電能優(yōu)化及限流系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種電能優(yōu)化及限流系統(tǒng)，包括：三個(gè)單相變壓支路，每一個(gè)單相變壓支路包括第一變壓器、第二變壓器、第一APF組、第二APF組、共享電容、第一電感、第二電感、第一選通開(kāi)關(guān)、第二選通開(kāi)關(guān)；其中，每一個(gè)APF組均包括兩個(gè)與共享電容并聯(lián)的IGBT橋臂，第一變壓器的次級(jí)線圈與第一電感串聯(lián)后的電路與第一選通開(kāi)關(guān)并聯(lián)在第一APF組中兩個(gè)IGBT橋臂的中點(diǎn)之間，第二變壓器的次級(jí)線圈與第二電感串聯(lián)后的電路與第二選通開(kāi)關(guān)并聯(lián)在第二APF組中兩個(gè)IGBT橋臂的中點(diǎn)之間；所述第一變壓器的初級(jí)線圈串聯(lián)在對(duì)應(yīng)的單相高電壓輸電線中；所述第二變壓器的初級(jí)線圈的一端接地，另一端連接對(duì)應(yīng)的單相負(fù)載輸電線。本實(shí)用新型提供的電能優(yōu)化及限流系統(tǒng)可以具有較小的限流電抗。
【專(zhuān)利說(shuō)明】電能優(yōu)化及限流系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于電力【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種電能優(yōu)化及限流系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 電能是現(xiàn)代工業(yè)社會(huì)的骨干能源，電能的質(zhì)量和安全可靠性關(guān)系到工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量 和科學(xué)實(shí)驗(yàn)正常進(jìn)行，還是社會(huì)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民群眾的生活質(zhì)量的重要保障。近年來(lái)隨 著電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大和微電網(wǎng)的迅猛發(fā)展，系統(tǒng)的容量不斷提高，勢(shì)必導(dǎo)致電力系統(tǒng)短 路電流的不斷增大，一旦短路故障發(fā)生不僅對(duì)電網(wǎng)和負(fù)荷造成嚴(yán)重影響，還會(huì)擴(kuò)散到微網(wǎng)， 造成大量電氣設(shè)備燒毀，甚至引發(fā)火災(zāi)，嚴(yán)重影響系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。同時(shí)，電網(wǎng)中電力電 子裝置和各種非線性負(fù)荷的不斷增加，導(dǎo)致了系統(tǒng)中電壓波動(dòng)、電壓電流諧波等電能質(zhì)量 問(wèn)題日益嚴(yán)重，嚴(yán)重影響電網(wǎng)的可靠穩(wěn)定運(yùn)行和負(fù)荷的正常運(yùn)轉(zhuǎn)?，F(xiàn)有技術(shù)中引入了 DVR 對(duì)電網(wǎng)中的電壓波動(dòng)補(bǔ)償，同時(shí)為了限制短路故障電流，現(xiàn)有技術(shù)中在串聯(lián)變壓器側(cè)引入 限流支路用于限流。這樣的方式存在以下缺點(diǎn)如下：不能抑制電壓和電流諧波，限流電抗容 量大，造價(jià)高。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0003] 本實(shí)用新型的目的是提供一種能夠使用具有較小容量限流電抗進(jìn)行有效的限流 且能夠抑制電壓和電流諧波的系統(tǒng)。
[0004] -種電能優(yōu)化及限流系統(tǒng)，包括三個(gè)單相變壓支路，每一個(gè)單相變壓支路包括第 一變壓器、第二變壓器、第一 APF組、第二APF組、共享電容、第一電感、第二電感、第一選通 開(kāi)關(guān)、第二選通開(kāi)關(guān)；其中，每一個(gè)APF組均包括兩個(gè)與共享電容并聯(lián)的IGBT橋臂，第一變 壓器的次級(jí)線圈與第一電感串聯(lián)后的電路與第一選通開(kāi)關(guān)并聯(lián)在第一 APF組中兩個(gè)IGBT 橋臂的中點(diǎn)之間，第二變壓器的次級(jí)線圈與第二電感串聯(lián)后的電路與第二選通開(kāi)關(guān)并聯(lián)在 第二APF組中兩個(gè)IGBT橋臂的中點(diǎn)之間；所述第一變壓器的初級(jí)線圈串聯(lián)在對(duì)應(yīng)的單相高 電壓輸電線中；所述第二變壓器的初級(jí)線圈的一端接地，另一端連接對(duì)應(yīng)的單相負(fù)載輸電 線。
