CN103475032A - 一种智能配用电柔性控制*** - Google Patents

一种智能配用电柔性控制*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种智能配用电柔性控制***，包括变压器、三相整流器、至少一个单相逆变器和至少一个三相逆变器。三相整流器将变压器产生的三相交流电转换为直流电输出给逆变器，由单相逆变器将直流电转换为频率和幅值均可调的单相交流电，以及由三相逆变器将直流电转换为频率和幅值均可调的三相交流电。本发明提供的智能配用电柔性控制***采用对三相交流电整流后逆变的方法，避免了大量的单相用电设备直接接入供电电网而造成的三相不平衡问题，减小了对输配电设备及用电设备的损害，提高了供电的可靠性、经济性和电能质量。并且本发明提供的智能配用电柔性控制***模块分工明确，易于设计、建设、运行和维护，方便***扩容升级。

Description

一种智能配用电柔性控制***
技术领域
本发明涉及配电网技术领域，更具体地说，涉及一种智能配用电柔性控制***。
背景技术
三相不平衡是指是指在电力***中三相电流（或电压）幅值不一致，且幅值差超过规定范围。具体的三相不平衡问题造成的危害有：
1、对变压器的危害：在生产、生活用电中，三相负载不平衡时，使变压器处于不对称运行状态，造成变压器的损耗增大、利用率降低。同时还会造成变压器零序电流过大，局部金属部件温度增高，严重可导致变压器烧毁；
2、对用电设备的危害：三相不平衡会产生数倍不平衡电流，诱导电动机逆扭矩增加，使电动机的温度上升、效率下降、震动加剧，导致用电设备的使用寿命降低，加速用电设备的老化；
3、对线路的影响：三相负载不平衡，导致中性线有电流通过，使供电线路损耗增大。低压电网三相负载不平衡可能引起高压某相电流过大，从而引起高压线路过流跳闸停电，并且变电站的开关设备频繁跳闸停电，降低了开关设备的使用寿命。
因此，三相不平衡问题不仅对供电电网的经济可靠运行造成严重的影响，同时还降低了用户的电能质量和供电的可靠性。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种智能配用电柔性控制***，满足了大量的单相电力用户和三相电力用户，有效的解决了配电网三相不平衡问题，减小了对输配电设备及用电设备的损害，提高了供电的可靠性、经济性和电能质量。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种智能配用电柔性控制***，包括：变压器、三相整流器、至少一个单相逆变器和至少一个三相逆变器；
所述变压器的输入端连接供电电网，用于输出三相交流电；
所述三相整流器的输入端连接所述变压器的二次侧，用于将所述三相交流电转换为直流电后输出；
所述单相逆变器的输入端连接所述三相整流器的输出端，用于将所述直流电转换为单相交流电后输出；
所述三相逆变器的输入端连接所述三相整流器的输出端，用于将所述直流电转换为三相交流电后输出。
优选的，还包括：至少一个第一斩波器；
所述第一斩波器的输入端连接所述三相整流器的输出端，用于调节输入的所述直流电的电压值大小后输出。
优选的，所述第一斩波器为降压斩波器。
优选的，还包括：至少一个分布式电源模块；
所述分布式电源模块用于与所述三相整流器同时输出直流电，或在所述三相整流器断电时，作为备用电源。
优选的，所述分布式电源模块包括：太阳能电站、蓄电池组、第二斩波器和光伏切换模块；
所述太阳能电站的输出端连接所述蓄电池组的输入端，用于为所述蓄电池组充电；
所述第二斩波器的输入端连接所述蓄电池组的输出端，所述第二斩波器的输出端连接所述光伏切换模块，用于调节所述蓄电池组输出电压的电压值大小后输出；
所述光伏切换模块用于控制所述第二斩波器的输出端是否并入所述三相整流器的输出端。
优选的，所述第二斩波器为升压斩波器。
优选的，还包括：滤波、无功补偿模块；
