本發(fā)明涉及一用于提高電網(wǎng)供電質(zhì)量的裝置。

背景技術(shù)：

隨著人們生活水平的提高和家用電器的普及，低壓用戶、特別是住宅用戶的用電量逐年大幅增長(zhǎng)，然而廠礦單位、住宅小區(qū)、商店等配電線路更新改造速度相對(duì)滯后，導(dǎo)致線路末端電壓遠(yuǎn)低于允許范圍，同時(shí)電壓波動(dòng)很大，低壓電網(wǎng)普遍頻繁出現(xiàn)過(guò)負(fù)荷現(xiàn)象，洗衣機(jī)、空調(diào)器、電視機(jī)等非照明負(fù)荷難以正常工作，并對(duì)電器設(shè)備造成巨大危害。同時(shí)，由于新增電氣負(fù)荷大量采用電動(dòng)機(jī)、壓縮機(jī)等旋轉(zhuǎn)設(shè)備和電力電子裝置，對(duì)無(wú)功功率需求很大，并產(chǎn)生大量高次諧波電流，因而導(dǎo)致低壓線路損耗顯著增大，整個(gè)低壓電網(wǎng)的功率因數(shù)低，供電電壓波動(dòng)大，供電合格率低。

解決上述問(wèn)題的最佳方案是，遵從就地補(bǔ)償、就地治理的原則，在低壓配電網(wǎng)上，直接加裝無(wú)功補(bǔ)償、諧波治理及電壓自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置。為低壓電網(wǎng)加裝無(wú)功補(bǔ)償、諧波治理及電壓自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置，可實(shí)時(shí)自動(dòng)調(diào)節(jié)供電電壓，使其穩(wěn)定于標(biāo)準(zhǔn)值，可向用電設(shè)備直接提供無(wú)功，大幅度降低低壓配電網(wǎng)的線路損耗，使無(wú)功就地達(dá)到平衡，提高配電網(wǎng)實(shí)際輸電容量；濾除低壓配電網(wǎng)的用戶設(shè)備產(chǎn)生的諧波電流，消除諧波電流在線路產(chǎn)生的損耗及對(duì)其他用電設(shè)備產(chǎn)生的干擾；提高10/0.4kV變壓器運(yùn)行安全性；大幅度改善由于高壓線路雷擊、瞬間短路、過(guò)負(fù)荷等原因造成的電壓閃變等異常情況，保護(hù)用電設(shè)備的安全。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是設(shè)計(jì)一種供電質(zhì)量?jī)?yōu)化裝置，其具有成本低，可靠性高，維護(hù)方便，可提高電網(wǎng)功率因數(shù)、濾除電網(wǎng)諧波、調(diào)節(jié)并穩(wěn)定電網(wǎng)供電電壓。

本發(fā)明所設(shè)計(jì)的一種供電質(zhì)量?jī)?yōu)化裝置，其包括：

一個(gè)交流電源輸入，包含一號(hào)端口和二號(hào)端口；

一個(gè)單相可逆倍壓電路，用于調(diào)節(jié)交流側(cè)電流及直流電壓；

一個(gè)輸入電抗器，其一端與與所述交流電源輸入的一號(hào)端口聯(lián)接，其另一端與所述單相可逆倍壓電路的交流側(cè)聯(lián)接，用于限制、平滑交流電源電流；

一個(gè)直流濾波電路，其正、負(fù)端分別與所述單相可逆倍壓電路的直流側(cè)連接，其中點(diǎn)與所述交流電源輸入的二號(hào)端口連接，用于實(shí)現(xiàn)電壓濾波功能；

一個(gè)單相逆變電路，其直流側(cè)與所述直流濾波電路的直流側(cè)連接，用于實(shí)現(xiàn)將直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟姡?/p>

一個(gè)變壓器，其原邊的一端與所述單相逆變電路的交流側(cè)連接，其原邊的另一端與所述直流濾波電路的中點(diǎn)連接，所述變壓器副邊的一端與交流電源一號(hào)端口連接，變壓器副邊的另一端作為本發(fā)明裝置的輸出端，所述變壓器用于將所述單相逆變電路的輸出交流電耦合并變壓至副邊繞組；