[0005] 進(jìn)一步的，還包括三個(gè)電流檢測(cè)器和三個(gè)故障檢測(cè)單元，每一個(gè)電流檢測(cè)器用于 檢測(cè)一個(gè)單相負(fù)載輸電線的電流；每一個(gè)故障檢測(cè)單元與一個(gè)電流檢測(cè)器相連，并連接相 應(yīng)單相變壓支路中的第一選通開(kāi)關(guān)和第二選通開(kāi)關(guān)，用于根據(jù)電流檢測(cè)器檢測(cè)到的電流值 確定是否存在短路，并在檢測(cè)到故障時(shí)控制所連接的第一選通開(kāi)關(guān)和/或第二選通開(kāi)關(guān)導(dǎo) 通。
[0006] 進(jìn)一步的，所述故障檢測(cè)單元還用于在檢測(cè)到短路時(shí)，閉鎖發(fā)生短路的單相變壓 支路中的第一 APF組和/或第二APF組。
[0007] 進(jìn)一步的，還包括：第一 APF組控制電路，所述第一 APF組控制電路包括三個(gè)電壓 補(bǔ)償電路；每一個(gè)電壓補(bǔ)償電路包括一個(gè)補(bǔ)償電壓計(jì)算單元、一個(gè)與門(mén)單元和一個(gè)閉鎖單 元；補(bǔ)償電壓計(jì)算單元的輸入端連接一個(gè)電流檢測(cè)器，輸出端連接與門(mén)的一個(gè)輸入端，用于 計(jì)算相應(yīng)相的補(bǔ)償諧波電壓和電壓波動(dòng)信號(hào)并輸入到與門(mén)的輸入端；與門(mén)的另一個(gè)輸入端 連接相對(duì)應(yīng)的閉鎖單元，輸出端連接對(duì)應(yīng)的單相變壓支路的第一 APF組的控制端；
[0008] 所述故障檢測(cè)單元，用于在檢測(cè)到短路時(shí)控制發(fā)生短路的單相變壓支路中的各個(gè) 閉鎖單元將對(duì)應(yīng)的與門(mén)閉鎖。
[0009] 進(jìn)一步的，所述第一 APF組控制電路還包括一個(gè)驅(qū)動(dòng)放大器，各個(gè)與門(mén)具體經(jīng)過(guò) 所述驅(qū)動(dòng)放大器連接到相應(yīng)第一 APF組的控制端。
[0010] 進(jìn)一步的，還包括第二APF組控制電路，所述第二APF組控制電路包括三個(gè)電流補(bǔ) 償電路；每一個(gè)電流補(bǔ)償電路包括一個(gè)補(bǔ)償電流計(jì)算單元、一個(gè)與門(mén)單元和一個(gè)閉鎖單元； 補(bǔ)償電流計(jì)算單元的輸入端連接一個(gè)電流檢測(cè)器，輸出端連接與門(mén)的一個(gè)輸入端，用于計(jì) 算相應(yīng)相的補(bǔ)償諧波電流并輸入到與門(mén)的輸入端；與門(mén)的另一個(gè)輸入端連接相對(duì)應(yīng)的閉鎖 單元，輸出端連接對(duì)應(yīng)的單相變壓支路的第二APF組的控制端；
[0011] 所述故障檢測(cè)單元，用于在檢測(cè)到短路時(shí)控制發(fā)生短路的單相變壓支路各個(gè)閉鎖 單元將對(duì)應(yīng)的與門(mén)閉鎖。
[0012] 進(jìn)一步的，所述第二APF組控制電路還包括一個(gè)驅(qū)動(dòng)放大器，各個(gè)與門(mén)具體經(jīng)過(guò) 所述驅(qū)動(dòng)放大器連接到相應(yīng)第二APF組的控制端。
[0013] 進(jìn)一步的，所述故障檢測(cè)單元進(jìn)一步用于根據(jù)短路電流的大小確定短路等級(jí)，當(dāng) 短路等級(jí)高于預(yù)設(shè)值時(shí)，將所述第一選通開(kāi)關(guān)和第二選通開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，當(dāng)短路等級(jí)低于預(yù)設(shè) 值時(shí)，將所述第一選通開(kāi)關(guān)，并維持第二選通開(kāi)關(guān)關(guān)閉。
[0014] 進(jìn)一步的，所述故障檢測(cè)單元在檢測(cè)到單相對(duì)地短路時(shí)，維持各個(gè)選通開(kāi)關(guān)關(guān)閉， 并維持各個(gè)與門(mén)處于非閉鎖狀態(tài)。
