[发明专利]一种三相变单相平衡变压器控制方法

说明书

一种三相变单相平衡变压器控制方法，所述方法以三相变单相平衡变压器为基础，通过变比设计，将副边两相串联作为单相使用，再以电感、电容及2相3线制逆变器构成综合补偿单元，对无功补偿电容器、移相电容电感的投切以及对2相3线逆变器输出电流的控制实现三相变单相平衡变压器的无级无差自动平衡。本发明方法可以实现单相负荷的高功率因数无级无差自动三相分配，有效解决了单相大负荷容易造成配变台区三相不平衡的问题；通过晶闸管投切电容器及逆变器的容量配合，装置的经济性和平衡效果能够达到最优；在不同的目标下，通过对补偿策略的调整，还可以对线路无功进行调节，间接补偿线路电压，实现台区的综合治理。

技术领域

本发明涉及一种三相变单相平衡变压器控制方法，属变压器技术领域。

背景技术

低压配电台区由于用户接入随机性造成三相负荷不平衡，三相线路流过的电流有可能差别很大，零线流过的电流也很大，引起严重的供电电压质量及损耗问题。由于零线上流过很大电流产生压降较大，末端用户的中性点发生了偏移，造成有些相电压过高，用户用电器绝缘老化，使用寿命减少；有些相用户电压过低，部分用电器无法启动，直接影响了用户的用电体验。三相不平衡造成的另一个问题是台区线损增大。在三相基本平衡的台区，线路及配变的三相容量能够得到了充分利用，理论上零线上无电流流过不产生损耗。而在三相不平衡台区，线路及变压器三相流过的电流不相等，零线上也流过电流，造成线路及配变损耗增大。

在农村地区由于用户分散居住的原因，三相四线全覆盖的成本过高，用户一般通过单相接入电网的方式进行供电。三相低压配电网由于用户用电负荷大小、用电时间等随机性负荷的影响，不平衡情况严重。

现阶段对用户侧的不平衡补偿一般通过负荷换相装置或人工调相的方式实现。换相装置需要在用户或线路上安装负荷切换开关，成本较高，切换时会引起电压瞬时跌落，对用户用电造成影响；人工调相存在难以获取用户侧负荷数据，调相工作量大，调相效果不明显；两种方法均未大范围推广应用。

三相变单相变压器在低压大负荷场合有所应用，如论文《低压大电流三相变单相变压器研究》提出了一种利用SCOTT变压器及移相电容器进行三相变单相平衡供电的装置，可以应用于低压稳定大电流场合。但在低压台区，用户负荷变化大将会使该装置频繁投切，造成装置投切开关寿命显著下降，实用性受限。

单相负荷无规划的直接接入三相线路可能造成三相严重不平衡。平衡变压器可以实现三相变两相供电，当两相负荷性质完全相同(即负荷大小相等，功率因数相同)时，原边三相可以达到完全平衡，功率因数为副边负荷功率因数。但除某些特定应用场合外，副边两相负荷难以完全匹配，仍然造成原边三相不平衡。

发明内容

本发明的目的是，为了解决单相负荷无规划的直接接入三相线路可能造成三相严重不平衡问题，本发明提出一种三相变单相平衡变压器控制方法。

本发明实现的技术方案如下：一种三相变单相平衡变压器控制方法，以三相变单相平衡变压器为基础，通过变比设计，将副边两相串联作为单相使用，再以电感、电容及2相3线制逆变器构成综合补偿单元，对无功补偿电容器、移相电容电感的投切以及对2相3线逆变器的输出电流控制实现三相变单相平衡变压器的无级无差自动平衡。

所述方法以负载电流的检测为基础，计算其中的无功电流获得需要投切的无功补偿电容器及逆变器需要补偿的无功电流；通过计算负载有功电流的大小获得需要投切的移相电容电感及逆变器需要补偿的移相电流；通过计算逆变器直流电压指令值与实际直流电压的偏差，采用PI控制获得需要从平衡变压器单相侧吸收的有功电流；逆变器需要补偿的无功电流与逆变器需要补偿的移相电流及逆变器需要从平衡变压器单相侧吸收的有功电流的叠加共同构成了逆变器的指令电流；逆变器输出电流跟踪控制采用无差拍控制，实现对指令电流的实时无差跟踪。

所述逆变器需要补偿电流的指令表达式为：