一個(gè)旁路開(kāi)關(guān)，與所述變壓器的原邊或副邊連接，用于本發(fā)明裝置待機(jī)或故障時(shí)的保護(hù)；

一個(gè)交流電壓傳感器，其輸入端分別與所述交流電源的兩個(gè)端口連接，用于檢測(cè)交流電源的電壓；

一個(gè)直流電壓傳感器電路，其輸入端與所述直流濾波電路連接，用于檢測(cè)直流電壓；

一個(gè)電流傳感器，與所述交流電源的一個(gè)端口聯(lián)結(jié)，用于檢測(cè)交流電源的電流；

一個(gè)控制單元，與所述交流電壓傳感器、直流電壓傳感器電路、電流傳感器聯(lián)接，并采集交流電源電壓、直流電壓、交流電流信號(hào)；所述控制單元還與所述單相可逆倍壓電路、單相逆變電路相聯(lián)接，以控制其工作狀態(tài)；所述控制單元還與所述旁路開(kāi)關(guān)聯(lián)接，控制其的通斷。

上述交流電源輸入，是220V電壓等級(jí)或400V電壓等級(jí)的單相交流電源輸入。

上述單相可逆倍壓電路，是包含有兩只或兩組IGBT等半導(dǎo)體功率開(kāi)關(guān)器件構(gòu)成的一個(gè)橋臂。

上述的直流濾波電路，是包含有兩只或兩組、由電解電容器或薄膜電容器或超級(jí)電容器聯(lián)接成的電路。

上述的單相逆變電路，是包含有兩只或兩組IGBT等半導(dǎo)體功率開(kāi)關(guān)器件構(gòu)成的一個(gè)橋臂。

本發(fā)明所設(shè)計(jì)的一種供電質(zhì)量?jī)?yōu)化裝置，還包括一組并聯(lián)于所述變壓器副邊繞組的低通濾波電路，所述低通濾波電路包含有交流濾波電容器。

上述的控制單元包含有微控制器(CPU)芯片，所述微控制器存儲(chǔ)有可執(zhí)行代碼及數(shù)據(jù)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)所述單相可逆倍壓電路、單相逆變電路、旁路開(kāi)關(guān)的控制。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明供電質(zhì)量?jī)?yōu)化裝置的電氣結(jié)構(gòu)圖。

圖2是本發(fā)明供電質(zhì)量?jī)?yōu)化裝置的一個(gè)實(shí)施例圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，詳細(xì)介紹本發(fā)明供電質(zhì)量?jī)?yōu)化裝置實(shí)施及工作過(guò)程。

如圖1所示，是電質(zhì)量?jī)?yōu)化裝置的電氣結(jié)構(gòu)圖。其中交流電源由一號(hào)端口1及二號(hào)端口2接入，一號(hào)端口經(jīng)過(guò)電感3與單相可逆倍壓電路4的交流側(cè)連接，二號(hào)端口與直流濾波電路5的中點(diǎn)連接，單相可逆倍壓電路4的直流側(cè)與直流濾波電路5的正、負(fù)端連接。輸入交流電經(jīng)單相可逆倍壓電路4調(diào)制后，再經(jīng)直流濾波電路5濾波，變?yōu)橹绷麟姟?/p>

單相逆變電路6的直流側(cè)與直流濾波電路5的正、負(fù)端連接。單相逆變電路6的交流側(cè)連接變壓器8的原邊一端，變壓器8的原邊另一端與直流濾波電路5的中點(diǎn)連接。變壓器8的副邊繞組一段與一號(hào)端口1連接，另一端作為本發(fā)明裝置的輸出端口。單相逆變電路6輸出一個(gè)經(jīng)PWM調(diào)制后的電壓，施加于變壓器8的原邊繞組，該電壓經(jīng)變壓器8變壓后，與一號(hào)端口串聯(lián)連接，從而起到調(diào)整輸出電壓的作用。