[0015] 本實(shí)用新型提供的電能優(yōu)化及限流系統(tǒng)中，在每一個(gè)單相變壓支路中的高壓側(cè)和 負(fù)載側(cè)均設(shè)置一個(gè)選通開(kāi)關(guān)，這樣當(dāng)線路發(fā)生故障需要進(jìn)行較大幅度的限流時(shí)，可以將兩 個(gè)選通開(kāi)關(guān)均導(dǎo)通，使位于負(fù)載側(cè)的電感與負(fù)載并聯(lián)從而將短路電流接地，即使電能優(yōu)化 及限流系統(tǒng)具有較小的阻抗，也能對(duì)線路中的短路電流進(jìn)行有效分流。本實(shí)用新型提供的 電能優(yōu)化及限流系統(tǒng)可以具有較小的限流電抗，組網(wǎng)成本低。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016] 圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的電能優(yōu)化及限流系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017] 圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的電能優(yōu)化及限流系統(tǒng)中的第一 APF組控制電路的 結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018] 圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的電能優(yōu)化及限流系統(tǒng)中的第二APF組控制電路的 結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019] 圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的電能優(yōu)化及限流系統(tǒng)中的故障檢測(cè)單元在不同 在檢測(cè)到不同故障時(shí)的工作流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0020] 為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本 實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用 新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
[0021] 本實(shí)用新型提供了一種電能優(yōu)化及限流，如圖1所示，該系統(tǒng)包括：三個(gè)單相變壓 支路（假設(shè)為a相、b相和c相支路），每一個(gè)單相變壓支路包括第一變壓器T1、第二變壓 器T2、第一 APF組APF1、第二APF組APF2、共享電容C、第一電感L1、第二電感L2、第一選通 開(kāi)關(guān)S1、第二選通開(kāi)關(guān)S2 ;其中，每一個(gè)APF組均包括兩個(gè)與共享電容C并聯(lián)的IGBT橋臂， 第一變壓器T1的次級(jí)線圈與第一電感L1串聯(lián)后的電路與第一選通開(kāi)關(guān)S1并聯(lián)在第一 APF 組中兩個(gè)IGBT橋臂的中點(diǎn)之間，第二變壓器T2的次級(jí)線圈與第二電感L2串聯(lián)后的電路與 第二選通開(kāi)關(guān)S2并聯(lián)在第二APF組中兩個(gè)IGBT橋臂的中點(diǎn)之間；所述第一變壓器T1的初 級(jí)線圈串聯(lián)在對(duì)應(yīng)的單相高電壓輸電線中；所述第二變壓器S2的初級(jí)線圈的一端接地，另 一端連接對(duì)應(yīng)的單相負(fù)載輸電線。
[0022] 在具體實(shí)施時(shí)，各個(gè)單相高電壓輸電線的電壓為10KV。三個(gè)第二APF組通過(guò)相應(yīng) 的共享電容為對(duì)應(yīng)的第一 APF組和自身逆變輸出供給能量，各個(gè)選通開(kāi)關(guān)可以具體為晶閘 管限流支路，位于高壓側(cè)的晶閘管限流支路為主限流支路，位于負(fù)載側(cè)的晶閘管限流支路 為次限流支路，次限流支路導(dǎo)通時(shí)可以將L2通過(guò)變壓器T2連接在電網(wǎng)和大地之間進(jìn)行分 流。
