本發(fā)明涉及一用于提高電網供電質量的裝置。

背景技術：

隨著人們生活水平的提高和家用電器的普及，低壓用戶、特別是住宅用戶的用電量逐年大幅增長，然而廠礦單位、住宅小區(qū)、商店等配電線路更新改造速度相對滯后，導致線路末端電壓遠低于允許范圍，同時電壓波動很大，低壓電網普遍頻繁出現過負荷現象，洗衣機、空調器、電視機等非照明負荷難以正常工作，并對電器設備造成巨大危害。同時，由于新增電氣負荷大量采用電動機、壓縮機等旋轉設備和電力電子裝置，對無功功率需求很大，并產生大量高次諧波電流，因而導致低壓線路損耗顯著增大，整個低壓電網的功率因數低，供電電壓波動大，供電合格率低。

解決上述問題的最佳方案是，遵從就地補償、就地治理的原則，在低壓配電網上，直接加裝無功補償、諧波治理及電壓自動調節(jié)裝置。為低壓電網加裝無功補償、諧波治理及電壓自動調節(jié)裝置，可實時自動調節(jié)供電電壓，使其穩(wěn)定于標準值，可向用電設備直接提供無功，大幅度降低低壓配電網的線路損耗，使無功就地達到平衡，提高配電網實際輸電容量；濾除低壓配電網的用戶設備產生的諧波電流，消除諧波電流在線路產生的損耗及對其他用電設備產生的干擾；提高10/0.4kV變壓器運行安全性；大幅度改善由于高壓線路雷擊、瞬間短路、過負荷等原因造成的電壓閃變等異常情況，保護用電設備的安全。

技術實現要素：

本發(fā)明的目的是設計一種供電質量優(yōu)化裝置，其具有成本低，可靠性高，維護方便，可提高電網功率因數、濾除電網諧波、調節(jié)并穩(wěn)定電網供電電壓。

本發(fā)明所設計的一種供電質量優(yōu)化裝置，其包括：

一個交流電源輸入，包含一號端口和二號端口；

一個單相可逆倍壓電路，用于調節(jié)交流側電流及直流電壓；

一個輸入電抗器，其一端與與所述交流電源輸入的一號端口聯接，其另一端與所述單相可逆倍壓電路的交流側聯接，用于限制、平滑交流電源電流；

一個直流濾波電路，其正、負端分別與所述單相可逆倍壓電路的直流側連接，其中點與所述交流電源輸入的二號端口連接，用于實現電壓濾波功能；

一個單相逆變電路，其直流側與所述直流濾波電路的直流側連接，用于實現將直流電轉變?yōu)榻涣麟姡?/p>

一個變壓器，其原邊的一端與所述單相逆變電路的交流側連接，其原邊的另一端與所述直流濾波電路的中點連接，所述變壓器副邊的一端與交流電源一號端口連接，變壓器副邊的另一端作為本發(fā)明裝置的輸出端，所述變壓器用于將所述單相逆變電路的輸出交流電耦合并變壓至副邊繞組；

一個旁路開關，與所述變壓器的原邊或副邊連接，用于本發(fā)明裝置待機或故障時的保護；

一個交流電壓傳感器，其輸入端分別與所述交流電源的兩個端口連接，用于檢測交流電源的電壓；

一個直流電壓傳感器電路，其輸入端與所述直流濾波電路連接，用于檢測直流電壓；

一個電流傳感器，與所述交流電源的一個端口聯結，用于檢測交流電源的電流；

一個控制單元，與所述交流電壓傳感器、直流電壓傳感器電路、電流傳感器聯接，并采集交流電源電壓、直流電壓、交流電流信號；所述控制單元還與所述單相可逆倍壓電路、單相逆變電路相聯接，以控制其工作狀態(tài)；所述控制單元還與所述旁路開關聯接，控制其的通斷。

