低压三相四线供电有源不平衡治理N线过流保护器制造技术

低压三相四线供电有源不平衡治理N线过流保护器，稳压电路为三相不控整流电路(1)，稳压电路通过绝缘栅双极型晶体管IGBT依次先后连接储能电路(4)、IGBT开关电路(5)和输出滤波电路(6)，输出滤波电路(6)通过交流接触器KM1连接三相四线制电源系统中，DSP信号处理器(3)分别连接IGBT驱动电路(2)和储能电路(4)，IGBT驱动电路(2)分别连接IGBT开关电路(5)和绝缘栅双极型晶体管IGBT。有效减少N线不平衡及谐波电流，抑制谐波电流产生的危害，降低N线电流过大引起的对配电屏和低压线路带来的恶劣影响，快速响应N线保护信号，对其他部位正常工作不构成影响。线路损耗低，运行安全稳定。

Low voltage three-phase four wire power supply active unbalance control N line overcurrent protector

Low voltage power line unbalanced three-phase active four control N line over-current protector, voltage stabilizing circuit for three-phase controlled rectifier circuit, voltage regulator circuit (1) through the insulated gate bipolar transistor IGBT sequentially connected storage circuit (4), IGBT (5) switch circuit and output filter circuit, the output filter circuit (6) (6) the KM1 AC contactor connected power system three-phase four wire, DSP signal processor (3) are respectively connected with the driving circuit of IGBT (2) and storage circuit (4), IGBT (2) are respectively connected with the driving circuit of IGBT switching circuit (5) and insulated gate bipolar transistor IGBT. Reduce the N line unbalance and harmonic current, harmonic current caused harm suppression, reduce the N line current bad influence on the power distribution panel and low voltage lines caused by the fast response of N line protection signal is not affected to other parts of the normal work. Low line loss, safe and stable operation.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及IPC分类H02H紧急保护电路装置，属于电力电子谐波治理及三相电流不平衡治理
，尤其是低压三相四线供电有源不平衡治理N线过流保护器。
技术介绍
按照GB9089.2的规定：PE保护导体是为满足某些需要，用来与下列任一部件作电气连接的导体：外露可导电部分、外界可导电部分、主接地端子、接地极、电源接地点或人工接地点。中性N导体是与系统中性点连接并能起传输电能作用的导体。可见，N线是中性线，是工作线，在单相系统中又被称为“零线”；没有它，设备可能就不能正常工作。而PE线是和设备外壳相连接的地线，没有它，设备可能能够工作，但外壳可能带电；它可以防止触电事故发生。低压三相四线，即A相、B相、C相、N相供电系统中存在大量的单相负荷设备，在实际运行时，各个单相设备间独立运行，此时会造成三相电流严重的不平衡，此不平衡电流会流经N线，再加上大量电力电子设备的应用使系统中的三次谐波电流也会在N线上进行叠加，最终N线会因系统不平衡电流及谐波电流叠加存在而出现过流、发热，加速N线绝缘老化，己经对供配电系统的安全构成了严重的危害，同时本专利技术装置具备N线电流分段式过流保护功能，不仅可对低压三相四线系统的不平衡电流进行补偿，也可以对系统不平衡电流严重大于装置电流输出时，进行实施报警或切断负荷等安全措施。三相负载对称时，三相线路流入中性线的电流矢量和为零，但对于单独的一相来讲，电流不为零。三相负载不对称时，中性线的电流矢量和不为零，会产生对地电压。在三相四线制供电中由于三相负载不平衡时和低压电网的零线过长且阻抗过大时，零线将有零序电流通过，过长的低压电网，由于环境恶化，导线老化，受潮等因素，导线的漏电电流通过零线形成闭合回路，致使零线也带一定的电位，这对安全运行十分不利；在零干线断线的特殊情况下，断线以后的单相设备和所有保护接零的设备产生危险的电压，这是不允许的，如采用三相五线制供电方式，用电设备上所连接的工作零线N和保护零线PE是分别敷设的，工作零线上的电位不能传递到用电设备的外壳上，这样就能有效隔离了三相四线制供电方式所造成的危险电压，使用电设备外壳上电位始终处在“地”电位，从而消除了设备产生危险电压的隐患。