基于相间电容的混合式三相功率平衡装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种基于相间电容的混合式三相功率平衡装置，靠近系统电源侧的系统母线通过输出电抗连接有源功率平衡逆变单元，有源功率平衡逆变单元连接PWM脉冲信号端口，输出电抗与系统母线之间穿有输出电流互感器，输出电流互感器连接输出电流采样端口，系统电源和有源功率平衡逆变单元之间的系统母线连接系统电压互感器，系统电压互感器连接系统电压采样端口；靠近负载侧的系统母线连接无源平衡单元，无源平衡单元连接无源控制信号端口，负载和无源平衡单元之间的系统母线上穿有负载电流互感器，负载电流互感器连接负载电流采样端口。本实用新型专利技术补偿精密性好，损耗小，能够延长设备的使用寿命，提高设备运行的稳定性和可靠性。

A hybrid three-phase power balancing device based on interphase capacitance

The utility model relates to a three-phase hybrid power balance device and capacitor based on the system bus near the side of the connecting power system active power balance through the inverter unit output reactance, active power balance inverter unit is connected with the PWM signal output port, a current transformer in between output reactance and the system bus, transformer output current connection the output current sampling port, system bus between system power and active power balance inverter units connected to the voltage transformer, voltage transformer connecting system voltage sampling port; system bus near the load side of the connecting passive balancing unit, passive balance unit connected passive control signal port, system bus between load and passive balance unit wear a load current transformer, load current transformer connected with the load current sampling port. The utility model has good compensation precision, small loss, can prolong the service life of the equipment, and improve the stability and reliability of the equipment operation.