上述交流電源輸入，是220V電壓等級或400V電壓等級的單相交流電源輸入。

上述單相可逆倍壓電路，是包含有兩只或兩組IGBT等半導體功率開關器件構成的一個橋臂。

上述的直流濾波電路，是包含有兩只或兩組、由電解電容器或薄膜電容器或超級電容器聯接成的電路。

上述的單相逆變電路，是包含有兩只或兩組IGBT等半導體功率開關器件構成的一個橋臂。

本發(fā)明所設計的一種供電質量優(yōu)化裝置，還包括一組并聯于所述變壓器副邊繞組的低通濾波電路，所述低通濾波電路包含有交流濾波電容器。

上述的控制單元包含有微控制器(CPU)芯片，所述微控制器存儲有可執(zhí)行代碼及數據，可實現對所述單相可逆倍壓電路、單相逆變電路、旁路開關的控制。

附圖說明

圖1是本發(fā)明供電質量優(yōu)化裝置的電氣結構圖。

圖2是本發(fā)明供電質量優(yōu)化裝置的一個實施例圖。

具體實施方式

下面結合附圖，詳細介紹本發(fā)明供電質量優(yōu)化裝置實施及工作過程。

如圖1所示，是電質量優(yōu)化裝置的電氣結構圖。其中交流電源由一號端口1及二號端口2接入，一號端口經過電感3與單相可逆倍壓電路4的交流側連接，二號端口與直流濾波電路5的中點連接，單相可逆倍壓電路4的直流側與直流濾波電路5的正、負端連接。輸入交流電經單相可逆倍壓電路4調制后，再經直流濾波電路5濾波，變?yōu)橹绷麟姟?/p>

單相逆變電路6的直流側與直流濾波電路5的正、負端連接。單相逆變電路6的交流側連接變壓器8的原邊一端，變壓器8的原邊另一端與直流濾波電路5的中點連接。變壓器8的副邊繞組一段與一號端口1連接，另一端作為本發(fā)明裝置的輸出端口。單相逆變電路6輸出一個經PWM調制后的電壓，施加于變壓器8的原邊繞組，該電壓經變壓器8變壓后，與一號端口串聯連接，從而起到調整輸出電壓的作用。

變壓器8的副邊繞組同時并聯一個旁路開關7，作為故障及檢修時的旁路通路。

控制單元11與單相可逆倍壓電路4及單相逆變電路6連接，用于控制其中半導體開關器件的通、斷狀態(tài)，同時檢測其工作正常與否。

控制單元11同時與交流電壓傳感器10、直流電壓傳感器電路12、電流傳感器9連接，用于檢測本發(fā)明裝置的輸入交流電源電壓、電流及直流濾波電路5的電壓。

圖2是本發(fā)明供電質量優(yōu)化裝置的一個實施例圖，其交流電源出入可接入220V交流電，其中單相可逆倍壓電路4由兩只串聯的IGBT單相橋14組成，其交流側與輸入交流電的一號端口連接，而單相逆變電路6由兩只串聯的IGBT單相橋15構成，其交流側與變壓器原邊連接。

低通濾波電路16與旁路開關7并聯，用于濾除變壓器副邊的高頻脈動電流。

本發(fā)明所設計的一種供電質量優(yōu)化裝置，其工作過程通過以下步驟實現：

由控制單元11通過交流電壓傳感器10及電流傳感器9采集交流電源電壓及電流，根據所采集的電壓、電流的相位差計算出實測功率因數，將上述計算得到的實測功率因數與設定的理想功率因數值進行對比，當實測功率因數與理想功率因數值有偏差時，通過控制單元6實時調節(jié)向單相可逆倍壓電路4發(fā)送的pwm脈沖占空比，從而調節(jié)交流電源輸入的無功電流的大小，使上述偏差減小，達到穩(wěn)定功率因數的目的。

控制單元11通過直流電壓傳感器電路采集直流濾波電路的直流電壓，并與設定的理想直流電壓進行對比，當實測直流電壓與理想直流電壓值有偏差時，通過控制單元11實時調節(jié)向單相可逆倍壓電路4發(fā)送的pwm脈沖占空比，從而調節(jié)交流側有功電流的大小，使上述偏差減小，達到穩(wěn)定直流電壓的目的；

控制單元11根據采集得到的實測交流電源電壓值，與所設定的理想交流電壓值對比，當實測的交流電源電壓值與理想交流電壓值有偏差時，通過控制單元11實時調節(jié)向單相逆變電路6發(fā)送的pwm脈沖占空比，從而調節(jié)單相逆變電路6的交流側電壓，進而調節(jié)變壓器8副邊繞組電壓，該副邊繞組電壓與交流電源輸入的電壓疊加后，形成一個總的輸出電壓，從而達到調節(jié)輸出電壓的目的；

控制單元11根據所述采集到的電流值，計算出諧波電流，通過控制單元11實時調節(jié)向所述單相可逆倍壓電路4發(fā)送的pwm脈沖占空比，從而調節(jié)單相可逆倍壓電路4的交流側電流，使其產生一個與上述計算出的諧波電流符號相反的電流，以實現消除交流電源輸入諧波電流的目的。