所述滤波、无功补偿模块连接所述三相整流器的输入端，用于消除所述三相整流器的三相交流电的谐波，并补偿所述三相整流器消耗的无功功率。
优选的，所述三相整流器输出的直流电的正负极之间还连接有至少一个用于稳压和滤波的电容器。
优选的，所述电容器的数量为2个，2个所述电容器串联，且每个电容器的电容值为4700μF，额定电压为1000V。
与现有技术相比，本发明所提供的技术方案具有以下优点：
本发明所提供的智能配用电柔性控制***，包括变压器、三相整流器、至少一个单相逆变器和至少一个三相逆变器。三相整流器将变压器产生的三相交流电转换为直流电输出给逆变器，由单相逆变器将直流电转换为频率和幅值均可调的单相交流电，以及由三相逆变器将直流电转换为频率和幅值均可调的三相交流电。
本发明提供的智能配用电柔性控制***采用对三相交流电整流后逆变的方法，避免了大量的单相用电设备直接接入供电电网而造成的三相不平衡问题，实现了单相交流电和三相交流电的柔性控制，减小了对输配电设备及用电设备的损害，提高了供电的可靠性、经济性和电能质量。并且本发明提供的智能配用电柔性控制***模块分工明确，易于设计、建设、运行和维护，方便***扩容升级。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实施例提供的智能配用电柔性控制***的结构示意图。
具体实施方式
正如背景技术所述，三相不平衡问题不仅对配电网的经济可靠运行造成严重的影响，同时还降低了用户的电能质量和供电的可靠性。发明人研究发现，造成这种缺陷的原因主要有存在大量的单相电力用户，单相用电设备直接接入供电电网，导致供电电网三相不平衡问题较为严重。
基于此，本发明提供了一种智能配用电柔性控制***，以克服现有技术存在的上述问题，包括：
变压器、三相整流器、至少一个单相逆变器和至少一个三相逆变器；
所述变压器的输入端连接供电电网，用于输出三相交流电；
所述三相整流器的输入端连接所述变压器的二次侧，用于将所述三相交流电转换为直流电后输出；
所述单相逆变器的输入端连接所述三相整流器的输出端，用于将所述直流电转换为单相交流电后输出；
所述三相逆变器的输入端连接所述三相整流器的输出端，用于将所述直流电转换为三相交流电后输出。
本发明所提供的智能配用电柔性控制***，包括变压器、三相整流器、至少一个单相逆变器和至少一个三相逆变器。三相整流器将变压器产生的三相交流电转换为直流电输出给逆变器，由单相逆变器将直流电转换为频率和幅值均可调的单相交流电，以及由三相逆变器将直流电转换为频率和幅值均可调的三相交流电。
本发明提供的智能配用电柔性控制***采用对三相交流电整流后逆变的方法，避免了大量的单相用电设备直接接入供电电网而造成的三相不平衡问题，减小了对输配电设备及用电设备的损害，提高了供电的可靠性、经济性和电能质量。并且本发明提供的智能配用电柔性控制***模块分工明确，易于设计、建设、运行和维护，方便***扩容升级。
以上是本发明的核心思想，为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
本实施例提供了一种智能配用电柔性控制***，如图1所示，为本实施例提供的智能配用电柔性控制***的结构示意图，包括：变压器1、三相整流器2、至少一个单相逆变器3和至少一个三相逆变器4。
变压器1的输入端连接供电电网，变压器1的二次侧连接三相整流器2的输入端，变压器1用于输出三相交流电至三相整流器2，本实施例提供的一种变压器1的参数如下表：
类型 接线方式 电压/kV 容量/kVA
三相双绕组 Δ/Y 10/0.4 630
三相整流器2的输入端与变压器1的二次侧相连，接收变压器1产生的三相交流电，并将三相交流电转换为直流电，作为逆变器的直流电源的正负极，连接逆变器的输入端。三相整流器2的性能对与其连接的逆变器有重要的影响，本实施例提供的一种三相整流器2的参数如下表：
脉动数 额定直流电压/V 额定电流/A 额定功率/kW 功率器件
