本發(fā)明涉及電力設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種變壓器沖擊負(fù)荷自平衡裝置以及控制方法。

背景技術(shù)：

沖擊性負(fù)荷主要包括軋鋼機(jī)、電弧爐、電焊機(jī)等，廣泛應(yīng)用于鋼鐵、電解鋁廠以及汽車制造等行業(yè)。沖擊負(fù)荷由于自身的隨機(jī)性、間歇性和大負(fù)荷性，其接入電網(wǎng)時(shí)，產(chǎn)生的過載、諧波、電壓等問題，會(huì)對(duì)系統(tǒng)安全運(yùn)行構(gòu)成嚴(yán)重威脅。這類負(fù)荷對(duì)電力系統(tǒng)影響較大，當(dāng)其變化幅值相對(duì)于系統(tǒng)容量較大時(shí)，很有可能引起系統(tǒng)頻率的連續(xù)振蕩，電壓擺動(dòng)。當(dāng)眾多沖擊負(fù)荷一起并入電網(wǎng)，由于其基本上都是非線性負(fù)荷，它們之間復(fù)雜的電力聯(lián)系和沖擊范圍是難以直觀估計(jì)和展現(xiàn)的。有效分析治理沖擊負(fù)荷接入對(duì)區(qū)域電網(wǎng)產(chǎn)生的影響和找到相應(yīng)治理措施，是保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行和可靠電能質(zhì)量的重要措施。現(xiàn)有技術(shù)針對(duì)低壓沖擊性負(fù)荷，主要采取的措施有：采用專線供電；與其他負(fù)荷共用配電線路時(shí)，降低配電線路阻抗；較大功率的沖擊性負(fù)荷、沖擊性負(fù)荷群，不宜與電壓波動(dòng)、閃變敏感的負(fù)荷接在同一變壓器上。

隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大,大容量波動(dòng)性用電負(fù)荷相繼出現(xiàn),這對(duì)電網(wǎng)的承受能力提出比較高的要求,尤其是小型區(qū)域電網(wǎng),問題顯得更為突出。在這種情況下，市場(chǎng)上迫切的需要一種能夠在小型區(qū)域電網(wǎng)內(nèi)進(jìn)行智能監(jiān)控應(yīng)對(duì)的平衡裝置，來應(yīng)對(duì)以上的缺陷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種變壓器沖擊負(fù)荷自平衡裝置以及控制方法，有效地削減了負(fù)荷沖擊所造成的電壓波動(dòng)，保證了變壓器和用電設(shè)備安全可靠地運(yùn)行，提高了系統(tǒng)運(yùn)行電能質(zhì)量，從而延長(zhǎng)了用電設(shè)備的使用壽命，同時(shí)設(shè)備成本低。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種變壓器沖擊負(fù)荷自平衡裝置，包括用于檢測(cè)電網(wǎng)系統(tǒng)的工作狀態(tài)的檢測(cè)裝置、與所述檢測(cè)裝置相連接的控制裝置、與所述控制裝置相連接的自平衡裝置，所述控制裝置與所述自平衡裝置之間設(shè)有驅(qū)動(dòng)電路，所述自平衡裝置與所述三相電線相連接，所述自平衡裝置包括整流逆變電路和與所述整流逆變電路并聯(lián)的補(bǔ)償電容，所述補(bǔ)償電容為超級(jí)電容。

優(yōu)選的，所述檢測(cè)裝置包括電壓檢測(cè)電路、電流檢測(cè)電路以及數(shù)字量檢測(cè)電路，所述電壓檢測(cè)電路和所述電流檢測(cè)電路與變壓器低壓側(cè)相連接。

優(yōu)選的，對(duì)應(yīng)系統(tǒng)每一相均設(shè)置有所述電壓檢測(cè)電路和所述電流檢測(cè)電路，所述電壓檢測(cè)電路和所述電流檢測(cè)電路與所述控制裝置之間還設(shè)有信號(hào)處理電路，所述數(shù)字量檢測(cè)電路與所述控制裝置相連接。

