專利名稱：低壓線路電壓補償裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種低壓線路電壓補償裝置，適用于配電網(wǎng)中、解決低壓線路經(jīng)
過較長距離送電后的電壓偏低問題。
背景技術：
《農(nóng)村低壓電力技術規(guī)程》規(guī)定低壓臺區(qū)電網(wǎng)的供電半徑一般不超過500米。然 而在農(nóng)村配電網(wǎng)中，由于電力用戶分布的分散性，難免存在負荷較小且供電半徑超過500 米的情況。由于負荷較小，從經(jīng)濟效益的考慮難以用10kV中壓線路將電力送給用戶，所以 選擇用低壓線路供電；但低壓線路經(jīng)過長距離的送電，末端電壓會隨著用戶負荷的改變而 大范圍的波動，不能滿足用戶正常的用電需要。 目前已有一些對低壓配電網(wǎng)電壓進行補償?shù)难b置，以改善農(nóng)網(wǎng)供電質(zhì)量和減少投 資，但仍有其不足之處，如專利CN200410083143. X "電壓補償裝置"包括電壓檢測部、補償 電路、控制部、斷路器和短路開關，該裝置將補償電路輸出的補償電壓疊加于電源電壓上并 補償負載，當設于上游的斷路器斷開時，快速檢測并停止不需要的電壓補償動作；檢測電源 電壓的電壓檢測部具備檢測電源電壓的相位的裝置，在補償動作中檢測電源電壓相位比基 準相位超過規(guī)定量而變化，則判定上游斷路器為斷開，結束補償動作。該專利技術的電壓發(fā) 生器主要是靠直流電源進行逆變轉換為交流電，然后加載到電網(wǎng)電壓，技術環(huán)節(jié)復雜，成本 較高。該專利是靠檢測電源電壓的相位比基準電壓的相位超過規(guī)定量的變化來判斷補償是 否該結束，而沒有將電網(wǎng)電壓的有效值是否低于國家標準作為判據(jù)。 而專利CN200620036663. X "數(shù)字低電壓補償裝置"中，主回路電壓輸入和輸出端 間接儲能單元后，并聯(lián)IGBT升壓斬波模塊，再串聯(lián)IGBT續(xù)流模塊和輸出濾波電路；控制回 路中設含取樣、比較、可調(diào)的反饋單元，單片機作控制電路、IGBT驅(qū)動電路，最后接主回路各 IGBT開關元件的G極。此專利中的電壓補償裝置需要完全承擔用戶負荷，所以裝置所帶負 荷相對較小、所需裝置容量相對較大，設備成本和安全性勢必受到很大影響；裝置需一直掛 在電網(wǎng)側與用戶側之間，一定程度上加大了電網(wǎng)的損耗，一旦裝置發(fā)生故障，供電停止，所 以供電可靠性較差。

發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種低壓線路電壓補償裝置，它解決了低壓線路由于 長距離送電導致的電壓偏低和不穩(wěn)定問題，既滿足了電力輸送的經(jīng)濟性要求，又滿足用戶 對電壓質(zhì)量的要求。 本實用新型的技術方案是低壓線路電壓補償裝置，包括旁路開關，其特征在于 還包括隔離變壓器、交流斬波模塊、電壓測量模塊、電壓串聯(lián)模塊；其連接關系是低壓線 路、隔離變壓器和交流斬波模塊依次電連接，交流斬波模塊還分別電連接電壓測量模塊和 電壓串聯(lián)模塊，電壓串聯(lián)模塊和旁路開關并聯(lián)后分別與負荷電連接，電壓測量模塊電連接 低壓線路。[0007] 如上所述的低壓線路電壓補償裝置，其特征在于交流斬波模塊中采用MSP430系 列16位單片機。 如上所述的低壓線路電壓補償裝置，其特征在于交流斬波模塊采用4個帶續(xù)流
二極管的IGBT，構成兩個雙向功率開關；每個IGBT都并聯(lián)一個緩沖電路。 如上所述的低壓線路電壓補償裝置，其特征在于隔離變壓器為降壓變壓器，其副
