[發(fā)明專(zhuān)利]基于單相逆變電源的柔性切換系統(tǒng)的切換方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210064651.8
• 申請(qǐng)日: 2012-03-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102611126A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-07-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 嚴(yán)虹;蔡慧;陳衛(wèi)民;李青;宋慶飛
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)計(jì)量學(xué)院
• 主分類(lèi)號(hào): H02J3/26
• 分類(lèi)號(hào): H02J3/26
• 代理公司: 杭州求是專(zhuān)利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 林懷禹

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于單相逆變電源的柔性切換系統(tǒng)的切換方法。

背景技術(shù)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，用電設(shè)備的類(lèi)型越來(lái)越多。在三相供電系統(tǒng)中，除了大量的對(duì)稱(chēng)負(fù)荷外，還新增了許多不對(duì)稱(chēng)負(fù)荷和單相負(fù)荷。由于單相負(fù)載的大量應(yīng)用，且各負(fù)荷的用電不同時(shí)等原因，導(dǎo)致三相四線制配電系統(tǒng)出現(xiàn)了嚴(yán)重的三相不平衡的運(yùn)行狀態(tài)。

當(dāng)三相負(fù)載不平衡運(yùn)行時(shí)，中性線就會(huì)有電流通過(guò)，這樣不但相線有損耗，而且中性線也產(chǎn)生損耗，從而增加了電網(wǎng)線路的損耗。在生產(chǎn)、生活用電中，三相負(fù)載不平衡時(shí)，變壓器處于不對(duì)稱(chēng)運(yùn)行狀態(tài)。這造成變壓器的損耗增大(包括空載損耗和負(fù)載損耗)。此外，三相負(fù)載不平衡運(yùn)行會(huì)造成變壓器零序電流過(guò)大，局部金屬件溫度增高，甚至?xí)?dǎo)致變壓器燒毀。同時(shí)配變出力也與三相負(fù)載的不平衡度有關(guān)。三相負(fù)載不平衡越大，配變出力減少越多。為此，配變?cè)谌嘭?fù)載不平衡時(shí)運(yùn)行，其輸出的容量就無(wú)法達(dá)到額定值，其備用容量亦相應(yīng)減少，過(guò)載能力也降低。假如配變?cè)谶^(guò)載工況下運(yùn)行，極易引發(fā)配變發(fā)熱，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)斐膳渥儫龘p。

目前，主要有下列三種措施可以解決由不對(duì)稱(chēng)負(fù)荷引起的電網(wǎng)三相電壓不平衡的問(wèn)題。1、將不對(duì)稱(chēng)負(fù)荷分散接在不同的供電點(diǎn)，以減少集中連接造成不平衡度嚴(yán)重超標(biāo)；2、加大負(fù)荷接入點(diǎn)的短路容量，如改變網(wǎng)絡(luò)或提高供電電壓級(jí)別來(lái)提高系統(tǒng)承受不平衡負(fù)荷的能力；3、裝設(shè)平衡裝置。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于單相逆變電源的柔性切換系統(tǒng)的切換方法，是將不對(duì)稱(chēng)負(fù)荷合理分配到各相，盡量使其平衡化的方法。在輸出電壓與原接續(xù)相有相同相位相同幅值時(shí)切換不對(duì)稱(chēng)負(fù)荷，使得不產(chǎn)生沖擊電流或使沖擊電流最小，即減小諧波污染，實(shí)現(xiàn)“無(wú)跳動(dòng)柔性切換”。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

將第一、第二和第三設(shè)備并聯(lián)在三相四線制的A相上，第四和第五設(shè)備并聯(lián)在三相四線制的B相上，第六設(shè)備和單相逆變電源并聯(lián)在三相四線制的C相上，本發(fā)明假設(shè)六個(gè)設(shè)備的額定功率和實(shí)際功率都相等；單相逆變電源通過(guò)第一開(kāi)關(guān)掛接在C相上，濾波器分別與單相逆變電源和隔離變壓器相連，第三設(shè)備與A相之間串聯(lián)第二開(kāi)關(guān)，第三設(shè)備與隔離變壓器之間串聯(lián)第三開(kāi)關(guān)，第三開(kāi)關(guān)并聯(lián)在第二開(kāi)關(guān)與第三設(shè)備之間，電壓采樣電路與切換控制器相連，電壓采樣電路用于采樣A、B、C三相的輸入電壓，系統(tǒng)內(nèi)部信號(hào)通過(guò)第四開(kāi)關(guān)與切換控制器相連，系統(tǒng)控制器與A、B、C三相相連，切換控制器用于控制單相逆變電源和四個(gè)開(kāi)關(guān)；

系統(tǒng)控制器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各相電壓、電流和功率因數(shù)的大小，進(jìn)行運(yùn)算后，發(fā)現(xiàn)A相功率負(fù)荷最大，C相功率負(fù)荷最小，所以決定讓第三設(shè)備由A相切換到C相，系統(tǒng)控制器把命令發(fā)送給切換控制器，切換控制器收到命令后；按以下步驟進(jìn)行切換：

1)確定將被切換的第三設(shè)備的原接續(xù)相為A相，因此，把A相的電壓采樣電路接通；

2)確定第三設(shè)備將被切換到的接續(xù)相為C相，因此，閉合第一開(kāi)關(guān)，把單相逆變電源與C相接通；

3)以A相的電壓信號(hào)作為參考，以單相逆變電源輸出的電壓信號(hào)作為反饋信號(hào)，構(gòu)成閉環(huán)控制，在切換控制器中產(chǎn)生SPWM的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，使單相逆變電源輸出的電壓波形經(jīng)濾波器濾波后變成穩(wěn)定的正弦波；

4)當(dāng)?shù)?)步輸出的穩(wěn)定的正弦波和A相電壓同幅值同相位時(shí)，閉合第三開(kāi)關(guān)后，打開(kāi)第二開(kāi)關(guān)；

5)切換完成后，切換控制器采用移相控制，使單相逆變電源的輸出和C相同相，然后，包括單相逆變電源、濾波器、隔離變壓器、切換控制器和電壓采樣電路的切換裝置被旁路、退出。

所述的六個(gè)設(shè)備的額定功率往往不相等，但額定功率已知，系統(tǒng)控制器通過(guò)監(jiān)測(cè)A、B、C三相的電壓、電流和功率因數(shù)的大小，運(yùn)用公式功率=電壓*電流*功率因數(shù)計(jì)算得出每相功率大小，便知道A、B、C三相的功率相差多少，也知道A、B、C三相中功率負(fù)荷最大和功率負(fù)荷最小的相，然后通過(guò)各設(shè)備已知的額定功率，確定要切換哪幾臺(tái)設(shè)備，進(jìn)行切換；或通過(guò)監(jiān)測(cè)每臺(tái)設(shè)備的電壓、電流和功率因數(shù)，運(yùn)用公式功率=電壓*電流*功率因數(shù)計(jì)算得出每臺(tái)設(shè)備的實(shí)際功率大小，確定要切換哪幾臺(tái)設(shè)備，進(jìn)行切換，一次切換完成后，重復(fù)上述計(jì)算步驟，再進(jìn)行切換，直到A、B、C三相的功率負(fù)荷平衡或基本平衡為止。

所述的單相逆變電源，采用交-直-交電路結(jié)構(gòu)，即不控整流電路+中間直流環(huán)節(jié)+逆變電路。