一種三相電力平衡和波形修正節電裝置的製作方法

2023-06-11 13:56:11 2

專利名稱：一種三相電力平衡和波形修正節電裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種三相電力平衡和波形修正節電裝置，屬於節電技術領域。
背景技術：
我國工業企業普遍存在用電效率低下和電能質量不高問題，影響用電設備的正常和安全運行，也造成電能嚴重浪費，這種現象將嚴重影響我國經濟的持續發展。以上狀況的主要表現為:(I)三相電力不平衡電網中三相電壓和電流不平衡現象普遍存在。三相電流不平衡將導致零序電流過大和相負荷超過變壓器的額定值，線損和鐵損增加，使變壓器產生渦流而發熱，甚至燒毀變壓器；三相電壓不平衡會影響各相用電設備的安全運行，故障機率增加。(2)大量非線性設備的使用造成高次諧波超標，使電網的電流波形產生畸變，電力品質下降，影響用電設備的正常和安全運行。(3)功率因素低下，無功電流太大使變壓器的額定負荷增大，線損和鐵損增加。(4)衝擊性負荷和用電設備的經常啟停帶來瞬流、浪湧使電力不穩，不僅無效電力增加，而且還影響用電設備的穩定運行以及精度和壽命。目前解決以上問題的常用設備一般有電抗器、無功補償設備、電力濾波器，這些設備功能單一，節電效果不好，投資效率不高。
發明內容為了提高電質量和用電效率，本發明提供一種三相電力平衡和波形修正節電裝置。本發明採用的技術方案是:三相電力平衡和波形修正節電裝置包括箱體、固定在箱體內部的三軸鐵芯、主線圈1、主線圈I1、副線圈、PFC整流單元、三相橋式逆變單元、控制單元、輸入接線端子、輸出接線端子和調整端子盤；每相主線圈I和副線圈同軸，主線圈II按順序置於相鄰軸；PFC整流單元包含由IGBT或TGCT組成的三相橋式電路以及過流、短路保護元件；三相橋式逆變單元包含由IGBT或TGCT組成的三相橋式電路、L-C濾波電路以及過流、直通、短路保護元件；控制單元包含電壓和電流信號採集元件、電壓和電流實時監測電路、DSP實時補償電流計算模塊、SPWM和PWM控制信號生成電路、L-C濾波電路以及過流、直通和短路保護元件；輸入接線端子分別與主線圈I上端、PFC整流單元電源輸入端以及控制單元電壓信號採集元件依次連接，主線圈I下端分別與主線圈II下端依次連接，主線圈II上端分別與副線圈下端、三相橋式逆變單元輸出端、控制單元電流信號採集元件、輸出接線端子依次連接，副線圈上端抽頭與調整端子盤連接，PFC整流單元輸出端與三相橋式逆變單元輸入端連接，控制單元的控制信號輸出端分別與PFC整流單元的控制信號輸入端和三相橋式逆變單元的控制信號輸入端依次連接，PFC整流單元、三相橋式逆變單元和控制單元的中性線連接端分別與輸入接線端子連接。以上技術方案的有益效果是:1.該裝置每相有兩個主線圈，依次置於相鄰兩個鐵芯軸，根據互感和電磁平衡原理可減輕三相電力不平衡的程度，並根據電抗原理可濾去高次諧波(主要是20次以上)。2.該裝置採用電力電子技術，實時補償三相基波電流以進一步消除三相電流的不平衡，實時補償反向諧波電流以消除20次以下的諧波，修正畸變的電流波形，實時補償無功電流以提高功率因數。3.該裝置可根據對電能質量的使用要求(對三相電力平衡、各次諧波的含量要求和功率因素要求)智能化控制各種電流補償量，使電能質量得到根本的改善，能耗降到最小程度。4.該裝置副線圈可根據需要調整電抗和過剩電壓，避免無效使用電力。5.該裝置具有三相電力平衡調整、濾波、無功補償、穩壓和調壓的綜合功能，能耗低、投資費用低，佔地空間小，可以比較經濟地實現節電目的。