邊并聯(lián)交流電容。 本實用新型的有益效果是采用電力電子交流斬波技術和電壓串聯(lián)補償方式將低 壓線路末端電壓控制穩(wěn)定在標準范圍內(nèi)，解決低壓線路由于長距離送電導致的電壓偏低和 不穩(wěn)定問題。 1、本實用新型首先是通過一個降壓隔離變壓器引入電網(wǎng)電壓，然后通過交流斬波 模塊對電容進行充放電，最后將電容兩端電壓串聯(lián)到電網(wǎng)上以達到提升電壓的目的，結構 簡單。運用電力電子交流斬波技術。 2、本實用新型主要靠檢測電網(wǎng)電壓的有效值是否低于國家標準來判斷補償是否 該結束，判據(jù)明確。 3、本實用新型主要是利用電容儲能之后串聯(lián)在電網(wǎng)之上，從而達到提升電網(wǎng)電壓
的目的，而專利CN200620036663. X則單純的通過IGBT升壓斬波抬升系統(tǒng)電壓。 2、本實用新型只是為用戶提供很小一部分的電壓，大部分的電壓還是取自系統(tǒng)
側，所以本裝置所帶負荷較大。 3、本實用新型以電網(wǎng)電壓作為電壓補償?shù)囊罁?jù)，電網(wǎng)電壓越低則通過交流斬波模 塊補償?shù)碾妷阂簿驮礁撸鴮＠鸆N200620036663.X則是根據(jù)用戶側電壓作為補償依據(jù)，通 過反饋單元來控制IGBT升壓斬波模塊的開斷。 4、本實用新型自帶智能電壓檢測控制，當電網(wǎng)電壓正常時，裝置會自動通過投入 旁路運行，交流斬波模塊停止工作，當檢測到電網(wǎng)電壓過低時，則斷開旁路，經(jīng)過交流斬波 模塊和電壓串聯(lián)模塊提升電網(wǎng)電壓，期間用戶不會停電。 5、本實用新型具有自檢糾錯功能，當裝置內(nèi)部出現(xiàn)故障時會自動跳轉到旁路運 行，裝置停運或者重啟，可以保證用戶不停電，而專利CN200620036663. X中的補償裝置直 接串聯(lián)在電網(wǎng)和用戶線路上，裝置故障時用戶供電肯定會收到影響。

圖1本實用新型實施例裝置結構示意圖。 圖2本實用新型實施例裝置電路原理圖。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步描述。 圖1中標記的說明1_低壓線路，2-隔離變壓器，3-交流斬波模塊，4-電壓測量模 ±央，5_電壓串聯(lián)模塊，e-旁路開關，7-負荷。 圖2中標記的說明Sl-輸入斷路器，S2-旁路斷路器(即圖1中的6)， S3-輸出 斷路器，Cl-電容，Ll-電感。 如圖1和圖2所示，本實用新型實施例低壓線路電壓補償裝置包括隔離變壓器2，交流斬波模塊3，電壓測量模塊4，電壓串聯(lián)模塊5、旁路開關6、輸入斷路器Sl和輸出斷路
器S3 ;其連接關系是低壓線路1、隔離變壓器2和交流斬波模塊3依次電連接；交流斬波
模塊3還分別電連接電壓測量模塊4和電壓串聯(lián)模塊5 ;電壓串聯(lián)模塊5另一端通過輸出斷路器S3分別電連接負荷7和旁路開關6，其中旁路開關6與電壓串聯(lián)模塊5并聯(lián)；低壓線路1通過輸入斷路器Sl分別電連接隔離變壓器2和電壓測量模塊4。[0024] 本實用新型實施例通過隔離變壓器2向低壓線路1取電，交流斬波模塊3通過電壓測量模塊4測得的電壓值，產(chǎn)生補償電壓送至電壓串聯(lián)模塊5，保證負荷7獲得的電壓在標準值范圍內(nèi)。當電壓串聯(lián)模塊5上側線路電壓在標準值范圍內(nèi)或裝置故障時，交流斬波模塊3發(fā)出指令給旁路開關6使其閉合，本發(fā)明實施例裝置退出運行(停止補償電壓)，線路經(jīng)旁路開關6向負荷7供電，保證負荷7不停電。 電源電力正常時，閉合旁路開關6、停止補償電壓；當電壓測量模塊4檢測到電源電壓下降時，交流斬波模塊3發(fā)出指令給旁路開關6使其斷開，切換到通過電壓串聯(lián)模塊5的補償電壓供給電力；交流斬波模塊3輸出補償電壓，該補償電壓疊加在電源電壓上，供給負荷7。 本實用新型實施例以電力電子技術為基礎，隨著電力電子技術的快速發(fā)展，IGBT器件容量的增大和成本的降低，基于電力電子技術的電壓補償可用較少的開關器件實現(xiàn)交流調(diào)壓的目的。 本實用新型實施例串聯(lián)于電網(wǎng)，在電壓跌落時，僅補償電網(wǎng)電壓跌落的部分，維持負載前端電壓在220V的額定電壓值，而不需完全向負載提供220V的電壓，因此本發(fā)明實施例的功率小于負載功率。 