【技术实现步骤摘要】
基于相间电容的混合式三相功率平衡装置
本技术涉及的是一种三相功率平衡装置，具体涉及一种基于相间电容的混合式三相功率平衡装置，尤其涉及一种基于相间电容功率转移的无源平衡单元与有源功率平衡单元的混合协调控制装置。
技术介绍
在社会快速发展的今天，人们的生活水平得到了进一步的提高，而其中一个很大的特点就是用电量的增加。但是随着生活用电的多样化，智能化和非线性电器增多，配电网中的电能质量问题越来越严重，其中功率因数偏低、谐波含量大、三相负荷不平衡是三个最为突出的问题。目前，针对配网的电能质量问题仍然以电容式无功补偿装置为主，与JP柜配合集成在台套设备里，但是电容式无功补偿有很大缺陷，阶梯状补偿不能让补偿效果达到最优，电容对谐波的敏感性导致在系统谐波含量大时电容的损坏。因此有源的三相功率平衡装置也应运而生，是现代电力电子技术的高科技装备。与电容式无功补偿装置相比，有源的三相功率平衡装置具有有功转移、动态无功补偿、与系统不谐振等优势，但是在实际应用中，有源的三相功率平衡装置的损耗大，成本高。基于相间电容的混合式三相功率平衡装置，弥补了电容式补偿的精密性差的缺点，又弥补了有源的三相功率平衡装置的损耗大的缺点，集动态无功补偿、滤除谐波、平衡三相负荷等功能于一体，并且具有体积小、损耗小、可靠性高的特点，通过无功的补偿、三相负荷的平衡改善了配电网的电能质量，提高变压器的利用率，降低线损，使电能得到充分有效的利用。
技术实现思路
根据以上现有技术中的不足，本技术要解决的问题是：提供一种设计合理，不但能够弥补电容式补偿精密性差的缺点，还能弥补有源的三相功率平衡装置损耗大的缺点，能够延长设备的使用寿命，提高设备运行稳定性和可靠性的基于相间电容的混合式三相功率平衡装置。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是：所述的基于相间电容的混合式三相功率平衡装置，包括系统电源和负载，系统电源和负载通过系统母线连接，靠近系统电源侧的系统母线通过输出电抗连接有源功率平衡逆变单元，有源功率平衡逆变单元连接控制系统的PWM脉冲信号端口，输出电抗与系统母线之间穿有输出电流互感器，输出电流互感器连接控制系统的输出电流采样端口，系统电源和有源功率平衡逆变单元之间的系统母线连接系统电压互感器，系统电压互感器连接控制系统的系统电压采样端口；靠近负载侧的系统母线连接无源平衡单元，无源平衡单元连接控制系统的无源控制信号端口，负载和无源平衡单元之间的系统母线上穿有负载电流互感器，负载电流互感器的输出端连接控制系统的负载电流采样端口。进一步的优选，无源平衡单元中设置三个两路电容支路，三个两路电容支路分别与系统电源三相电的每两相连接。进一步的优选，有源功率平衡逆变单元设有6只IGBT组成的三相全桥逆变电路和直流侧电容，直流侧电容连接直流电压采样互感器，直流电压采样互感器的输出端连接控制系统的直流电压采样端口。进一步的优选，控制系统包括有与系统电压互感器、有源功率平衡逆变单元、直流电压采样互感器、输出电流互感器、无源平衡单元和负载电流互感器相连接的系统电压采样端口、PWM脉冲信号端口、直流电压采样端口、输出电流采样端口、无源控制信号端口和负载电流采样端口，所述的系统电压采样端口、直流电压采样端口、输出电流采样端口和负载电流采样端口分别通过调理电路和采样数据信号总线连接AD转换芯片，AD转换芯片通过控制总线和数据总线连接FPGA，FPGA分别通过控制总线和数据总线连接DSP控制芯片和ARM控制芯片，DSP控制芯片连接IO端口，ARM控制芯片通过通讯信号线连接485CAN通讯口，所述的PWM脉冲信号端口通过PWM驱动信号线连接DSP控制芯片，无源控制信号端口连接FPGA。本技术所具有的有益效果是：本技术所述的基于相间电容的混合式三相功率平衡装置通过无源功率平衡单元和有源功率逆变单元的配合使用，克服了原有电容式补偿的效率和精度低的缺陷，克服了原有有源功率平衡装置损耗大的缺陷，提高了原有电容式补偿的抗谐波能力，延长了设备的使用寿命，并提高了设备运行的稳定性和可靠性，能够解决三相负荷不平衡的电能质量问题，具有补偿精度高，损耗小，成本低等优点，具有较强的实用性。附图说明图1为本技术的系统结构示意图；图中，1、系统电源；2、输出电流互感器；3、系统母线；4、负载电流互感器；5、负载；6、无源平衡单元；7、直流电压采样互感器；8、有源功率平衡逆变单元；9、输出电抗；10、系统电压互感器；11、控制系统。具体实施方式下面结合附图对本技术的实施例做进一步描述：如图1所示，本技术所述的基于相间电容的混合式三相功率平衡装置，包括系统电源1和负载5，系统电源1和负载5通过系统母线3连接，靠近系统电源1侧的系统母线3通过输出电抗9(LA、LB、LC、LN)连接有源功率平衡逆变单元8，有源功率平衡逆变单元8连接控制系统11的PWM脉冲信号端口，输出电抗9与系统母线3之间穿有输出电流互感器2，输出电流互感器2连接控制系统11的输出电流采样端口，系统电源1和有源功率平衡逆变单元8之间的系统母线3连接系统电压互感器10，系统电压互感器10连接控制系统11的系统电压采样端口；靠近负载5侧的系统母线3连接无源平衡单元6，无源平衡单元6连接控制系统11的无源控制信号端口，负载5和无源平衡单元6之间的系统母线3上穿有负载电流互感器4，负载电流互感器4的输出端连接控制系统11的负载电流采样端口。所述的无源平衡单元6中设置三个两路电容支路，三个两路电容支路分别与系统电源三相电的每两相连接。所述的有源功率平衡逆变单元8设有6只IGBT组成的三相全桥逆变电路和直流侧电容，直流侧电容连接直流电压采样互感器7，直流电压采样互感器7的输出端连接控制系统11的直流电压采样端口。所述的控制系统11包括有与系统电压互感器10、有源功率平衡逆变单元8、直流电压采样互感器7、输出电流互感器2、无源平衡单元6和负载电流互感器4相连接的系统电压采样端口、PWM脉冲信号端口、直流电压采样端口、输出电流采样端口、无源控制信号端口和负载电流采样端口，所述的系统电压采样端口、直流电压采样端口、输出电流采样端口和负载电流采样端口分别通过调理电路和采样数据信号总线连接AD转换芯片，所述的AD转换芯片包括AD01、AD02和AD03，AD01、AD02和AD03转换芯片分别通过控制总线和数据总线连接FPGA，FPGA分别通过控制总线和数据总线连接DSP控制芯片和ARM控制芯片，DSP控制芯片连接IO端口，ARM控制芯片通过通讯信号线连接485CAN通讯口，所述的PWM脉冲信号端口通过PWM驱动信号线连接DSP控制芯片，无源控制信号端口连接FPGA。本技术的工作原理和使用过程：使用时，在系统需要无功补偿和功率平衡时，先投入相间电容进行补偿，再利用有源功率平衡逆变单元的输出弥补电容式的阶梯变换进行有源补偿。其中，利用无源平衡单元的功率转移及无功补偿为粗调，有源功率平衡逆变单元实现精密补偿为细调，利用粗调和细调相结合的方式，提高了电容式无源补偿的精度，降低了有源功率平衡的损耗。本技术克服了原有电容式补偿的效率和精度低的缺陷，克服了原有有源功率平衡装置损耗大的缺陷，提高了原有电容式补偿的抗谐波能力，延长了设备本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于相间电容的混合式三相功率平衡装置，包括系统电源(1)和负载(5)，系统电源(1)和负载(5)通过系统母线(3)连接，其特征在于：靠近系统电源(1)侧的系统母线(3)通过输出电抗(9)连接有源功率平衡逆变单元(8)，有源功率平衡逆变单元(8)连接控制系统(11)的PWM脉冲信号端口，输出电抗(9)与系统母线(3)之间穿有输出电流互感器(2)，输出电流互感器(2)连接控制系统(11)的输出电流采样端口，系统电源(1)和有源功率平衡逆变单元(8)之间的系统母线(3)连接系统电压互感器(10)，系统电压互感器(10)连接控制系统(11)的系统电压采样端口；靠近负载(5)侧的系统母线(3)连接无源平衡单元(6)，无源平衡单元(6)连接控制系统(11)的无源控制信号端口，负载(5)和无源平衡单元(6)之间的系统母线(3)上穿有负载电流互感器(4)，负载电流互感器(4)的输出端连接控制系统(11)的负载电流采样端口。