優(yōu)選的，所述整流逆變電路由絕緣柵雙極型晶體管組成的三相橋式電路。

優(yōu)選的，所述三相橋式電路并聯(lián)有超級(jí)電容。

優(yōu)選的，所述控制裝置為數(shù)字信號(hào)處理器，所述數(shù)字信號(hào)處理器通過所述驅(qū)動(dòng)電路與所述整流逆變電路相連接。

本發(fā)明還提供了一種變壓器沖擊負(fù)荷自平衡裝置控制方法，其特征在于，具體步驟如下，

檢測(cè)系統(tǒng)參數(shù)：所述檢測(cè)裝置中的所述電壓檢測(cè)電路、所述電流檢測(cè)電路以及所述數(shù)字量檢測(cè)電路實(shí)時(shí)檢測(cè)各相參數(shù)；

信號(hào)處理：所述各相參數(shù)中的模擬信號(hào)經(jīng)過信號(hào)處理電路進(jìn)行濾波、放大以及模數(shù)轉(zhuǎn)換并將處理后的信號(hào)傳輸給所述數(shù)字信號(hào)處理器，數(shù)字量信號(hào)傳輸給所述數(shù)字信號(hào)處理器；

數(shù)據(jù)處理：所述數(shù)字信號(hào)處理器將信號(hào)經(jīng)過比例積分計(jì)算后生成pwm信號(hào)控制所述整流逆變電路，當(dāng)負(fù)載工作電流大于設(shè)定值時(shí)，系統(tǒng)電壓由于負(fù)載影響跌落時(shí)，所述數(shù)字信號(hào)處理器控制驅(qū)動(dòng)電路快速啟動(dòng)所述整流逆變電路的逆變工作方式，通過所述超級(jí)電容釋放電能為系統(tǒng)供電進(jìn)行補(bǔ)償，當(dāng)負(fù)載工作電流小于設(shè)定值時(shí)，所述數(shù)字信號(hào)處理器控制驅(qū)動(dòng)電路啟動(dòng)所述整流逆變電路的整流工作方式給超級(jí)電容進(jìn)行充電儲(chǔ)能，為下一次符合沖擊儲(chǔ)存電能，在釋放電能、補(bǔ)償電壓的同時(shí)，裝置可通過檢測(cè)到的變壓器負(fù)載的電壓電流波形，在逆變時(shí)對(duì)系統(tǒng)無功功率和諧波電流起到一定的補(bǔ)償作用。

因此，本發(fā)明采用上述結(jié)構(gòu)的一種變壓器沖擊負(fù)荷自平衡裝置以及控制方法，有效地削減了負(fù)荷沖擊所造成的電壓波動(dòng)，保證了變壓器和用電設(shè)備安全可靠地運(yùn)行，提高了系統(tǒng)運(yùn)行電能質(zhì)量，從而延長(zhǎng)了用電設(shè)備的使用壽命，同時(shí)設(shè)備成本低。

下面通過附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種變壓器沖擊負(fù)荷自平衡裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明一種變壓器沖擊負(fù)荷自平衡裝置控制方法原理示意圖；

圖3為本發(fā)明一種變壓器沖擊負(fù)荷自平衡裝置控制裝置dsp模擬量處理部分電路原理圖；

圖4為本發(fā)明一種變壓器沖擊負(fù)荷自平衡裝置控制裝置部分dsp數(shù)字開關(guān)量處理部分電路原理圖。

附圖標(biāo)記

1、檢測(cè)裝置；11、電壓檢測(cè)電路；12、電流檢測(cè)電路；13、信號(hào)處理電路；2、控制裝置；21、數(shù)字信號(hào)處理器；3、驅(qū)動(dòng)電路；4、自平衡裝置；41、整流逆變電路；42、超級(jí)電容；5、沖擊性負(fù)載；6、三相電線。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例