[0023] 第二APF組不僅對(duì)共用共享電容充能，還為第一 APF組供給能量，同時(shí)自身逆變輸 出電流抑制線路諧波電流；每一個(gè)第一 APF組通過(guò)檢測(cè)對(duì)應(yīng)單相支路的相電壓實(shí)現(xiàn)對(duì)各相 的電壓諧波及波動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償，使相電壓穩(wěn)定在期望的值；主限流支路，用于短路第一 APF組 的輸出電感L1，當(dāng)短路故障發(fā)生時(shí)相當(dāng)于在輸電線串入電感抑制短路電流；次限流支路， 通過(guò)短路第二APF組的輸出濾波電感L2,實(shí)現(xiàn)電感L2接地并與負(fù)荷并聯(lián)以實(shí)現(xiàn)分流，將負(fù) 荷電流控制在合理范圍內(nèi)。
[0024] 本實(shí)用新型提供的電能優(yōu)化及限流系統(tǒng)中，在每一個(gè)單相變壓支路中的高壓側(cè)和 負(fù)載側(cè)均設(shè)置一個(gè)選通開(kāi)關(guān)，這樣當(dāng)線路發(fā)生故障需要進(jìn)行較大幅度的限流時(shí)，可以將兩 個(gè)選通開(kāi)關(guān)均導(dǎo)通使位于負(fù)載側(cè)的電感與負(fù)載并聯(lián)從而將短路電流接地。本實(shí)用新型提供 的電能優(yōu)化及限流系統(tǒng)可以具有較小的阻抗。
[0025] 在具體實(shí)施時(shí)，上述的電能優(yōu)化及限流系統(tǒng)還應(yīng)包含對(duì)第一 APF組進(jìn)行控制的第 一 APF組控制電路、對(duì)第二APF組進(jìn)行控制的第二APF組控制電路、以及對(duì)主限流支路和次 限流支路進(jìn)行控制的功能電路。
[0026] 在一種可選的實(shí)施例中，這里的功能電路還可以包括圖中未示出的：三個(gè)電流檢 測(cè)器和三個(gè)故障檢測(cè)單元，
[0027] 其中每一個(gè)電流檢測(cè)器用于檢測(cè)一個(gè)單相負(fù)載輸電線的電流；每一個(gè)故障檢測(cè)單 元與一個(gè)電流檢測(cè)器相連，并連接相應(yīng)單相變壓支路中的第一選通開(kāi)關(guān)和第二選通開(kāi)關(guān)， 用于根據(jù)電流檢測(cè)器檢測(cè)到的電流值確定是否存在短路，并在檢測(cè)到短路時(shí)控制所連接的 第一選通開(kāi)關(guān)和/或第二選通開(kāi)關(guān)導(dǎo)通。
[0028] 進(jìn)一步的，在本實(shí)用新型提供的另一可選實(shí)施例中，故障檢測(cè)單元還用于在檢測(cè) 到故障時(shí)，閉鎖發(fā)生短路的單相變壓支路中的第一 APF組和/或第二APF組。
[0029] 作為一種可選的方式，當(dāng)所述故障檢測(cè)單元還用于對(duì)第一 APF組進(jìn)行控制時(shí)，本 實(shí)用新型提供的電能優(yōu)化及限流系統(tǒng)中的第一 APF組控制電路的結(jié)構(gòu)示意圖可以如圖2所 示，包括：第一 APF組控制電路，所述第一 APF組控制電路包括三個(gè)電壓補(bǔ)償電路；每一個(gè) 電壓補(bǔ)償電路包括一個(gè)電壓計(jì)算單元、一個(gè)與門(mén)單元和一個(gè)閉鎖單元，電壓計(jì)算單元的輸 入端連接一個(gè)電流檢測(cè)器，電壓計(jì)算單元的輸出端連接與門(mén)的一個(gè)輸入端，用于計(jì)算相應(yīng) 相的補(bǔ)償諧波電壓和電壓波動(dòng)信號(hào)并輸入到與門(mén)的輸入端；與門(mén)的另一個(gè)輸入端連接相對(duì) 應(yīng)的閉鎖單元，輸出端連接對(duì)應(yīng)的單相變壓支路的第一 APF組的控制端；
[0030] 所述故障檢測(cè)單元，用于根據(jù)檢測(cè)的故障控制發(fā)生短路的單相變壓支路中的各個(gè) 閉鎖單元將對(duì)應(yīng)的與門(mén)閉鎖。
[0031] 通過(guò)這種方式，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)短路的單相變壓支路的第一 APF組的自動(dòng)閉鎖。
[0032] 其中每一個(gè)補(bǔ)償電壓計(jì)算單元包括用于實(shí)現(xiàn)如下步驟的各個(gè)功能模塊：
