[发明专利]一种三相负荷不平衡智能调节装置及方法

说明书

一种三相负荷不平衡智能调节装置及方法，包括直流侧电容模块、主功率模块、滤波模块以及控制电路；直流侧电容模块与主功率模块相连，主功率模块与滤波模块相连，滤波模块与控制电路相连；直流侧电容模块采用多组电容串并联组成，主功率模块采用IGBT，交流输出侧连接滤波模块。本发明的三相负荷不平衡智能调节装置能实现精确的三相不平衡治理与无功补偿，响应速度小于5ms,功率损耗＜3％，动态性能好，具有有功平衡智能化自适应控制与并联运行控制机制等显著优点。并且在保证良好的治理效果的基础上，借助简单的拓扑结构与先进的控制算法，提高设备动态性能，降低设备体积与成本。

技术领域

本发明涉及一种三相负荷不平衡智能调节装置及方法。

背景技术

随着社会经济发展和人民生活水平的不断提升，配电变压器(简称配变)的负荷也在与日俱增。由于当下大多家用电器为单相用电设备，投入使用的时段无法确定，以及负载连接分配不均，时常会出现配变低压侧三相不平衡的现象。经调查取样，在冬季取暖和夏季制冷期间，很多台区的不平衡率都在30％以上，有的甚至超过了80％。这不仅导致了电能损耗的增加，严重时会直接导致设备过热烧毁，对人身、设备造成危害，后果不堪设想。

尽管配变三相不平衡现象频发，但是现阶段对于三相不平衡的治理手段还具有相当的局限性，目前常用的方法有：人工倒负荷法、使用电容型三相负荷自动调节装置、使用换相开关型三相负荷自动调节装置。此类方法均有明显不足之处，为此，对三相负荷不平衡智能调节装置进行研发，解决传统治理方式的缺点，能够最大程度上改善三相不平衡现象，降低电力系统、居民用户受到的影响。

现有技术中发明名称为：一种用于三相不平衡和无功补偿的控制装置与方法(CN106026140A)的控制装置原理图参见图1，环路控制流程图参见图2，该装置由三相开关控制电路、滤波模块和电流采样模块组成，通过三相开关控制电路的环路控制三相输出电流，使得输出三相电感电流分离出的各个负序分量瞬时值和零序分量瞬时值，和负载侧三相电流零序与负序分量大小相等方向相反，实现三相不平衡治理与无功补偿功能。

该专利(CN106026140A)采用了一种T型三电平拓扑电路，需要12只IGBT管，装置体积大，设备成本高，同时控制算法较为复杂，不便于维护。

现有技术中发明名称为：一种台区电能质量治理设备(CN107069731A)的原理图参见3，控制器结构参见图4，该装置由直流侧三条储能支路与一条放电支路，逆变侧三相PWM逆变器，输出侧LCL滤波器组成，控制器通过电流监测与指令生成电路从负载电流中提取出谐波电流、基波无功电流和不平衡电流分量，只保留三相平衡的基波有功分量，反极性作用后发出补偿电流指令信号，电流跟随控制电路根据补偿电流指令，计算出IGBT的触发脉冲，经脉宽调制驱动后作用于逆变电路交流侧的各IGBT，在恶劣电能质量环境下，治理三相不平衡，无功和谐波电流。

该专利(CN107069731A)采用了一种分裂电容式三相四线逆变拓扑结构，结构较为简单，但是电流跟踪控制电路设计时直接将abc坐标系下的电流指令值与瞬时值进行比较，然后进行跟踪控制，由于abc坐标系下的电流为正弦量，无法实现无静差跟踪，装置三相不平衡治理与无功补偿性能一般。

上述两个专利中均采用SPWM调制(正弦脉宽调制)，直流侧电压利用率低，导致直流侧电容量大，增加了设备的成本投入。

发明内容

本发明为解决现有技术中的问题，目的是提供一种响应速度快，动态跟踪性能好，能实现精确三相不平衡治理与无功补偿的三相负荷不平衡智能调节装置及方法。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：