在实际实用中，人们常常接成“保护中性导体”，即接成PEN线，兼具PE线和N线的功能。采用TN系统做保护接零时，工作零线即N线必须通过总漏电保护器，PE保护零线必须由电源进线零线重复接地处或总漏电保护器电源侧零线处，引出形成局部TN—S接零保护系统。作为相关技术，公开的缺中线保护电路技术，通常需要检测母线电压：具体实施方案主要是检测PFC的母线电压，即当中性线脱落时，经过实验发现，在出现缺N线时的直流母线电压不可控，AC220V输入在缺少N线时母线电压为586V远超出正常的直流母线设计电压400V，也超过了三相的整流电压537V，为不可控状态。通过理论分析可知，在有N线的情况下，三台并联的电源模块工作时产生的不平衡电流可以通过N线流回到电网，在缺N线时如果其中一台电源模块的输入电流较大，那么不平衡电流就会通过其它的两台电源模块，这样就造成电源模块对自身的母线电压不可控的状态，而受到其它电源模块工作情况的影响，也就出现了实验中母线电压会超过正常工作时的电压400V。常用的PFC母线电容一般耐压值为450V,而检测母线电压的方式只有出现母线过压时才能检测到，缺中性线时的母线电压瞬间超过了耐压值的极限值，导致母线电容击穿短路，严重损坏其他功率器件，所以此种保护方式暂告不可靠。许继电气在中国专利申请201510818040.1中公开一种电源装置及其缺N线保护电路，电源装置包括分别连接在A、B、C三相上的三个充电电源子模块，三个子模块的输出端并联在直流母线上，缺N线保护电路包括一个差分电路和一个比较电路，差分电路分别输入连接N线和地线，输出信号经过比较电路，形成用于连接CPU的故障信号。总之，三相四线制供电中N线的有效保护技术尚未见公开。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种低压三相四线供电有源不平衡治理N线过流保护器，解决了现有技术中存在的隐患，能够有效减少N线不平衡及谐波电流造成的N线过流损害。本专利技术的目的将通过以下技术措施来实现：装置包括但不限于互感器采样电路、稳压电路和逆变输出三部分；稳压电路为三相不控整流电路，稳压电路通过绝缘栅双极型晶体管IGBT依次先后连接储能电路、IGBT开关电路和输出滤波电路，输出滤波电路通过交流接触器KM1连接三相四线制电源系统中，同时，DSP信号处理器分别连接IGBT驱动电路和储能电路，IGBT驱动电路分别连接IGBT开关电路和绝缘栅双极型晶体管IGBT。尤其是，适用在三相四线制系统中，设备上电后，通过稳压电路给电容器组CB充电，DSP信号处理器通过实时监测稳压值在预定限值后，设备进入下一个工作模式，继续给电容器升压到一定值达到稳态；主线路上的互感器器件通过实时采集主线路电流信号，将采集信号发送给DSP信号处理器上指令电流产生模块的指令电流运算电路，通过相应的算法，将三相不平衡电流分别算出并且给出需要抵消的不平衡电流；然后，通过电流跟踪控制电路给IGBT驱动电路以相应的驱动信号，控制功率模块IGBT开关电路工作，从而产生相应的补偿电流来是抵消不平衡电流对电网的影响；整个过程中，控制电路也会实时根据稳压电路采集的电压信号，来补偿电容器组CB两端的电压，使其一直处于稳态；通过对三相电流不平衡的补偿进而使N线电流趋于0。尤其是，三相不控整流电路建立基于MATLAB的三相不控整流电路仿真平台,并通过自建模块实现功率因数的自动显示，通过分析电网不平衡时的输出电压波动、功率因数和输入电流谐波失真等参数,指出三相不控整流的最优LC滤波截止频率范围，三相不控整流电路经过最优化设计。尤其是，三相电流信号经过电流互感器CT采样后送入DSP信号处理器，DSP信号处理器通过计算得出三相电流中有功不平衡电流与无功不平衡电流，然后DSP信号处理器控制逆变部分IGBT驱动电路或储能电路发出大小相等相位相反的有功不平衡电流与无功不平衡电流并注入到电网中，进而将三相电流中的不平衡电流抵消掉，达到三相四线系统中N线电流接近于零的目的；其中：在稳压电路部分，采用三相不控整流电路，三相电经过不控整流后整流成脉动直流电，存储至电容器CA中，CA,L1,IGBT1组成BOOST可控稳压电路，由DSP信号处理器计算出电容器CA目标稳压值与测量电压值的差值送至PI调节模块和指令电流产生模块，进而，通过滞环比较器控制IGBT驱动电路驱动IGBT1,从而将目标电压稳定在800V DC，并存储在电容器CB中；在逆变电路部分，由采样电路通过采集负载侧不平衡电流，将采样信号传送给DSP信号处理器，通过相应的算法计算出各相的不平衡电流的大小与夹角，将需要补偿的电流通过算法处理，将指令发送到IGBT驱动电路；直流电压800v DC,经过IGBT开关电路5的IGBT(A1,A2,A3,A4,B1,B2,B3,B4)，组成的桥式逆变电路通过输出滤波电路的电感Lfa,Lfb,Lfc,Lfn合成所需要的不平衡电流，并注入到电网中；在DSP信号处理器和IGBT驱动电路中，其中LEM为电压互感器，实时采样不控整流后CA1,CA2上电压，Vcr为本文档来自技高网...