本實用新型實施例帶有旁路開關6，線路電壓正?；蜓b置故障時，電網(wǎng)經(jīng)旁路向負載7供電，保持負載不跳閘、不掉電。 本實用新型實施例的輸出電壓和電網(wǎng)電壓不共地，因此裝置輸入端通過隔離變壓器2和電網(wǎng)端隔離。隔離變壓器2為降壓變壓器，可以降低裝置中IGBT的電壓等級要求。隔離變壓器2副邊并聯(lián)交流電容C1，補償裝置的無功消耗。輸入端通過隔離變壓器2向線路上側取電，并與上側線路隔離。 交流斬波模塊3采用4個帶續(xù)流二極管的IGBT，構成兩個雙向功率開關，在電壓波形的正負半波均能進行調(diào)壓控制。 本實用新型實施例的控制方式采用無電流檢測的非互補控制方式，交流斬波模塊3中的4個IGBT在本發(fā)明實施例前端電網(wǎng)電壓的正負半周期內(nèi)的開關狀態(tài)不對稱，該方式為電壓串聯(lián)模塊5中的濾波電感Ll提供安全、有效的續(xù)流回路，可有效保護IGBT的使用安全性。 本實用新型實施例采用開環(huán)控制方式，無需采樣補償后的負荷7處的電壓，檢測本發(fā)明實施例前端電網(wǎng)電壓，產(chǎn)生相應的補償電壓，該控制方式簡單。 IGBT的控制方式采用占空比調(diào)制的脈寬調(diào)制電路。每個控制脈沖的周期固定，占空比根據(jù)裝置輸出的補償電壓和線路電壓的比值進行調(diào)整。該方式響應速度快，而且輸出電壓波動小。 每個IGBT都并聯(lián)一個緩沖電路，吸收IGBT關斷時產(chǎn)生的電壓尖峰，為IGBT提供更充分的保護。[0035] 本實用新型實施例的交流斬波模塊3中采用MSP430系列16位單片機，該款單片機采用精簡指令集，具有豐富的尋址方式、簡潔的內(nèi)核指令，指令執(zhí)行速度快，片內(nèi)集成了較多的中斷源和外圍模塊，節(jié)約設計成本，提供設計速度。而且該單片機具有相當?shù)氐墓摹?br> 權利要求低壓線路電壓補償裝置，包括旁路開關，其特征在于還包括隔離變壓器、交流斬波模塊、電壓測量模塊、電壓串聯(lián)模塊；其連接關系是低壓線路、隔離變壓器和交流斬波模塊依次電連接，交流斬波模塊還分別電連接電壓測量模塊和電壓串聯(lián)模塊，電壓串聯(lián)模塊和旁路開關并聯(lián)后分別與負荷電連接，電壓測量模塊電連接低壓線路。
2. 根據(jù)權利要求1所述的低壓線路電壓補償裝置，其特征在于交流斬波模塊中采用 MSP430系列16位單片機。
3. 根據(jù)權利要求1所述的低壓線路電壓補償裝置，其特征在于交流斬波模塊采用4 個帶續(xù)流二極管的IGBT，構成兩個雙向功率開關；每個IGBT并聯(lián)一個緩沖電路。
4. 根據(jù)權利要求1所述的低壓線路電壓補償裝置，其特征在于隔離變壓器為降壓變 壓器，其副邊并聯(lián)交流電容。
專利摘要本實用新型涉及一種低壓線路電壓補償裝置，包括隔離變壓器、交流斬波模塊、電壓測量模塊、電壓串聯(lián)模塊、旁路開關；其連接關系是低壓線路、隔離變壓器和交流斬波模塊依次電連接，交流斬波模塊還分別電連接電壓測量模塊和電壓串聯(lián)模塊，電壓串聯(lián)模塊和旁路開關并聯(lián)后分別與負荷電連接，電壓測量模塊電連接低壓線路。本實用新型通過隔離變壓器向低壓線路取電，交流斬波模塊通過電壓測量模塊測得的電壓值，產(chǎn)生補償電壓送至電壓串聯(lián)模塊，保證負荷獲得的電壓在標準值范圍內(nèi)。本實用新型采用電力電子交流斬波技術和電壓串聯(lián)補償方式將低壓線路末端電壓控制穩(wěn)定在標準范圍內(nèi)，解決低壓線路由于長距離送電導致的電壓偏低和不穩(wěn)定問題。
文檔編號H02J3/28GK201466725SQ20092008629
公開日2010年5月12日 申請日期2009年6月5日 優(yōu)先權日2009年6月5日
發(fā)明者樂健, 蘇毅, 阮江軍 申請人:武漢珞珈天銘電氣科技有限公司