[0033] 鎖相獲取與對(duì)應(yīng)單相支路中的電壓同頻同相的正弦量sin，并依據(jù)負(fù)載側(cè)電壓幅 值的要求，將兩者相乘得到負(fù)載期望的電壓uM、uA、，與實(shí)際電源供給電壓相減即得出三 單相串聯(lián)APF輸出的補(bǔ)償電壓，其差值乘以1/k后與三單相串聯(lián)APF組的實(shí)際輸出的二次 側(cè)補(bǔ)償電壓做差，經(jīng)過(guò)PI調(diào)節(jié)器后進(jìn)行三角波調(diào)制，調(diào)制后得到的信號(hào)連接到與門(mén)的輸入 端。
[0034] 補(bǔ)償電壓計(jì)算單元的具體結(jié)構(gòu)還可以參考現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型中對(duì)補(bǔ)償電壓計(jì) 算單元的具體結(jié)構(gòu)并不做限制，只要能夠計(jì)算出計(jì)算相應(yīng)單相變壓支路中對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償諧波 電壓和電壓波動(dòng)信號(hào)，相應(yīng)的技術(shù)方案均應(yīng)該落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
[0035] 優(yōu)選的，所述第一 APF組控制電路還包括一個(gè)驅(qū)動(dòng)放大器，各個(gè)與門(mén)具體經(jīng)過(guò)所 述驅(qū)動(dòng)放大器連接到相應(yīng)第一 APF組的控制端。這樣，可以將與門(mén)輸出的信號(hào)（與門(mén)僅在 故障檢測(cè)信號(hào)輸出補(bǔ)償電壓信號(hào)）驅(qū)動(dòng)放大。
[0036] 作為一種可選的方式，當(dāng)所述故障檢測(cè)單元還用于對(duì)第二APF組進(jìn)行控制時(shí)，本 實(shí)用新型提供的電能優(yōu)化及限流系統(tǒng)中的第二APF組控制電路的結(jié)構(gòu)示意圖可以如圖3所 示，包括：
[0037] 三個(gè)電流補(bǔ)償電路；每一個(gè)電流補(bǔ)償電路包括一個(gè)補(bǔ)償電流計(jì)算單元、一個(gè)與門(mén) 單元和一個(gè)閉鎖單元，補(bǔ)償電流計(jì)算單元的輸入端連接一個(gè)電流檢測(cè)器，補(bǔ)償電流計(jì)算單 元的輸出端連接與門(mén)的一個(gè)輸入端，用于計(jì)算相應(yīng)相的補(bǔ)償諧波電流并輸入到與門(mén)的輸入 端；與門(mén)的另一個(gè)輸入端連接相對(duì)應(yīng)的閉鎖單元，輸出端連接對(duì)應(yīng)的單相變壓支路的第二 APF組的控制端；
[0038] 所述閉鎖單元，用于根據(jù)檢測(cè)的故障控制發(fā)生短路的單相變壓支路中的各個(gè)閉鎖 單元將對(duì)應(yīng)的與門(mén)閉鎖。
[0039] 所述第二APF組控制電路還包括一個(gè)驅(qū)動(dòng)放大器，各個(gè)與門(mén)具體經(jīng)過(guò)該驅(qū)動(dòng)放大 器連接到相應(yīng)第二APF組的控制端。
[0040] 其中每一個(gè)補(bǔ)償電壓計(jì)算單元包括用于實(shí)現(xiàn)如下步驟的各個(gè)功能模塊：
[0041] 通過(guò)鎖相獲得與a相電網(wǎng)電壓同頻同相位的正弦信號(hào)sin(wt)和對(duì)應(yīng)的余弦信號(hào) cos (wt)，將單相負(fù)載電流1/4/%。乘以C 32、CM得到i p、，經(jīng)LPF濾波器得到直流分量 ff ,并將直流側(cè)電容實(shí)際電壓U。和給定值U 作差，將PI調(diào)節(jié)器得的A i p疊加到&， 然后將直流分量f + A/#、f依次乘以CM、C32得到三相負(fù)載電流基波分量i laf、ilbf、ilrf，用三 相負(fù)載電流ila、ilb、L。分別減去三相負(fù)載電流基波分量i laf、ilbf、ilrf得三相諧波電流i lah、 ilbh、ileh，其值乘以1/k后與三單相并聯(lián)APF實(shí)際輸出的二次側(cè)補(bǔ)償電流做差，經(jīng)過(guò)PI調(diào)節(jié) 器后進(jìn)行三角波調(diào)制，調(diào)制后的信號(hào)連接到與門(mén)的輸入端。
