一种用于三相不平衡和无功补偿的控制装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种用于三相不平衡和无功补偿的控制装置及方法，所述控制装置包括：三相开关控制电路、滤波模块和电流采样模块，所述三相开关控制电路通过滤波模块连接至电网，所述三相开关控制电路和滤波模块均连接至三相负载的A、B、C和N线上，所述三相负载的三相输出电流分别通过电流采样模块连接至所述滤波模块。本发明专利技术通过三相开关控制电路的环路控制三相输出电流，使得输出的三相电感电流分离出的各个负序分量瞬时值和零序分量瞬时值，和三相负载侧的ABC三相输出电流分离出的各个负序分量和零序分量相比，大小相等且方向相反，从而使得电网的ABC三相电流均衡，实现了快速响应，精确的动态补偿三相不平衡电流，同时补偿无功的目的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种三相控制装置，尤其涉及一种用于三相不平衡和无功补偿的控制装置，并涉及采用了该用于三相不平衡和无功补偿的控制装置的控制方法。
技术介绍
城乡配电网中大量采用三相四线制接线方式，随着人民生活水平的不断提高，电力系统中用电负荷结构发生较大变化。居民用电设备种类增多，用电量随之增加，存在着很多单相三相负载，使得配电网领域的三相不平衡问题越来越突出，由此导致电网电能质量问题也日益严重。一些地区台变低压侧电流不平衡度超过80％。三相不平衡造成的影响正威胁着用户的用电设备，迫切需要补偿装置来改善电能质量。长期三相不平衡，会增加台区变压器的损耗，中线电流增加，造成中线烧毁，继而对用电设备造成损害。因此，需要一种装置，首先要能够抑制三相负载的三相电流不平衡，使经过该装置的电流达到均衡；其次，在补偿三相负载侧不平衡的同时能够补偿三相负载侧的无功，提高网侧的功率因数。但是，传统技术涉及的电容和电感投切装置，无法快速补偿无功，补偿精度无法保证，无法有效调节三相有功功率(电流)的不平衡；电流不平衡调节后不平衡度仍然超过5％，无法满足补偿精度要求，调节能力有限。SVG(静态无功发生器)主要是补偿无功，多用于三相三线制高压无中线系统，因为不具备中线，所以无法补偿零序电流，无法调节无功的不平衡。APF(有源滤波器)只能对电流的谐波进行补偿，无法补偿零序电流，对于三相有功功率不平衡补偿能力有限。另外，三相四桥臂等方案可以补偿零序电流，但是效率低，增加了成本。也就是说，现有技术存在的缺点主要有：多用于三相三线制，三相四线的零线电流没有办法抑制；拓扑复杂，采用三相四桥臂等方案，增加了成本；与电容投切装置同时使用，电流中含有3、5、7、9和11等低次谐波，引起谐振；无功和电流不平衡无法用一个装置补偿，补偿所需要的时间长，补偿精度不能满足要求。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是需要提供一种能够快速响应，精确的动态补偿三相负载的三相不平衡电流，同时补偿无功的用于三相不平衡和无功补偿的控制装置，并提供采用了该用于三相不平衡和无功补偿的控制装置的控制方法。对此，本专利技术提供一种用于三相不平衡和无功补偿的控制装置，包括：三相开关控制电路、滤波模块和电流采样模块，所述三相开关控制电路通过所述滤波模块连接至电网，所述三相开关控制电路和滤波模块均连接至三相负载的A、B、C和N线上，所述三相负载的三相输出电流分别通过电流采样模块连接至所述滤波模块。本专利技术的进一步改进在于，所述控制装置输出三相电感电流，所述三相电感电流分离出的各个负序和零序分量，该三相电感电流分离出的各个负序和零序分量与所述三相负载的三相输出电流所分离出的各个负序和零序分量的大小相等且方向相反。本专利技术的进一步改进在于，所述三相开关控制电路为并联于电网的T型三电平拓扑电路。