三相電網相間不平衡治理電路的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及農村供電系統電能質量的改善，具體涉及一種治理三相電網相間不平衡的電網戶外柱上裝置。
【背景技術】
[0002]電網系統多為低壓三相四線制供電，電網負荷多為單相負載、負荷分布不均衡、以及用電時間存在差異性，使得三相負荷不平衡，N線存在較大的電流，造成電網系統線損率高；三相不平衡引起變壓器損耗增大，發(fā)熱嚴重，變壓器損壞嚴重，同時三相不平衡也降低了變壓器的出力，嚴重影響了電網系統供電質量以及電網供電的安全性。
[0003]現有技術多數是使用三相電力電容器或者由三個單相電容器構成的三相電力電容器來補償電力系統的無功功率。中國專利號為200510045751.6，名稱為:“高效補償三相不平衡負荷和無功功率的裝置”采用Λ接法的補償器(電容器或者電抗器)或用同一組Υ接法的補償器件，通過由功率控制器控制的單相開關使它們實現既能把它們同時加在各相上，也能加在不同的各相與各相之間或者各相與零線之間，即能用做三相共補，也能用做單相補償，也能實現有功功率的平衡；中國專利號為201410330635.8，名稱為:“一種有功功率平衡調節(jié)及無功補償的裝置”，無功共補智能電容器和A、B、C相分補無功補償智能電容器，通過設置ΑΒ線有功平衡調節(jié)智能電容器Cab、BC線有功平衡調節(jié)智能電容器Cbc、CA線有功平衡調節(jié)智能電容器Cca，實現有功功率的平衡?，F有技術也有采用有源器件構成的三相不平衡裝置。中國專利號為201310224032.5，名稱為:“一種負載不平衡補償系統”采用DSP+FPGA控制架構的一種有源型負載不平衡補償系統，雖說是詳細描述了方法和實現過程，但是上述專利中都并未采用有效方法治理由于高頻開關諧波對電網造成的電磁干擾污染，而且未處理與電網發(fā)生諧振的可能性，無法在電網電力系統應用。
[0004]現有技術通過無源器件，通過開關投切，組合的方式實現功率的平衡調節(jié)，但是以上方法存在階梯型補償的問題，而且會存在過補償或者欠補償，只能降低三相有功的平衡度，無法實現線性補償，無法根本解決三相不平衡問題；而且采用開關投切組合的方式，尤其在電網系統中，負載波動非常頻繁，將導致開關頻繁地投切工作，容易造成開關器件的損壞，對于電網系統，維護性和操作性太差；采用無源器件投切的方式實現功率三相不平衡治理，容易造成與電網發(fā)生諧振，造成電網的不穩(wěn)定；而且采用無源器件實現方法，存在體積大，重量大的問題，很難在電網戶外柱上安裝；所以目前有功功率平衡技術應用上還存在缺陷，尤其是很難在電網戶外柱上使用。

【發(fā)明內容】

[0005]為了解決采用無源器件的補償方式無法實現線性補償、容易與電網發(fā)生諧振、補償裝置體積大、重量大、很難在電網戶外柱上安裝的技術問題，本實用新型提供一種三相電網相間不平衡治理裝置。
[0006]為了實現上述目的，本實用新型采用如下技術方案:
[0007]三相電網相間不平衡治理電路，包括三個網側電感、三個逆變電感、三相全波電路、電容C4和電容C5，所述三個網側電感包括電感器L1、電感器L2和電感器L3，所述三個逆變電感包括電感器L4、電感器L5和電感器L6，三個網側電感的一端分別與三相電網A、B、C連接，三個網側電感另一端分別與三個逆變電感對應連接，三個逆變側電感的另一端分別與三相全波電路的逆變輸出側連接，所述電容C4、電容C5為三相全波電路直流側的支撐電容；
[0008]電感器L1與電感器L4的連接點連接有串聯的電阻R1與電容C1，電感器L2與電感器L5的連接點連接有串聯的電阻R2與電容C2，電感器L3與電感器L6的連接點連接有串聯的電阻R3與電容C3 ;所述電容C1、電容C2、電容C3的另一端連接于電網N線，電容C4、電容C5的中點與電網N線連接。
[0009]上述三相全波電路是由3個IGBT模塊構成的。
[0010]三相電網相間不平衡治理系統，包括三相電網相間不平衡治理電路、檢測采樣調理單元、控制運算單元以及驅動單元，
[0011]所述檢測采樣調理單元用于采樣來自三個網側電感和三相逆變電感連接點處的三相逆變輸出電流、三相逆變電感與三相全波電路連接處的三相LCL濾波電流、外部加載的三相負載電流以及三相電網電壓進行調理的輸出調理信號；
[0012]所述控制運算單元包括軟鎖相環(huán)控制模塊、提取模塊以及SPWM調制模塊，
[0013]所述軟鎖相環(huán)控制模塊對三相電網電壓進行鎖相，輸出同步信號:
[0014]所述提取模塊:基于對稱分量法的一種自適應控制法，依據同步信號，將三相負載電流由相分量變換為序分量，得到需要補償的正序分量電流、負序分量電流和零序分量電流的值:后將零序分量電流運算得到基波零序電流和諧波零序電流；最終將正序分量電流、負序分量電流、基波零序電流和諧波零序電流，發(fā)送給SPWM調制模塊；
[0015]所述SPWM調制模塊:接收正序分量電流、負序分量電流、基波零序電流和諧波零序電流相加后進行SPWM調制，得到三路PWM信號電平；
[0016]所述驅動單元:將三路PWM信號電平轉換調理，得到6路隔離的PWM驅動信號，控制三相全波電路的IGBT模塊。
[0017]上述控制運算單元還包括保護模塊，用于依據電壓、電流和頻率保護設備。
[0018]上述控制運算單元基于DSP和FPGA。
[0019]三相電網相間不平衡治理方法，其特殊之處在于:包括以下步驟:
[0020]1)采樣來自三個網側電感和三相逆變電感連接點處LCL濾波電流、三相逆變電感與三相全波電路連接處的三相逆變輸出電流、外部加載的三相負載電流以及三相電網電壓進行調理的輸出調理信號；
[0021]2)對三相電網電壓進行鎖相，輸出同步信號:
[0022]3)依據同步信號，將三相負載電流由相分量變換為序分量，得到需要補償的正序分量電流、負序分量電流和零序分量電流的值:后將零序分量電流運算得到基波零序電流和諧波零序電流；最終將正序分量電流、負序分量電流、基波零序電流和諧波零序電流；
[0023]4)接收正序分量電流、負序分量電流、基波零序電流和諧波零序電流后進行相加，再進行SPWM調制，得到三路PWM信號電平；
[0024]5)將三路PWM信號電平轉換調理，得到六路隔離的PWM驅動信號，控制三相全波電路的IGBT模塊，采用閉環(huán)控制系統，得到需要輸出的電流。
[0025]上述步驟3)基于對稱分量法的一種自適應控制法。
[0026]本實用新型與現有技術相比，優(yōu)點是:
[0027]1、本實用新型能治理三相不平衡，降低三相不平衡度:三相四線系統，由于單相負載的因素，導致三相不平衡，引起變壓器損耗增大，變壓器出力不足，線路損耗增大。本實用新型通過電流互感器檢測負載電流，基于對稱分量法的一種自適應控制法，提取出負序電流、正序分量電流、基波零序電流和諧波零序電流，由DSP運算產生需要補償的負序指令，正序指令、零序指令，將指令疊加作為電流給定，產生PWM控制信號，使設備輸出相應的補償電流，最終達到治理三相不平衡的目標，降低三相不平衡度；
[0028]2、本實用新型多倍N線電流治理:三相四線系統，由于單相負載的因素，導致三相不平衡，N線電流大，造成嚴重的電能損耗。本實用新型通過電流互感器檢測負載電流，提取出零序電流，進一步得到基波零序、特征次諧波零序，電網系統零線電流主要為以上零序成分，DSP運算產生需要補償的零序電流指令，基于SPWM調制技術，產生PWM控制信號，使設備輸出相應的零序電流，補償N線電流，最終消除N線電流，降低由于N線電流造成的線路損耗；
[0029]3、本實用新型能補償無功:電網系統負載多為水栗、農用電機，需要從電網吸取無功，造成電網功率因數低，變壓器出力不足，線路損耗大。本實用新型通過電流互感器檢測負載電流，在補償完零序、負序，剩余容量補償無功，TTA電流檢測算法，提取無功成分，由DSP運算產生無功補償指令，產生PWM控制信號，使設備輸出相應的無功電流，最終達到補償無功，提高變壓器出力，降低線路損耗，提高功率因數的目的。
[0030]4、本實用新型提出一種三相電網相間不平衡的治理方法及電網戶外柱上裝置，通過電流互感器檢測負載電流，提取出三相不平衡電流，通過自適應控制算法，根據負載電流的實時數據，進行動態(tài)治理，響應速度快、可以線性補償，不會與電網發(fā)生諧振，而且設備重量輕，容量大，非常適合在電網戶外柱上安裝使用，最終實現網側三相有功功率平衡，三相不平衡度可以達到0，同時消除N線電流，達到降低線損、提高變壓器出力，設備剩余容量可以補償無功。
【附圖說明】
[0031]圖1是本實用新型的主電路結構圖；
[0032]圖2是本實用新型三相電網相間不平衡治理系統的示意圖；
[0033]圖3為對稱分量法分解負序零序的原理不意圖。
【具體實施方式】
[0034]如圖1所示，三相電網相間不平衡治理電路，包括三個網側電感、三個逆變電感、三相全波電路、電容組(C4，C5)、三個網側電感包括電感器L1、電感器L2和電感器L3，三個逆變電感包括電感器L4、電感器L5和電感器L6，三個網側電感的一端分別與三相電網A、B、C連接，三個網側電感另一端分別與三個逆變電感對應連接，三個逆變電感的另一端分別與三相全波電路的逆變輸出側連接，電容C4、電容C5為三相全波電路直流側的支撐電容；還包括濾波電路，包括電阻R1與電容C1、電阻R2與電容C2以及電阻R3與電容C3，主要是濾除開關次高頻信號。
[