[0042] 如圖4所示，為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的電能優(yōu)化及限流系統(tǒng)中故障檢測(cè)模塊在 不同類(lèi)型的電網(wǎng)短路故障下的限流控制過(guò)程。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相對(duì)地短路時(shí)，故障檢測(cè)單元 維持當(dāng)前的輸出狀態(tài)，即不對(duì)各個(gè)APF組進(jìn)行閉鎖，也不導(dǎo)通各個(gè)選通開(kāi)關(guān)。
[0043] 當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生相間短路或相間接地短路時(shí)，故障檢測(cè)模塊檢測(cè)到短路電流，此時(shí)輸 出對(duì)應(yīng)的電平信號(hào)，控制相應(yīng)的閉鎖模塊使故障的單相變壓支路中的第一 APF組控制電路 和第二APF組控制電路的與門(mén)不輸出補(bǔ)償電壓，完成對(duì)故障的單相變壓支路中的第一 APF 組和第二APF組的（工作脈沖的）封鎖，之后，將故障的單相變壓支路的主限流支路導(dǎo)通， 則故障的單相變壓支路的第一電感L1被等效為第一變壓器T1的限流電抗進(jìn)行限流，同時(shí) 保持非故障的單相變壓支路中的第一 APF組和第二APF組對(duì)線路的諧波電壓電流正常補(bǔ) 償，如果此時(shí)限流效果不能滿足要求，將故障的單相變壓支路的次限流支路導(dǎo)通，則故障的 單相變壓支路中的第二電感L2被等效為線路的限流電抗與負(fù)載形成并聯(lián)，進(jìn)行分流限流。 當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生三相短路或三相對(duì)地短路時(shí)，裝置檢測(cè)到三相短路電流后，封鎖所有第一 APF 組和第二APF組的工作脈沖，延時(shí)后，控制各個(gè)單相變壓支路中的主限流支路都導(dǎo)通，則各 個(gè)第一電感L1都通過(guò)第一變壓器T1等效到初級(jí)線圈側(cè)作為限流電抗進(jìn)行限流，然后判斷 限流效果，不滿足要求，則將各個(gè)單相變壓支路中的次限流支路導(dǎo)通，則各個(gè)第二電感L2 被等效到第二變壓器T2的初級(jí)線圈側(cè)作為線路的限流電抗與負(fù)載形成并聯(lián)，進(jìn)行分流限 流。
[0044] 本實(shí)用新型可選的實(shí)施例提供的電能優(yōu)化及限流系統(tǒng)可工作在對(duì)線路諧波電壓 電流及電壓波動(dòng)抑制的電能質(zhì)量控制模式，并能實(shí)現(xiàn)限流模式和電能質(zhì)量控制模式自動(dòng)切 換。
[0045] 以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本 實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型 的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種電能優(yōu)化及限流系統(tǒng)，其特征在于，包括三個(gè)單相變壓支路，每一個(gè)單相變壓支 路包括第一變壓器、第二變壓器、第一 APF組、第二APF組、共享電容、第一電感、第二電感、 第一選通開(kāi)關(guān)、第二選通開(kāi)關(guān)；其中，每一個(gè)APF組均包括兩個(gè)與共享電容并聯(lián)的IGBT橋 臂，第一變壓器的次級(jí)線圈與第一電感串聯(lián)后的電路與第一選通開(kāi)關(guān)并聯(lián)在第一 APF組中 兩個(gè)IGBT橋臂的中點(diǎn)之間，第二變壓器的次級(jí)線圈與第二電感串聯(lián)后的電路與第二選通 開(kāi)關(guān)并聯(lián)在第二APF組中兩個(gè)IGBT橋臂的中點(diǎn)之間；所述第一變壓器的初級(jí)線圈串聯(lián)在對(duì) 應(yīng)的單相高電壓輸電線中；所述第二變壓器的初級(jí)線圈的一端接地，另一端連接對(duì)應(yīng)的單 相負(fù)載輸電線。
2. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括三個(gè)電流檢測(cè)器和三個(gè)故障檢測(cè)單 元，每一個(gè)電流檢測(cè)器用于檢測(cè)一個(gè)單相負(fù)載輸電線的電流；每一個(gè)故障檢測(cè)單元與一個(gè) 電流檢測(cè)器相連，并連接相應(yīng)單相變壓支路中的第一選通開(kāi)關(guān)和第二選通開(kāi)關(guān)，用于根據(jù) 電流檢測(cè)器檢測(cè)到的電流值確定是否存在短路，并在檢測(cè)到故障時(shí)控制所連接的第一選通 開(kāi)關(guān)和/或第二選通開(kāi)關(guān)導(dǎo)通。
