一种供电质量优化装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一用于提高电网供电质量的装置。针对配网供电线路末端电压远低于允许范围，同时电压波动很大，低压电网普遍频繁出现过负荷现象，导致低压线路损耗显著增大，整个低压电网的功率因数低，供电电压波动大，供电合格率低，并对电器设备造成巨大危害。为低压电网加装供电质量优化装置，可实时自动调节供电电压，使其稳定于标准值，可向用电设备直接提供无功，大幅度降低低压配电网的线路损耗，使无功就地达到平衡，提高配电网实际输电容量，消除谐波电流在线路产生的损耗及对其他用电设备产生的干扰。

【技术实现步骤摘要】
一种供电质量优化装置
本技术涉及一用于提高电网供电质量的装置。
技术介绍
随着人们生活水平的提高和家用电器的普及，低压用户、特别是住宅用户的用电量逐年大幅增长，然而厂矿单位、住宅小区、商店等配电线路更新改造速度相对滞后，导致线路末端电压远低于允许范围，同时电压波动很大，低压电网普遍频繁出现过负荷现象，洗衣机、空调器、电视机等非照明负荷难以正常工作，并对电器设备造成巨大危害。同时，由于新增电气负荷大量采用电动机、压缩机等旋转设备和电力电子装置，对无功功率需求很大，并产生大量高次谐波电流，因而导致低压线路损耗显著增大，整个低压电网的功率因数低，供电电压波动大，供电合格率低。解决上述问题的最佳方案是，遵从就地补偿、就地治理的原则，在低压配电网上，直接加装无功补偿、谐波治理及电压自动调节装置。为低压电网加装无功补偿、谐波治理及电压自动调节装置，可实时自动调节供电电压，使其稳定于标准值，可向用电设备直接提供无功，大幅度降低低压配电网的线路损耗，使无功就地达到平衡，提高配电网实际输电容量；滤除低压配电网的用户设备产生的谐波电流，消除谐波电流在线路产生的损耗及对其他用电设备产生的干扰；提高10/0.4kV变压器运行安全性；大幅度改善由于高压线路雷击、瞬间短路、过负荷等原因造成的电压闪变等异常情况，保护用电设备的安全。
技术实现思路
本技术的目的是设计一种供电质量优化装置，其具有成本低，可靠性高，维护方便，可提高电网功率因数、滤除电网谐波、调节并稳定电网供电电压。本技术所设计的一种供电质量优化装置，其包括：一个交流电源输入，包含一号端口和二号端口；一个变压器，所述变压器副边的一端与交流电源一号端口连接，变压器副边的另一端作为本技术装置的输出端；一个单相可逆倍压电路，用于调节交流侧电流及直流电压；一个输入电抗器，其一端与与所述交流电源输出端口连接，其另一端与所述单相可逆倍压电路的交流侧联接，用于限制、平滑交流电源电流；一个直流滤波电路，其正、负端分别与所述单相可逆倍压电路的直流侧连接，其中点与所述交流电源的二号端口及所述变压器原边的一端连接，用于实现电压滤波功能；一个单相逆变电路，其直流侧与所述直流滤波电路的直流侧连接，用于实现将直流电转变为交流电，其交流侧与所述变压器原边的一端连接，从而将所述单相逆变电路的输出交流电耦合并变压至副边绕组；一个旁路开关，与所述变压器的原边或副边连接，用于本技术装置待机或故障时的保护；一个交流电压传感器，其输入端分别与所述交流电源的两个端口连接，用于检测交流电源的电压；一个直流电压传感器电路，其输入端与所述直流滤波电路连接，用于检测直流电压；一个电流传感器，与所述交流电源的一个输入端口连接，或者与本装置的输出端连接，用于检测交流电源或本装置输出端的电流；一个控制单元，与所述交流电压传感器、直流电压传感器电路、电流传感器连接，并采集交流电源电压、直流电压、交流电流信号；所述控制单元还与所述单相可逆倍压电路、单相逆变电路相连接，以控制其工作状态；所述控制单元还与所述旁路开关联接，控制其的通断。