流动态平衡装置的工作方法，其特 征在于，按如下步骤工作： 1) 电流检测装置检测到负载侧电网不平衡分量； 2) 电流检测装置通过电流采集单元将不平衡分量传送到中央控制器； 3) 中央控制器计算出指令电流分量； 4) 模块单元根据指令电流分量产生幅值相同方向相反的补偿分量； 5) 补偿分量经LCL滤波器滤波后输入电网； 6) 补偿分量与不平衡分量相互抵消，消除负载侧电网电流。
【专利摘要】一种配电变压器三相电流动态平衡装置及其工作方法。涉及一种中低压电流平衡装置，尤其涉及一种三相电流动态平衡装置。自动化实现对低压供电网络进行平衡，扩展性强、可靠性高、动态补偿精度高。包括模块单元、电流采集单元、远程通讯单元和人机交互单元。模块单元并联于电网公共连接点；模块单元包括LCL滤波器、逆变器、驱动电路和中央控制器。中央控制器、驱动电路、逆变器和LCL滤波器依次连接。实时监测，实时全面反映负荷情况，及时精准的将电流情况反馈给中央控制器，中央控制器能够实时、动态、精准地调整三相负荷电流，提高动态电流调整的准确性；灵活增减投运模块，降低了产品功耗，节约能源。
【IPC分类】H02J3/26
【公开号】CN105071420
【申请号】CN201510541795
【发明人】吴志坚, 王靓, 李培培, 沈飞, 陈国宇, 缪凯, 汤永进
【申请人】江苏省电力公司扬州供电公司, 国家电网公司
【公开日】2015年11月18日
【申请日】2015年8月28日