3. 如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述故障檢測(cè)單元還用于在檢測(cè)到短路時(shí)， 閉鎖發(fā)生短路的單相變壓支路中的第一 APF組和/或第二APF組。
4. 如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括：第一 APF組控制電路，所述第一 APF 組控制電路包括三個(gè)電壓補(bǔ)償電路；每一個(gè)電壓補(bǔ)償電路包括一個(gè)補(bǔ)償電壓計(jì)算單元、一 個(gè)與門(mén)單元和一個(gè)閉鎖單元；補(bǔ)償電壓計(jì)算單元的輸入端連接一個(gè)電流檢測(cè)器，輸出端連 接與門(mén)的一個(gè)輸入端，用于計(jì)算相應(yīng)相的補(bǔ)償諧波電壓和電壓波動(dòng)信號(hào)并輸入到與門(mén)的輸 入端；與門(mén)的另一個(gè)輸入端連接相對(duì)應(yīng)的閉鎖單元，輸出端連接對(duì)應(yīng)的單相變壓支路的第 一 APF組的控制端； 所述故障檢測(cè)單元，用于在檢測(cè)到短路時(shí)控制發(fā)生短路的單相變壓支路中的各個(gè)閉鎖 單元將對(duì)應(yīng)的與門(mén)閉鎖。
5. 如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一 APF組控制電路還包括一個(gè)驅(qū)動(dòng)放 大器，各個(gè)與門(mén)具體經(jīng)過(guò)所述驅(qū)動(dòng)放大器連接到相應(yīng)第一 APF組的控制端。
6. 如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括第二APF組控制電路，所述第二APF 組控制電路包括三個(gè)電流補(bǔ)償電路；每一個(gè)電流補(bǔ)償電路包括一個(gè)補(bǔ)償電流計(jì)算單元、一 個(gè)與門(mén)單元和一個(gè)閉鎖單元；補(bǔ)償電流計(jì)算單元的輸入端連接一個(gè)電流檢測(cè)器，輸出端連 接與門(mén)的一個(gè)輸入端，用于計(jì)算相應(yīng)相的補(bǔ)償諧波電流并輸入到與門(mén)的輸入端；與門(mén)的另 一個(gè)輸入端連接相對(duì)應(yīng)的閉鎖單元，輸出端連接對(duì)應(yīng)的單相變壓支路的第二APF組的控制 端； 所述故障檢測(cè)單元，用于在檢測(cè)到短路時(shí)控制發(fā)生短路的單相變壓支路各個(gè)閉鎖單元 將對(duì)應(yīng)的與門(mén)閉鎖。
7. 如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第二APF組控制電路還包括一個(gè)驅(qū)動(dòng)放 大器，各個(gè)與門(mén)具體經(jīng)過(guò)所述驅(qū)動(dòng)放大器連接到相應(yīng)第二APF組的控制端。
8. 如權(quán)利要求2所述系統(tǒng)，其特征在于，所述故障檢測(cè)單元進(jìn)一步用于根據(jù)短路電流 的大小確定短路等級(jí)，當(dāng)短路等級(jí)高于預(yù)設(shè)值時(shí)，將所述第一選通開(kāi)關(guān)和第二選通開(kāi)關(guān)導(dǎo) 通，當(dāng)短路等級(jí)低于預(yù)設(shè)值時(shí)，將所述第一選通開(kāi)關(guān)，并維持第二選通開(kāi)關(guān)關(guān)閉。
9. 如權(quán)利要求2-8任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述故障檢測(cè)單元在檢測(cè)到單相 對(duì)地短路時(shí)，維持各個(gè)選通開(kāi)關(guān)關(guān)閉，并維持各個(gè)與門(mén)處于非閉鎖狀態(tài)。
【文檔編號(hào)】H02J3/01GK204258284SQ201420645598
【公開(kāi)日】2015年4月8日 申請(qǐng)日期:2014年10月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月31日
【發(fā)明者】涂春鳴, 鄒福筱, 帥智康, 盤(pán)宏斌, 姜飛, 莊士成, 楊健 申請(qǐng)人:湖南大學(xué)