以下結合附圖進行詳細說明。

圖1:本發明的結構圖(I)箱體；⑵主線圈I ; (3)主線圈II ；⑷副線圈；(5) PFC整流單元；(6)三相橋式逆變單元；(7)控制單元；(8)輸入接線端子；(9)輸出接線端子；(10)調整端子盤；(11)三軸鐵芯圖2:本發明的原理圖(2-1、2-2、2-3)主線圈 I ; (3-1、3_2、3_3)主線圈 II ; (4-1、4-2、4-3)副線圈；(5)PFC整流單元；(6)三相橋式逆變單元；(7)控制單元；(8-1、8-2、8-3、8-4)輸入接線端子；(9-1、9-2、9-3)輸出接線端子。
具體實施方式
在圖1和圖2中:1.三相電力平衡和波形修正節電裝置包括箱體⑴、主線圈I (2)、主線圈II (3)、副線圈(4)、PFC整流單元(5)、三相橋式逆變單元(6)、控制單元(7)、輸入接線端子(8)、輸出接線端子(9)和調整端子盤(10)、三軸鐵芯(11)，PFC整流單元(5)、三相橋式逆變單元
(6)、控制單元(7)、輸入接線端子(8)、輸出接線端子(9)和三軸鐵芯(11)固定在箱體(I)內部，主線圈I (2)、主線圈II (3)、副線圈(4)和調整端子盤(10)安裝在三軸鐵芯(11)上，上述所有構件組成一個整體。2.上述所述的每相主線圈I和副線圈同軸，主線圈II按順序置於相鄰軸，即主線圈I (2_1)、主線圈II (3-3)和副線圈(4_1)同軸，主線圈I (2-2)、主線圈II (3-1)和副線圈(4-2)同軸，主線圈I (2-3)、主線圈II (3-2)和副線圈(4-3)同軸，6個主線圈全部相同，3個副線圈全部相同。3.上述所述的PFC整流單元(5)包含由IGBT或TGCT組成的三相橋式電路以及過流、短路保護元件。[0028]4.上述所述的三相橋式逆變單元(6)包含由IGBT或TGCT組成的三相橋式電路、L-C濾波電路以及過流、直通、短路保護元件。5.上述所述的控制單元(7)包含電壓和電流信號採集元件、電壓和電流實時監測電路、DSP實時補償電流計算模塊、SPWM和PWM控制信號生成電路、L-C濾波電路以及過流、直通和短路保護元件。6.上述所述的輸入接線端子(8-1、8-2、8_3)分別與主線圈I (2-1、2_2、2_3)上端、PFC整流單元(5)電源輸入端以及控制單元(7)電壓信號採集元件依次連接，主線圈I (2-1、2-2、2-3)下端分別與主線圈II (3_1、3_2、3_3)下端依次連接，主線圈II (3_1、3_2、3-3)上端分別與副線圈(4-2、4-3、4-1)下端、三相橋式逆變單元(6)輸出端、控制單元(7)電流信號採集元件、輸出接線端子(9-1、9-2、9-3)依次連接，副線圈(4-1、4-2、4-3)上端抽頭與調整端子盤(10)連接，PFC整流單元(5)的輸出端與三相橋式逆變單元(6)輸入端連接，控制單元(7)的控制信號輸出端分別與PFC整流單元(5)的控制信號輸入端和三相橋式逆變單元(6)的控制信號輸入端依次連接；PFC整流單元(5)、三相橋式逆變單元(6)和控制單元(7)的中性線連接端分別與輸入接線端子(8-4)連接。
