[实用新型]一种负载不平衡补偿系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种负载不平衡补偿系统，属于电力低压配网技术领域。

背景技术

低压电网的配电变压器的负荷一般由三相负荷与单相负荷混合组成，居民用电均为单相负荷，随着社会经济发展，人民生活水平的不断提高,大量大功率家用电器如空调、电热水器、电饭煲、微波炉、烤箱等进入家庭。由于三相四线制供电系统中三相负荷的分配不均匀,再加上负荷的使用不同步、随机性大，造成了配电变压器时刻处在三相负载不平衡运行状态。这不仅增加线路损耗和配变损耗，还会造成线路三相电压的不平衡，而三相负载不平衡运行对低压电网有很大影响，对电能质量和供电质量有着严重的影响，同时也会加快配变的老化，减少配电变压器的出力情况。

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：三相电压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。因此三相电压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系统对负荷进行补偿，也只能将电网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。如何采用合理的设备解决低压电网三相负载不平衡的问题，是提高电网运行安全性和降低损耗的重要发展方向之一。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷而提供种一种负载不平衡补偿系统，适合于以单相负载为主要负荷的三相四线制供电网，能有效改善三相负荷不能均分所引起的电能损耗和设备损害，反应速度快，精度高，可以得到稳定快速的三相平衡控制效果，消除低压配电系统中性线电流，实现系统无功功率和负序分量的综合补偿。

实现上述目的的技术方案是：一种负载不平衡补偿系统包括电流传感器、电压传感器、低通滤波器、第一DSP（Digital Signal Processor，数字信号处理）芯片、触摸屏、第二DSP芯片、FPGA（Field Programmable Gate Array，现场可编程门阵列）芯片、通信接口和逆变器，所述电流传感器和电压传感器均与所述低通滤波器的输入端相连，所述低通滤波器的输出端、第一DSP芯片、FPGA芯片和逆变器依次相连，所述触摸屏和第二DSP芯片均与所述第一DSP芯片相连，所述通信接口与所述第二DSP芯片相连，其中：

所述电流传感器和电压传感器分别采集负载电路的电流信号和电压信号，并把采集的电流信号和电压信号传给所述低通滤波器；

所述低通滤波器对接收的电流信号和电压信号进行滤波处理，并把经过滤波处理的电流信号和电压信号输送至第一DSP芯片；

所述第一DSP芯片对接收的经过滤波处理的电流信号和电压信号进行分析计算，得到需要补偿的电流信号，并把需要补偿的电流信号发送给所述FPGA芯片；

所述FPGA芯片根据第一DSP芯片发送的需要补偿的电流信号产生PWM脉冲信号，并把PWM（Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制）脉冲信号输送给所述逆变器；

所述逆变器根据PWM脉冲信号输出各相需补偿的电流。

上述的一种负载不平衡补偿系统中，所述逆变器包括三相四桥臂逆变电路、四个电感和一个电容，所述三相四桥臂逆变电路由相互并联的四个桥臂组成，每个桥臂由两个开关管同向串联组成，串联中间连接点为各桥输出端，四个桥臂并联的两个相接端分别接所述三相四桥臂逆变电路的输入端；所述四个电感的输入端分别与所述三相四桥臂逆变电路的各桥输出端相连，所述四个电感的输出端与负载相连；所述电容与所述三相四桥臂逆变电路的各桥臂并联，且与三相四桥臂逆变电路的输入端相连。

上述的一种负载不平衡补偿系统中，所述开关管为带反并联二极管的IGBT。