上述交流电源输入，是220V电压等级或400V电压等级的单相交流电源输入。上述单相可逆倍压电路，是包含有两只或两组IGBT等半导体功率开关器件构成的一个桥臂。上述的直流滤波电路，是包含有两只或两组、由电解电容器或薄膜电容器或超级电容器联接成的电路。上述的单相逆变电路，是包含有两只或两组IGBT等半导体功率开关器件构成的一个桥臂。本技术所设计的一种供电质量优化装置，还包括一组并联于所述变压器副边绕组的低通滤波电路，所述低通滤波电路包含有交流滤波电容器。上述的控制单元包含有微控制器(CPU)芯片，所述微控制器存储有可执行代码及数据，可实现对所述单相可逆倍压电路、单相逆变电路、旁路开关的控制。控制单元可以由PLC(可编程逻辑控制器)、单板机或通用嵌入式系统构成，具备模拟信号数字信号输入输出功能的这类产品都可实现本专利技术控制单元的功能。本技术所述的旁路开关，是由接触器、或者断路器、或者可控硅构成的。本专利技术中的单相可逆倍压电路可调节交流侧电流，通过控制单元控制，可使其输出超前或滞后于交流输入电压的电流，从而对输入供电的功率因数进行修正，达到较高的功率因数。同时，如果输入供电中含有高次谐波电流，通过控制单元控制，使其输出一个反向的高次谐波，从而抵消供电含有的高次谐波电流，达到滤除电网谐波的功能。本专利技术的变压器输出电压与交流输入电压叠加，通过控制单相逆变电路的输出电压，就可以调节变压器输出电压，从而调节总的输出电压，达到稳定输出电压的功能。由于本装置的输出是与输入电压叠加，其输出功率只是负担输入电压与最终输出电压差额的部分，因此不需要和供电负载一样的容量，因而具有容量小、体积小，造价低的优点。不同于传统电动调压器、投切变压器绕组、或有载调压的稳压方式，本专利技术的装置不通过机械旋转或投切装置进行调压，因此不存在机械磨损等问题，可靠性高，寿命长，且维护更简单，同时，没有这些机械装置，也减低了造价。附图说明图1是本技术供电质量优化装置的电气结构图。图2是本技术供电质量优化装置的一个实施例图。具体实施方式下面结合附图，详细介绍本技术供电质量优化装置实施及工作过程。如图1所示，是供电质量优化装置的电气结构图。其中交流电源由一号端口1及二号端口2接入，一号端口与变压器8的副边绕组的一端口连接，变压器8副边绕组的另一端口作为本技术装置的输出端口。电抗器3与单相可逆倍压电路4的交流侧连接，二号端口与直流滤波电路5的中点连接，单相可逆倍压电路4的直流侧与直流滤波电路5的正、负端连接。输入交流电经单相可逆倍压电路4调制后，再经直流滤波电路5滤波，变为直流电。其中，直流滤波电路5中的电容容量及电压可以视装置容量及工作电压选择，其电容电压不应低于供电电压，电容应有足够大的容量，以保持直流电压纹波比例不超过20％。其中电抗器3用于限制、平滑交流电源电流，其电感值越大，电流纹波越小，单造价越高，综合情况下，其值的选择应使输入电流纹波电流比例不超过50％。单相逆变电路6的直流侧与直流滤波电路5的正、负端连接。单相逆变电路6的交流侧连接变压器8的原边一端，变压器8的原边另一端与直流滤波电路5的中点连接。单相逆变电路6输出一个经PWM调制后的电压，施加于变压器8的原边绕组，该电压经变压器8变压后，与一号端口串联连接，从而起到调整输出电压的作用。变压器8的副边绕组同时并联一个旁路开关7，作为故障及检修时的旁路通路。控制单元11与单相可逆倍压电路4及单相逆变电路6连接，用于控制其中半导体开关器件的通、断状态，同时检测其工作正常与否。控制单元11同时与交流电压传感器10、直流电压传感器电路12、电流传感器9连接，用于检测本技术装置的输入交流电源电压、电流及直流滤波电路5的电压。