一种不平衡负载补偿装置和补偿方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及微电网及电力低压配网中的补偿装置和方法，具体为一种不平衡负载补偿装置和补偿方法，利用该补偿装置的补偿方法通过数字信号对电网电压电流实时采集，将实时采集到的电网电压电流信号进行必要的滤波处理之后，将实时采集到的电流信号送入三二坐标转换系统转换到dq0坐标系下并对电流进行补偿计算，将计算得到的占空比值返回到abc坐标系下进行实时的补偿，并对零线电流用专门的第四桥臂进行单独处理，从而达到实时补偿不平衡负载的目的。在完成不平衡负载补偿的同时，还可以对电网电压电流以及IGBT实时电流进行监测和保护，并对实时采集回来的信号进行存贮和处理。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力低压配网中的补偿装置和方法，具体为。
技术介绍
在我国现有的传统的三相四线制配电变压器接线系统中，由于低压单相负荷不能人工完全均分，分配的负荷实际运行率不同等各种原因，而造成三相负荷不平衡现象是不可避免的。而这种三相负荷不平衡现象将必然导致损耗增加、用电效率下降、零序电流增力口、缩短设备的使用寿命，严重时将导致电力设备不能正常工作。 对变压器的危害:三相负荷不平衡将使得变压器处于不对称运行状态，从而造成变压器的损耗增大。根据变压器运行规程规定，在运行中的变压器中性线电流不能超过变压器低压侧额定电流的25%。此外，三相负荷不平衡会造成变压器零序电流过大，部分金属件升温增加，甚至导致变压器烧毁。中性线和中性点电压问题:中性线零序电流过大，引起中性线烧毁，造成中性点电压偏移过大等问题。对用电设备的危害:三相负荷不平衡将使得电动机中逆扭矩增加，从而导致电动机升温，效率下降，能耗增加等现象。因此三相负荷的不平衡会导致用电设备使用寿命缩短，加速设备部件更换频率，增加设备维护成本。目前市场上补偿效果最好的分相无功补偿装置对负荷进行补偿，也只能将系统中的无功电流部分补掉，而对于不对称的有功电流部分却无能为力，有时无功补偿后却使电流的不平衡度有可能更大，因此电业供电部门只能采用人工分线的方式进行负荷调整。 由上述可知，用电系统的三相负荷不平衡对变压器、电气设备以及用电系统的危害和影响是十分严重的，尤其是对电力能源的充分有效利用构成极大的障碍。在电力供应紧缺的今天，解决用电系统的三相不平衡问题已经是迫在眉睫的任务了。 【专利技术内容】 本专利技术为了解决电网三相负荷不平衡不能被有效解决的问题，提供了。 本专利技术是采用如下的技术方案实现的:一种不平衡负载补偿装置，包括桥臂由两个串联的IGBT构成的三相四桥臂全桥逆变电路、霍尔电压传感器、霍尔电流传感器、其内写有锁相环程序的数字信号处理器DSP和PWM驱动模块，数字信号处理器DSP内包括比例积分控制器，三相四桥臂全桥逆变电路的输入端通过电感和三相四线电网连接，三相四桥臂全桥逆变电路的输出端连接有直流侧电容且和数字信号处理器DSP的直流电压输入端连接，霍尔电压传感器和霍尔电流传感器的原边都和三相四线电网连接，霍尔电压传感器和霍尔电流传感器的副边和滤波电路的输入端连接，滤波电路的输出端和数字信号处理器DSP的输入端连接，数字信号处理器DSP的输出端和PWM驱动模块的输出端连接，PWM驱动模块的输出端和IGBT的控制端连接。 利用上述的补偿装置的补偿方法，包括以下步骤: 51:霍尔电压传感器和霍尔电流传感器实时采样三相四线电网的相电压、相电流和中线电流，并将采样的相电压、相电流和中线电流输入到滤波电路进行滤波处理；52:滤波后的相电压、相电流和中线电流输入数字信号处理器DSP中，数字信号处理器DSP内的锁相环程序根据相电压产生参考相位；53:滤波后的相电流在数字信号处理器DSP内经过3/2坐标变换系并根据参考相位转化为d、q旋转坐标系下的电流Id、Iq,中线电流经过采样后得到电流In ；54:数字信号处理器DSP将预先设定的直流电压参考值和由三相四桥臂全桥逆变电路输入实际直流电压值相减得到直流电压差值AU，直流电压差值AU经过比例积分控制器得到d轴电流目标参考值；55:所得的电流Id与d轴目标参考值相减得到d轴待补偿的量，电流Iq与q轴目标参考值相减得到q轴待补偿的量，电流In和O轴目标参考值相减得到O轴待补偿的量，q轴目标参考值和O轴目标参考值都设为零；56:将待补偿量分别送入比例积分控制器内，比例积分控制器得到d轴、q轴和O轴的占空比值DcUDq和DO ；57:将上述的占空比值Dd、Dq送入2/3转换坐标系得到三相坐标系下各自的占空比Da、Db、Dc并将之和DO送到各自对应的IGBT，控制IGBT开通和关断；58:三相四桥臂全桥逆变电路的直流侧电压由占空比Da、Db、Dc和DO维持恒定，三相四桥臂全桥逆变电路交流侧则输出补偿电流补偿到三相四线电网中，使得三相四线电网的负荷平衡。 传统的补偿方法侧重电网的谐波处理，而本装置可以输出补偿电流给电网，使得电网的负荷平衡，且装置的可调整的不平衡度范围较大，利用该装置补偿方法简单，无需计算q轴和O轴目标参考值，因此运算速度较快，对装置硬件要求低，动态补偿效果好，可实现大不平衡负载条件下的连续动态补偿。 