【技术特征摘要】
1.一种基于相间电容的混合式三相功率平衡装置，包括系统电源(1)和负载(5)，系统电源(1)和负载(5)通过系统母线(3)连接，其特征在于：靠近系统电源(1)侧的系统母线(3)通过输出电抗(9)连接有源功率平衡逆变单元(8)，有源功率平衡逆变单元(8)连接控制系统(11)的PWM脉冲信号端口，输出电抗(9)与系统母线(3)之间穿有输出电流互感器(2)，输出电流互感器(2)连接控制系统(11)的输出电流采样端口，系统电源(1)和有源功率平衡逆变单元(8)之间的系统母线(3)连接系统电压互感器(10)，系统电压互感器(10)连接控制系统(11)的系统电压采样端口；靠近负载(5)侧的系统母线(3)连接无源平衡单元(6)，无源平衡单元(6)连接控制系统(11)的无源控制信号端口，负载(5)和无源平衡单元(6)之间的系统母线(3)上穿有负载电流互感器(4)，负载电流互感器(4)的输出端连接控制系统(11)的负载电流采样端口。2.根据权利要求1所述的基于相间电容的混合式三相功率平衡装置，其特征在于：所述的无源平衡单元(6)中设置三个两路电容支路，三个两路电容支路分别与系统电源三相电的每两相连接。3.根据权利要求1所述的基...

【专利技术属性】
技术研发人员：王雷，宋元锋，荆延飞，刘林泉，荆常淇，张玉涛，巩帅奇，
申请(专利权)人：山东锦华电力设备有限公司，
类型：新型
国别省市：山东,37