本专利技术的进一步改进在于，所述滤波模块包括电感L1、电容C11、电感L4、电感L2、电容C12、电感L5、电感L3、电容C13和电感L6，所述电感L4的一端连接至电网和三相负载之间的A线，所述电感L4的另一端分别与所述电感L1的一端和电容C11的一端相连接，所述电感L1的另一端连接至所述三相开关控制电路，所述电容C11的另一端连接至电网和三相负载之间的N线；所述电感L5的一端连接至电网和三相负载之间的B线，所述电感L5的另一端分别与所述电感L2的一端和电容C12的一端相连接，所述电感L2的另一端连接至所述三相开关控制电路，所述电容C12的另一端连接至电网和三相负载之间的N线；所述电感L6的一端连接至电网和三相负载之间的C线，所述电感L6的另一端分别与所述电感L3的一端和电容C13的一端相连接，所述电感L3的另一端连接至所述三相开关控制电路，所述电容C13的另一端连接至电网和三相负载之间的N线。本专利技术的进一步改进在于，所述滤波模块还包括霍尔传感器H1、霍尔传感器H2和霍尔传感器H3，所述电感L4的另一端通过霍尔传感器H1连接至所述电感L1的一端；所述电感L5的另一端通过霍尔传感器H2连接至所述电感L2的一端；所述电感L6的另一端通过霍尔传感器H3连接至所述电感L3的一端。本专利技术的进一步改进在于，所述三相开关控制电路包括开关管Sa1、开关管Sa2、开关管Sa3、开关管Sa4、开关管Sb1、开关管Sb2、开关管Sb3、开关管Sb4、开关管Sc1、
开关管Sc2、开关管Sc3、开关管Sc4、直流母线电容C1和直流母线电容C2；所述开关管Sa1的发射极、开关管Sa3的集电极和开关管Sa4的集电极均连接至所述电感L1远离电感L4的一端，所述开关管Sa3的发射极连接至所述开关管Sa2的发射极，所述开关管Sa1的集电极连接至直流母线电容C1的正极，所述开关管Sa2的集电极连接至直流母线电容C1负极和直流母线电容C2正极之间的N线，所述开关管Sa4的发射极连接至直流母线电容C2的负极；所述开关管Sb1的发射极、开关管Sb3的集电极和开关管Sb4的集电极均连接至所述电感L2远离电感L5的一端，所述开关管Sb3的发射极连接至所述开关管Sb2的发射极，所述开关管Sb1的集电极连接至直流母线电容C1的正极，所述开关管Sb2的集电极连接至直流母线电容C1负极和直流母线电容C2正极之间的N线，所述开关管Sb4的发射极连接至直流母线电容C2的负极；所述开关管Sc1的发射极、开关管Sc3的集电极和开关管Sc4的集电极均连接至所述电感L3远离电感L6的一端，所述开关管Sc3的发射极连接至所述开关管Sc2的发射极，所述开关管Sc1的集电极连接至直流母线电容C1正极，所述开关管Sc2的集电极连接至直流母线电容C1负极和直流母线电容C2正极之间的N线，所述开关管Sc4的发射极连接至直流母线电容C2的负极。本专利技术的进一步改进在于，所述直流母线电容C1的一端分别与所述开关管Sa1的集电极、开关管Sb1的集电极和开关管Sc1的集电极相连接，所述直流母线电容C1的另一端分别与所述开关管Sa2的集电极、开关管Sb2的集电极和开关管Sc2的集电极相连接；所述直流母线电容C2的一端分别与所述开关管Sa4的发射极、开关管Sb4的发射极和开关管Sc4的发射极相连接，所述直流母线电容C2的另一端分别与所述开关管Sa2的集电极、开关管Sb2的集电极和开关管Sc2的集电极相连接。本专利技术的进一步改进在于，所述电流采样模块通过电流传感器分别采集所述三相负载的三相输出电流。本专利技术还提供一种用于三相不平衡和无功补偿的控制方法，采用了如上所述的用于三相不平衡和无功补偿的控制装置，并包括以下步骤：步骤S1，计算给定的第一零序分量；步骤S2，提取三相输出电流的第二正序分量滤波值、第三正序分量滤波值、第二负序分量滤波值和第三负序分量滤波值，并同时提取三相电感电流的第二正序分量瞬时值、第三正序分量瞬时值、第二负序分量瞬时值和第三负序分量瞬时值；步骤S3，在所述控制装置的控制环路中对电流给定滤波值，并反馈电流的瞬时值。