【附图说明】 图1为补偿装置的结构示意图。 图2为补偿方法的流程图。 图3为电网负荷不平衡时的电流波形图。 图4为补偿装置进行补偿后的电网电流波形图。 图5为补偿装置的控制算法图。 【具体实施方式】 一种不平衡负载补偿装置，包括桥臂由两个串联的IGBT构成的三相四桥臂全桥逆变电路、霍尔电压传感器、霍尔电流传感器、其内写有锁相环程序的数字信号处理器DSP和PWM驱动模块，数字信号处理器DSP内包括比例积分控制器，三相四桥臂全桥逆变电路的输入端通过电感和三相四线电网连接，三相四桥臂全桥逆变电路的输出端连接有直流侧电容且和数字信号处理器DSP的直流电压输入端连接，霍尔电压传感器和霍尔电流传感器的原边都和三相四线电网连接，霍尔电压传感器和霍尔电流传感器的副边和滤波电路的输入端连接，滤波电路的输出端和数字信号处理器DSP的输入端连接，数字信号处理器DSP的输出端和PWM驱动模块的输出端连接，PWM驱动模块的输出端和IGBT的控制端连接。 利用上述的补偿装置的补偿方法，包括以下步骤:51:霍尔电压传感器和霍尔电流传感器实时采样三相四线电网的相电压、相电流和中线电流，并将采样的相电压、相电流和中线电流输入到滤波电路进行滤波处理；52:滤波后的相电压、相电流和中线电流输入数字信号处理器DSP中，数字信号处理器DSP内的锁相环程序根据相电压产生参考相位；53:滤波后的相电流在数字信号处理器DSP内经过3/2坐标变换系并根据参考相位转化为dq旋转坐标系下的电流Id、Iq,中线电流经过采样后得到电流In ；54:数字信号处理器DSP将预先设定的直流电压参考值和由三相四桥臂全桥逆变电路输入实际直流电压值相减得到直流电压差值AU，直流电压差值AU经过比例积分控制器得到d轴电流目标参考值；55:所得的电流Id与d轴目标参考值相减得到d轴待补偿的量，电流Iq与q轴目标参考值相减得到q轴待补偿的量，电流In和O轴目标参考值相减得到O轴待补偿的量，q轴目标参考值和O轴目标参考值都设为零；56:将待补偿量分别送入比例积分控制器内，比例积分控制器得到d轴、q轴和O轴的占空比值DcUDq和DO ；57:将上述的占空比值Dd、Dq送入2/3转换坐标系得到三相坐标系下各自的占空比Da、Db、Dc并将之和DO送到各自对应的IGBT，控制IGBT开通和关断；58:三相四桥臂全桥逆变电路的直流侧电压由占空比Da、Db、Dc和DO维持恒定，三相四桥臂全桥逆变电路交流侧则输出补偿电流补偿到三相四线电网中，使得三相四线电网的负荷平衡。 具体实施时，数字信号处理器DSP内设有通讯模块，通过该通讯模块可以外部的监视系统进行通讯，通过监视系统观察电压、电流等信号。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种不平衡负载补偿装置，其特征在于包括桥臂由两个串联的IGBT构成的三相四桥臂全桥逆变电路、霍尔电压传感器、霍尔电流传感器、其内写有锁相环程序的数字信号处理器DSP和PWM驱动模块，数字信号处理器DSP内包括比例积分控制器，三相四桥臂全桥逆变电路的输入端通过电感和三相四线电网连接，三相四桥臂全桥逆变电路的输出端连接有直流侧电容且和数字信号处理器DSP的直流电压输入端连接，霍尔电压传感器和霍尔电流传感器的原边都和三相四线电网连接，霍尔电压传感器和霍尔电流传感器的副边和滤波电路的输入端连接，滤波电路的输出端和数字信号处理器DSP的输入端连接，数字信号处理器DSP的输出端和PWM驱动模块的输出端连接，PWM驱动模块的输出端和IGBT的控制端连接。

【技术特征摘要】
1.一种不平衡负载补偿装置，其特征在于包括桥臂由两个串联的叩81构成的三相四桥臂全桥逆变电路、霍尔电压传感器、霍尔电流传感器、其内写有锁相环程序的数字信号处理器03？和？丽驱动模块，数字信号处理器03？内包括比例积分控制器，三相四桥臂全桥逆变电路的输入端通过电感和三相四线电网连接，三相四桥臂全桥逆变电路的输出端连接有直流侧电容且和数字信号处理器03？的直流电压输入端连接，霍尔电压传感器和霍尔电流传感器的原边都和三相四线电网连接，霍尔电压传感器和霍尔电流传感器的副边和滤波电路的输入端连接，滤波电路的输出端和数字信号处理器03？的输入端连接，数字信号处理器03？的输出端和？丽驱动模块的输出端连接，？丽驱动模块的输出端和叩81的控制端连接。2.一种利用权利要求1所述的补偿装置的补偿方法，其特征在于包括以下步骤: .51:霍尔电压传感器和霍尔电流传感器实时采样三相四线电网的相电压、相电流和中线电流，并将采样的相电压、相电流和中线电流输入到滤波电路进行滤波处理； .82:滤波后的相电压、相电流和中线电流输入数字信号处理器03？中，数字信号处理器08？内的锁相环程序根据相电压产生参考相位； .83:滤波后...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾庆英，韩肖清，孟润泉，曹国栋，张惠生，丁荣风，梁暄，王凯武，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网山西省电力公司临汾供电公司，
类型：发明
国别省市：北京;11