權利要求1.一種三相電力平衡和波形修正節電裝置，包括箱體(I)、主線圈I (2)、主線圈II (3)、副線圈(4)、PFC整流單元(5)、三相橋式逆變單元(6)、控制單元(7)、輸入接線端子(8)、輸出接線端子(9)和調整端子盤(10)、三軸鐵芯(11)，其特徵是:PFC整流單元(5)、三相橋式逆變單元(6)、控制單元(7)、輸入接線端子(8)、輸出接線端子(9)和三軸鐵芯(11)固定在箱體⑴內部，主線圈I (2)、主線圈II (3)、副線圈(4)和調整端子盤(10)安裝在三軸鐵芯(11)上，上述所有構件組成一個整體。
2.根據I所述的一種三相電力平衡和波形修正節電裝置，其特徵是:每相主線圈I和副線圈同軸，主線圈II按順序置於相鄰軸，即主線圈I (2-1)、主線圈II (3-3)和副線圈(4-1)同軸，主線圈I (2-2)、主線圈II (3-1)和副線圈(4-2)同軸，主線圈I (2-3)、主線圈II (3-2)和副線圈(4-3)同軸，6個主線圈全部相同，3個副線圈全部相同。
3.根據I所述的一種三相電力平衡和波形修正節電裝置，其特徵是:PFC整流單元(5)包含由IGBT或TGCT組成的三相橋式電路以及過流、短路保護元件。
4.根據I所述的一種三相電力平衡和波形修正節電裝置，其特徵是:三相橋式逆變單元(6)包含由IGBT或TGCT組成的三相橋式電路、L-C濾波電路以及過流、直通、短路保護元件。
5.根據I所述的一種三相電力平衡和波形修正節電裝置，其特徵是:控制單元(7)包含電壓和電流信號採集元件、電壓和電流實時監測電路、DSP實時補償電流計算模塊、SPWM和PWM控制信號生成電路、L-C濾波電路以及過流、直通和短路保護元件。
6.根據I所述的一種三相電力平衡和波形修正節電裝置，其特徵是:輸入接線端子(8-1、8-2、8-3)分別與主線圈I (2-1、2-2、2-3)上端、PFC整流單元(5)電源輸入端以及控制單元(7)電壓信號採集元件依次連接，主線圈I (2-1、2-2、2-3)下端分別與主線圈II (3-1、3-2、3-3)下端依次連接，主線圈II (3_1、3_2、3_3)上端分別與副線圈(4_2、4_3、4-1)下端、三相橋式逆變單元(6)輸出端、控制單元(7)電流信號採集元件、輸出接線端子(9-1、9-2、9-3)依次連接，副線圈(4-1、4-2、4-3)上端抽頭與調整端子盤(10)連接，PFC整流單元(5)的輸出端與三相橋式逆變單元(6)輸入端連接，控制單元(7)的控制信號輸出端分別與PFC整流單元(5)的控制信號輸入端和三相橋式逆變單元(6)的控制信號輸入端依次連接；PFC整流單元(5)、三相橋式逆變單元(6)和控制單元(7)的中性線連接端分別與輸入接線端子(8-4)連接。
專利摘要一種三相電力平衡和波形修正節電裝置，包括箱體、固定在箱體內部的三軸鐵芯、主線圈Ⅰ和Ⅱ、副線圈、PFC整流單元、三相橋式逆變單元、控制單元、輸入接線端子、輸出接線端子和調整端子盤；每相主線圈Ⅰ和Ⅱ跨相鄰兩個鐵芯柱，可減輕三相電力不平衡的程度，濾去高次諧波；採用電力電子技術，實時補償三相電流以進一步消除三相電流的不平衡和高次諧波，補償無功電流；可根據對電能質量的使用要求智能化控制各種電流補償量，使電能質量得到根本的改善，能耗降到最小程度，避免無效使用電力；具有能耗低、投資費用少，佔地空間小，可比較經濟地實現節電目的。
文檔編號H02J3/26GK203056596SQ20132006104
公開日2013年7月10日 申請日期2013年2月4日 優先權日2013年2月4日
發明者周榮遷, 範慶峰, 陳明友, 範慶利 申請人:北京京泓中電環保科技有限公司