【技术保护点】
低压三相四线供电有源不平衡治理N线过流保护器，其特征在于，装置包括但不限于互感器采样电路、稳压电路和逆变输出三部分；稳压电路为三相不控整流电路(1)，稳压电路通过绝缘栅双极型晶体管IGBT依次先后连接储能电路(4)、IGBT开关电路(5)和输出滤波电路(6)，输出滤波电路(6)通过交流接触器KM1连接三相四线制电源系统中，同时，DSP信号处理器(3)分别连接IGBT驱动电路(2)和储能电路(4)，IGBT驱动电路(2)分别连接IGBT开关电路(5)和绝缘栅双极型晶体管IGBT。

【技术特征摘要】
1.低压三相四线供电有源不平衡治理N线过流保护器，其特征在于，装置包括但不限于互感器采样电路、稳压电路和逆变输出三部分；稳压电路为三相不控整流电路(1)，稳压电路通过绝缘栅双极型晶体管IGBT依次先后连接储能电路(4)、IGBT开关电路(5)和输出滤波电路(6)，输出滤波电路(6)通过交流接触器KM1连接三相四线制电源系统中，同时，DSP信号处理器(3)分别连接IGBT驱动电路(2)和储能电路(4)，IGBT驱动电路(2)分别连接IGBT开关电路(5)和绝缘栅双极型晶体管IGBT。2.如权利要求1所述的低压三相四线供电有源不平衡治理N线过流保护器，其特征在于，适用在三相四线制系统中，设备上电后，通过稳压电路给电容器组CB充电，DSP信号处理器(3)通过实时监测稳压值在预定限值后，设备进入下一个工作模式，继续给电容器升压到一定值达到稳态；主线路上的互感器器件通过实时采集主线路电流信号，将采集信号发送给DSP信号处理器(3)上指令电流产生模块(302)的指令电流运算电路，通过相应的算法，将三相不平衡电流分别算出并且给出需要抵消的不平衡电流；然后，通过电流跟踪控制电路给IGBT驱动电路(2)以相应的驱动信号，控制功率模块IGBT开关电路(5)工作，从而产生相应的补偿电流来是抵消不平衡电流对电网的影响；整个过程中，控制电路也会实时根据稳压电路采集的电压信号，来补偿电容器组CB两端的电压，使其一直处于稳态；通过对三相电流不平衡的补偿进而使N线电流趋于0。3.如权利要求1所述的低压三相四线供电有源不平衡治理N线过流保护器，其特征在于，三相不控整流电路(1)建立基于MATLAB的三相不控整流电路仿真平台,并通过自建模块实现功率因数的自动显示，通过分析电网不平衡时的输出电压波动、功率因数和输入电流谐波失真等参数,指出三相不控整流的最优LC滤波截止频率范围，三相不控整流电路经过最优化设计。4.如权利要求1所述的低压三相四线供电有源不平衡治理N线过流保护器，其特征在于，三相电流信号经过电流互感器CT采样后送入DSP信号处理器(3)，DSP信号处理器(3)通过计算得出三...

【专利技术属性】
技术研发人员：王伟刚，
申请(专利权)人：王伟刚，
类型：发明
国别省市：河北;13