圖1為本發(fā)明一種變壓器沖擊負(fù)荷自平衡裝置結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，一種變壓器沖擊負(fù)荷自平衡裝置，包括用于檢測(cè)電網(wǎng)系統(tǒng)的工作狀態(tài)的檢測(cè)裝置1、與檢測(cè)裝置1相連接的控制裝置2、與控制裝置2相連接的自平衡裝置4，對(duì)應(yīng)系統(tǒng)設(shè)置有電壓檢測(cè)電路11、電流檢測(cè)電路12以及數(shù)字量檢測(cè)電路，電壓、電流等為模擬量，圖3為本發(fā)明一種變壓器沖擊負(fù)荷自平衡裝置控制裝置dsp模擬量處理部分電路原理圖，電壓檢測(cè)電路11和電流檢測(cè)電路12與控制裝置2之間還設(shè)有信號(hào)處理電路13。對(duì)應(yīng)每一相均設(shè)置有電壓檢測(cè)電路11和電流檢測(cè)電路12，對(duì)于三相不平衡沖擊負(fù)荷，可通過控制裝置2分相控制，從而實(shí)現(xiàn)相間平衡，電壓檢測(cè)電路11和電流檢測(cè)電路12與控制裝置2之間還設(shè)有信號(hào)處理電路13，圖4為本發(fā)明一種變壓器沖擊負(fù)荷自平衡裝置控制裝置部分dsp數(shù)字開關(guān)量處理部分電路原理圖，數(shù)字量檢測(cè)電路與控制裝置2相連接，將系統(tǒng)中的檢測(cè)到的數(shù)字傳輸給控制裝置2進(jìn)行相關(guān)控制。將電網(wǎng)中的電壓和電流信號(hào)進(jìn)行采集，并進(jìn)行處理傳輸給控制裝置2進(jìn)行控制，實(shí)時(shí)采集系統(tǒng)參數(shù)將采集的電壓電流信號(hào)及時(shí)反饋給控制裝置2，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，控制更加精確?？刂蒲b置2與自平衡裝置4之間設(shè)有驅(qū)動(dòng)電路，自平衡裝置4與三相電線相連接，自平衡裝置4包括整流逆變電路41和與整流逆變電路41并聯(lián)的補(bǔ)償電容，整流逆變電路41由絕緣柵雙極型晶體管組成的三相橋式電路，可以通過控制裝置2是整流逆變電路41工作在整流或逆變狀態(tài)，減少設(shè)備成本和體積，從而控制補(bǔ)償帶電容的充放電，本實(shí)施例補(bǔ)償電容為超級(jí)電容42，在負(fù)荷發(fā)生變化時(shí)可以快速補(bǔ)償電能，三相橋式電路與超級(jí)電容42并聯(lián)。使充放電次數(shù)可以達(dá)到10萬次，具有功率密度高、充放電時(shí)間短、循環(huán)壽命長(zhǎng)和工作溫度范圍寬等優(yōu)點(diǎn)。本實(shí)施例控制裝置2選用數(shù)字信號(hào)處理器(dsp)21，本實(shí)施例數(shù)字信號(hào)處理器21選用tms320f28336芯片，數(shù)字信號(hào)處理器21通過驅(qū)動(dòng)電路與整流逆變電路41相連接。檢測(cè)電路檢測(cè)到電網(wǎng)工作狀態(tài)，當(dāng)沖擊性負(fù)載工作于大電流沖擊狀態(tài)時(shí)，數(shù)字信號(hào)處理器21快速啟動(dòng)整流逆變電路41使其工作在逆變狀態(tài)，通過超級(jí)電容42為系統(tǒng)供電，來緩解沖擊性符合對(duì)供電系統(tǒng)的影響；當(dāng)沖擊性負(fù)載在工作在小電流非沖擊狀態(tài)時(shí)，數(shù)字信號(hào)處理器21快速啟動(dòng)整流逆變電路41使其工作在整流狀態(tài)，給超級(jí)電容42充電以備下次使用，在釋放電能、補(bǔ)償電壓的同時(shí)，裝置可通過檢測(cè)到的變壓器負(fù)載的電壓電流波形，在逆變時(shí)對(duì)系統(tǒng)無功功率和諧波電流起到一定的補(bǔ)償作用。通過數(shù)字信號(hào)處理器21進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和自動(dòng)控制，同時(shí)檢測(cè)裝置1實(shí)時(shí)采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)，保證了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，可以根據(jù)沖擊性負(fù)載的工作狀態(tài)快速響應(yīng)控制輸出，對(duì)沖擊性負(fù)荷引起的電壓波動(dòng)進(jìn)行快速補(bǔ)償，平衡變壓器的輸出。