12 ±500 300 300 IGBT
单相逆变器3用于将直流电转换为单相交流电，单相逆变器3的输入端连接三相整流器2的输出端，即连接直流电源的正负极，单相逆变器3的输出端连接单相用电设备。三相整流器2将变压器1输出的三相交流电转换为直流电后输入到单相逆变器3，单相逆变器3将输入的直流电转换为单相交流电后输出到单相用电设备。单相逆变器3输出的单相交流电的电压幅值和频率可以根据单相用电设备的需求调整，满足单相用电设备的要求。本实施例提供的一种单相逆变器3的参数如下表：
类型 额定电压/V 额定电流/A 额定功率/kW 功率器件
单相全桥 220 200 44 IGBT
三相逆变器4用于将直流电转换为三相交流电，三相逆变器3的输入端连接三相整流器2的输出端，即三相整流器2的输出端作为直流电源的正负极，同时为单相逆变器3和三相逆变器4提供直流电，三相逆变器4的输出端连接三相用电设备。三相整流器2将变压器1输出的三相交流电转换为直流电后输入到三相逆变器4，三相逆变器4将输入的直流电转换为三相交流电后输出到三相用电设备。同样的，三相逆变器4输出的三相交流电的电压幅值和频率可以根据三相用电设备的需求调整，满足三相用电设备的要求。本实施提的一种三相逆变器4的参数如下表：
类型 额定电压/V 额定电流/A 额定功率/kW 功率器件
三相桥式 380 200 132 IGBT
参考图1所示，三相整流器4输出端作为的直流电源的正负极，通过两条直流母线（即直流母线+和直流母线-）连接到直流母排5，直流母排5分布多个连接线路，使三相整流器4的直流电源的正负极同时连接单相逆变器3的输入端和三相逆变器4的输入端，最终完成直流电与单相交流电和三相交流电的转换。
为了满足直流电用电设备，本实施例提供的智能配用电柔性控制***还包括至少一个第一斩波器6。第一斩波器6的输入端连接三相整流器2的输出端，即第一斩波器6的输入端通过直流母排5与三相整流器2的直流电源的正负极相连，第一斩波器6的输出端连接直流电用电设备。第一斩波器6用于调节输入的直流电的电压值大小后输出到直流电用电设备。本实施例提供的第一斩波器为降压斩波器。同样的，第一斩波器也可以为升压斩波器，为不同的直流电用户输送不同电压值的电压。
参考图1所示，本实施例提供的智能配用电柔性控制***还包括：至少一个分布式电源模块7，所述分布式电源模块7用于与所述三相整流器2同时输出直流电，或者在三相整流器2断电时，作为备用电源，为单相逆变器、三相逆变器或第一斩波器提供直流电。当三相整流器2正常输出时，分布式电源模块7并入三相整流器2的输出端，与三相整流器2同时为单相逆变器3、三相逆变器4和第一斩波器6输出直流电；当三相整流器2断电时，分布式电源模块7与单相逆变器3、三相逆变器4和第一斩波器6之间相当于短时UPS（Uninterruptible Power System/Uninterruptible Power Supply，不间断电源）。
其中，分布式电源模块7包括：太阳能电站71、蓄电池组72、第二斩波器73和光伏切换模块74。太阳能电站71的输出端连接蓄电池组72的输入端，用于将光能转换为电能，并为蓄电池组72充电。第二斩波器73的输入端连接蓄电池组72的输出端，蓄电池组72为第二斩波器73输出电流，第二斩波器73用于调节蓄电池组72输出电压的电压值大小后输出。光伏切换模块74用于控制第二斩波器73的输出端是否并入三相整流器74的输出端，光伏切换模块74相当于判断开关，控制第二斩波器73的输出端为单相逆变器、三相逆变器和第一斩波器输出直流电。本实施例提供的第二斩波器为升压斩波器，将蓄电池组输出电压的电压值提升到直流母线电压。
另外，为了提高电网电能的质量和可靠性，本实施例提供的智能配用电柔性控制***还包括：滤波、无功补偿模块8，滤波、无功补偿模块8连接变压器1的二次侧，用于消除所述变压器1输出的三相交流电的谐波，并补偿所述三相整流器2消耗的无功功率，防止因无功不足造成电压过低。