图2是本技术供电质量优化装置的一个实施例图，其交流电源出入可接入220V交流电，其中单相可逆倍压电路4由两只串联的IGBT单相桥14组成，其交流侧与输出端口连接，而单相逆变电路6由两只串联的IGBT单相桥15构成，其交流侧与变压器原边连接。低通滤波电路16与旁路开关7并联，用于滤除变压器副边的高频脉动电流，其中电容值越大，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种供电质量优化装置，其特征在于：其包括：一个交流电源输入，包含一号端口和二号端口；一个变压器，所述变压器副边的一端与交流电源一号端口连接，变压器副边的另一端作为本装置的输出端；一个单相可逆倍压电路，用于调节交流侧电流及直流电压；一个输入电抗器，其一端与与所述交流电源输出端口联接，其另一端与所述单相可逆倍压电路的交流侧连接，用于限制、平滑交流电源电流；一个直流滤波电路，其正、负端分别与所述单相可逆倍压电路的直流侧连接，其中点与所述交流电源的二号端口及所述变压器原边的一端连接，用于实现电压滤波功能；一个单相逆变电路，其直流侧与所述直流滤波电路的直流侧连接，用于实现将直流电转变为交流电，其交流侧与所述变压器原边的一端连接，从而将所述单相逆变电路的输出交流电耦合并变压至副边绕组；一个旁路开关，与所述变压器的原边或副边连接，用于本装置待机或故障时的保护；一个交流电压传感器，其输入端分别与所述交流电源的两个端口连接，用于检测交流电源的电压；一个直流电压传感器电路，其输入端与所述直流滤波电路连接，用于检测直流电压；一个电流传感器，与所述交流电源的一个输入端口连接，或者与本装置的输出端连接，用于检测交流电源或本装置输出端的电流；一个控制单元，与所述交流电压传感器、直流电压传感器电路、电流传感器连接，并采集交流电源电压、直流电压、交流电流信号；所述控制单元还与所述单相可逆倍压电路、单相逆变电路相连接，以控制其工作状态；所述控制单元还与所述旁路开关连接，控制其的通断。...

【技术特征摘要】
1.一种供电质量优化装置，其特征在于：其包括：一个交流电源输入，包含一号端口和二号端口；一个变压器，所述变压器副边的一端与交流电源一号端口连接，变压器副边的另一端作为本装置的输出端；一个单相可逆倍压电路，用于调节交流侧电流及直流电压；一个输入电抗器，其一端与与所述交流电源输出端口联接，其另一端与所述单相可逆倍压电路的交流侧连接，用于限制、平滑交流电源电流；一个直流滤波电路，其正、负端分别与所述单相可逆倍压电路的直流侧连接，其中点与所述交流电源的二号端口及所述变压器原边的一端连接，用于实现电压滤波功能；一个单相逆变电路，其直流侧与所述直流滤波电路的直流侧连接，用于实现将直流电转变为交流电，其交流侧与所述变压器原边的一端连接，从而将所述单相逆变电路的输出交流电耦合并变压至副边绕组；一个旁路开关，与所述变压器的原边或副边连接，用于本装置待机或故障时的保护；一个交流电压传感器，其输入端分别与所述交流电源的两个端口连接，用于检测交流电源的电压；一个直流电压传感器电路，其输入端与所述直流滤波电路连接，用于检测直流电压；一个电流传感器，与所述交流电源的一个输入端口连接，或者与本装置的输出端连接，用于检测交流电源或本装置输出端的电流；一个控制单元，与所述交流电压传感器、直流电压传感器电路、电流传感器连接，并采集交流电源电压、直流电压、交流电流信号；所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张东胜，
申请(专利权)人：新能动力北京电气科技有限公司，
类型：新型
国别省市：北京,11