利用上述結(jié)構(gòu)的一種變壓器沖擊負(fù)荷自平衡裝置的控制方法，具體步驟如下，圖2為本發(fā)明一種變壓器沖擊負(fù)荷自平衡裝置控制方法原理示意圖，如圖2所示，

檢測(cè)系統(tǒng)參數(shù)：檢測(cè)裝置1中的電壓檢測(cè)電路11和電流檢測(cè)電路12實(shí)時(shí)檢測(cè)各相參數(shù)；

信號(hào)處理：所述各相參數(shù)中的模擬信號(hào)經(jīng)過信號(hào)處理電路進(jìn)行濾波、放大以及模數(shù)轉(zhuǎn)換并將處理后的信號(hào)傳輸給所述數(shù)字信號(hào)處理器21，數(shù)字量信號(hào)傳輸給所述數(shù)字信號(hào)處理器；

數(shù)據(jù)處理：所述數(shù)字信號(hào)處理器21將信號(hào)經(jīng)過比例積分計(jì)算后生成pwm信號(hào)控制所述整流逆變電路41，當(dāng)負(fù)載工作電流大于設(shè)定值時(shí)，系統(tǒng)電壓由于負(fù)載影響跌落時(shí)，所述數(shù)字信號(hào)處理器21控制驅(qū)動(dòng)電路快速啟動(dòng)所述整流逆變電路41的逆變工作方式，通過所述超級(jí)電容42釋放電能為系統(tǒng)供電進(jìn)行補(bǔ)償，當(dāng)負(fù)載工作電流小于設(shè)定值時(shí)，所述數(shù)字信號(hào)處理器21控制驅(qū)動(dòng)電路啟動(dòng)所述整流逆變電路41的整流工作方式給超級(jí)電容42進(jìn)行充電儲(chǔ)能，在釋放電能、補(bǔ)償電壓的同時(shí)，裝置可通過檢測(cè)到的變壓器負(fù)載的電壓電流波形，在逆變時(shí)對(duì)系統(tǒng)無功功率和諧波電流起到一定的補(bǔ)償作用。

超級(jí)電容42可以在負(fù)載變化時(shí)快速響應(yīng)補(bǔ)償電能，同時(shí)控制裝置2根據(jù)當(dāng)前的工作狀態(tài)響應(yīng)輸出，實(shí)現(xiàn)了閉環(huán)控制，使控制更加精確，可以改善系統(tǒng)的電能質(zhì)量。

因此，本發(fā)明采用上述結(jié)構(gòu)的一種變壓器沖擊負(fù)荷自平衡裝置4以及控制方法，有效地削減了負(fù)荷沖擊所造成的電壓波動(dòng)，保證了變壓器和用電設(shè)備安全可靠地運(yùn)行，提高了系統(tǒng)運(yùn)行電能質(zhì)量，從而延長(zhǎng)了用電設(shè)備的使用壽命，同時(shí)設(shè)備成本低。

以上是本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不應(yīng)局限于此。任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明所揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以權(quán)利要求書所限定的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。