在三相整流器2输出的直流电的正负极之间（即三相整流器2的直流电源的正负极）还连接有至少一个用于稳压和滤波的电容器。本实施例优选的电容器的数量为2个，2个电容器串联，且每个电容器的电容值为4700μF，额定电压为1000V。电容器的设置保证了智能配用电柔性控制***的安全性和可靠性。
本发明所提供的智能配用电柔性控制***，包括变压器、三相整流器、至少一个单相逆变器和至少一个三相逆变器。三相整流器将变压器产生的三相交流电转换为直流电输出给逆变器，由单相逆变器将直流电转换为频率和幅值均可调的单相交流电，以及由三相逆变器将直流电转换为频率和幅值均可调的三相交流电。
本发明提供的智能配用电柔性控制***采用对三相交流电整流后逆变的方法，避免了大量的单相用电设备直接接入供电电网而造成的三相不平衡问题，减小了对输配电设备及用电设备的损害，提高了供电的可靠性、经济性和电能质量。并且本发明提供的智能配用电柔性控制***模块分工明确，易于设计、建设、运行和维护，方便***扩容升级。
另外，本发明实施例还包括与三相整流器连接的第一斩波器，方便了直流电用电设备，实现了电能输出形式的多样化。而分布式电源模块不仅保障了供电电网断电时的持续供电，同时还解决了光伏发电并网的问题，并且由于分布式电源模块的接入，保证了本实施例提供的智能配用电柔性控制***在配电网终端能够削峰填谷，实现负荷柔性控制。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种智能配用电柔性控制***，其特征在于，包括：变压器、三相整流器、至少一个单相逆变器和至少一个三相逆变器；
所述变压器的输入端连接供电电网，用于输出三相交流电；
所述三相整流器的输入端连接所述变压器的二次侧，用于将所述三相交流电转换为直流电后输出；
所述单相逆变器的输入端连接所述三相整流器的输出端，用于将所述直流电转换为单相交流电后输出；
所述三相逆变器的输入端连接所述三相整流器的输出端，用于将所述直流电转换为三相交流电后输出。
2.根据权利要求1所述的智能配用电柔性控制***，其特征在于，还包括：至少一个第一斩波器；
所述第一斩波器的输入端连接所述三相整流器的输出端，用于调节输入的所述直流电的电压值大小后输出。
3.根据权利要求2所述的智能配用电柔性控制***，其特征在于，所述第一斩波器为降压斩波器。
4.根据权利要求1～3任意一项所述的智能配用电柔性控制***，其特征在于，还包括：至少一个分布式电源模块；
所述分布式电源模块用于与所述三相整流器同时输出直流电，或在所述三相整流器断电时，作为备用电源。
5.根据权利要求4所述的智能配用电柔性控制***，其特征在于，所述分布式电源模块包括：太阳能电站、蓄电池组、第二斩波器和光伏切换模块；
所述太阳能电站的输出端连接所述蓄电池组的输入端，用于为所述蓄电池组充电；
所述第二斩波器的输入端连接所述蓄电池组的输出端，所述第二斩波器的输出端连接所述光伏切换模块，用于调节所述蓄电池组输出电压的电压值大小后输出；
所述光伏切换模块用于控制所述第二斩波器的输出端是否并入所述三相整流器的输出端。
6.根据权利要求5所述的智能配用电柔性控制***，其特征在于，所述第二斩波器为升压斩波器。
7.根据权利要求1所述的智能配用电柔性控制***，其特征在于，还包括：滤波、无功补偿模块；
所述滤波、无功补偿模块连接所述三相整流器的输入端，用于消除所述三相整流器的三相交流电的谐波，并补偿所述三相整流器消耗的无功功率。
8.根据权利要求1所述的智能配用电柔性控制***，其特征在于，所述三相整流器输出的直流电的正负极之间还连接有至少一个用于稳压和滤波的电容器。
9.根据权利要求8所述的智能配用电柔性控制***，其特征在于，所述电容器的数量为2个，2个所述电容器串联，且每个电容器的电容值为4700μF，额定电压为1000V。
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