變壓器8的副邊繞組同時(shí)并聯(lián)一個(gè)旁路開(kāi)關(guān)7，作為故障及檢修時(shí)的旁路通路。

控制單元11與單相可逆倍壓電路4及單相逆變電路6連接，用于控制其中半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件的通、斷狀態(tài)，同時(shí)檢測(cè)其工作正常與否。

控制單元11同時(shí)與交流電壓傳感器10、直流電壓傳感器電路12、電流傳感器9連接，用于檢測(cè)本發(fā)明裝置的輸入交流電源電壓、電流及直流濾波電路5的電壓。

圖2是本發(fā)明供電質(zhì)量?jī)?yōu)化裝置的一個(gè)實(shí)施例圖，其交流電源出入可接入220V交流電，其中單相可逆倍壓電路4由兩只串聯(lián)的IGBT單相橋14組成，其交流側(cè)與輸入交流電的一號(hào)端口連接，而單相逆變電路6由兩只串聯(lián)的IGBT單相橋15構(gòu)成，其交流側(cè)與變壓器原邊連接。

低通濾波電路16與旁路開(kāi)關(guān)7并聯(lián)，用于濾除變壓器副邊的高頻脈動(dòng)電流。

本發(fā)明所設(shè)計(jì)的一種供電質(zhì)量?jī)?yōu)化裝置，其工作過(guò)程通過(guò)以下步驟實(shí)現(xiàn)：

由控制單元11通過(guò)交流電壓傳感器10及電流傳感器9采集交流電源電壓及電流，根據(jù)所采集的電壓、電流的相位差計(jì)算出實(shí)測(cè)功率因數(shù)，將上述計(jì)算得到的實(shí)測(cè)功率因數(shù)與設(shè)定的理想功率因數(shù)值進(jìn)行對(duì)比，當(dāng)實(shí)測(cè)功率因數(shù)與理想功率因數(shù)值有偏差時(shí)，通過(guò)控制單元6實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)向單相可逆倍壓電路4發(fā)送的pwm脈沖占空比，從而調(diào)節(jié)交流電源輸入的無(wú)功電流的大小，使上述偏差減小，達(dá)到穩(wěn)定功率因數(shù)的目的。

控制單元11通過(guò)直流電壓傳感器電路采集直流濾波電路的直流電壓，并與設(shè)定的理想直流電壓進(jìn)行對(duì)比，當(dāng)實(shí)測(cè)直流電壓與理想直流電壓值有偏差時(shí)，通過(guò)控制單元11實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)向單相可逆倍壓電路4發(fā)送的pwm脈沖占空比，從而調(diào)節(jié)交流側(cè)有功電流的大小，使上述偏差減小，達(dá)到穩(wěn)定直流電壓的目的；

控制單元11根據(jù)采集得到的實(shí)測(cè)交流電源電壓值，與所設(shè)定的理想交流電壓值對(duì)比，當(dāng)實(shí)測(cè)的交流電源電壓值與理想交流電壓值有偏差時(shí)，通過(guò)控制單元11實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)向單相逆變電路6發(fā)送的pwm脈沖占空比，從而調(diào)節(jié)單相逆變電路6的交流側(cè)電壓，進(jìn)而調(diào)節(jié)變壓器8副邊繞組電壓，該副邊繞組電壓與交流電源輸入的電壓疊加后，形成一個(gè)總的輸出電壓，從而達(dá)到調(diào)節(jié)輸出電壓的目的；

控制單元11根據(jù)所述采集到的電流值，計(jì)算出諧波電流，通過(guò)控制單元11實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)向所述單相可逆倍壓電路4發(fā)送的pwm脈沖占空比，從而調(diào)節(jié)單相可逆倍壓電路4的交流側(cè)電流，使其產(chǎn)生一個(gè)與上述計(jì)算出的諧波電流符號(hào)相反的電流，以實(shí)現(xiàn)消除交流電源輸入諧波電流的目的。