本专利技术的进一步改进在于，所述步骤S1中，利用公式I0＝(Ia0+Ib0+Ic0)/3计算三相输出电流的给定的第一零序分量，其中Ia0、Ib0和Ic0分别为三相负载的三相输出电流，I0为三相输出电流的第一零序分量；利用公式I0*＝(Ia0+Ib0+Ic)/本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于三相不平衡和无功补偿的控制装置，其特征在于，包括：三相开关控制电路、滤波模块和电流采样模块，所述三相开关控制电路通过所述滤波模块连接至电网，所述三相开关控制电路和滤波模块均连接至三相负载的A、B、C和N线上，所述三相负载的三相输出电流分别通过电流采样模块连接至所述滤波模块。

【技术特征摘要】
1.一种用于三相不平衡和无功补偿的控制装置，其特征在于，包括：三相开关控制电路、滤波模块和电流采样模块，所述三相开关控制电路通过所述滤波模块连接至电网，所述三相开关控制电路和滤波模块均连接至三相负载的A、B、C和N线上，所述三相负载的三相输出电流分别通过电流采样模块连接至所述滤波模块。2.根据权利要求1所述的用于三相不平衡和无功补偿的控制装置，其特征在于，所述控制装置输出三相电感电流，所述三相电感电流分离出的各个负序和零序分量，该三相电感电流分离出的各个负序和零序分量与所述三相负载的三相输出电流所分离出的各个负序和零序分量的大小相等且方向相反。3.根据权利要求1所述的用于三相不平衡和无功补偿的控制装置，其特征在于，所述三相开关控制电路为并联于电网的T型三电平拓扑电路。4.根据权利要求1至3任意一项所述的用于三相不平衡和无功补偿的控制装置，其特征在于，所述滤波模块包括电感L1、电容C11、电感L4、电感L2、电容C12、电感L5、电感L3、电容C13和电感L6，所述电感L4的一端连接至电网和三相负载之间的A线，所述电感L4的另一端分别与所述电感L1的一端和电容C11的一端相连接，所述电感L1的另一端连接至所述三相开关控制电路，所述电容C11的另一端连接至电网和三相负载之间的N线；所述电感L5的一端连接至电网和三相负载之间的B线，所述电感L5的另一端分别与所述电感L2的一端和电容C12的一端相连接，所述电感L2的另一端连接至所述三相开关控制电路，所述电容C12的另一端连接至电网和三相负载之间的N线；所述电感L6的一端连接至电网和三相负载之间的C线，所述电感L6的另一端分别与所述电感L3的一端和电容C13的一端相连接，所述电感L3的另一端连接至所述三相开关控制电路，所述电容C13的另一端连接至电网和三相负载之间的N线。5.根据权利要求4所述的用于三相不平衡和无功补偿的控制装置，其特征在于，所述滤波模块还包括霍尔传感器H1、霍尔传感器H2和霍尔传感器H3，所述电感L4的另一端通过霍尔传感器H1连接至所述电感L1的一端；所述电感L5的另一端通过霍尔传感器H2连接至所述电感L2的一端；所述电感L6的另一端通过霍尔传感器H3连接至所述电感L3的一端。6.根据权利要求4所述的用于三相不平衡和无功补偿的控制装置，其特征在于，所述三相开关控制电路包括开关管Sa1、开关管Sa2、开关管Sa3、开关管Sa4、开关管
\tSb1、开关管Sb2、开关管Sb3、开关管Sb4、开关管Sc1、开关管Sc2、开关管Sc3、开关管Sc4、直流母线电容C1和直流母线电容C2；所述开关管Sa1的发射极、开关管Sa3的集电极和开关管Sa4的集电极均连接至所述电感L1远离电感L4的一端，所述开关管Sa3的发射极连接至所述开关管Sa2的发射极，所述开关管Sa1的集电极连接至直流母线电容C1的正极，所述开关管Sa2的集电极连接至直流母线电容C1负极和直流母线电容C2正极之间的N线，所述开关管Sa4的发射极连接至直流母线电容...

【专利技术属性】
技术研发人员：迟屹楠，
申请(专利权)人：深圳市泰昂能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44