帶有載調容調壓的集中式數字化電能質量優化裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及電力系統技術領域，具體的說是一種帶有載調容調壓的集中式數字化電能質量優化裝置。
【背景技術】
[0002]我國農村電網的負荷具有用電集中，季節性負荷變化大，峰谷差異及年平均負載率低的特點，為了防止小容量負載時的“大馬拉小車”和大容量負荷的過載現象，使用有載調容調壓變壓器，既可以使變壓器在輕載時處于經濟運行狀態，又能夠確保變壓器在用電高峰時的供電容量充裕，最終達到降低變壓器綜合電能損耗的效果。有載調容調壓變壓器有自動輸出電壓和自動輸出容量的特點，同時有著防竊電獨特結構，在輸出電壓的數值上更具其他節能設備沒有的獨特之處，因此適合在農村電網中的廣泛推廣。同時隨著經濟的發展，農村生活水平日益提高，家用電器的普遍使用，產生大量的諧波與無功電流，造成三相電網嚴重不平衡，中線電流急劇增大，線路損耗數倍增加，變壓器的銅損、鐵損亦增大，降低變壓器的出力，引起線路電壓跌落，降低電能質量，同時當中線電流過大時會燒斷中線，影響變壓器及負載的安全運行。具有諧波消除、無功功率補償和三相不平衡優化作用的有源電力濾波器可以解決上述電能質量問題，但是農村電網分布廣泛、容量大、大容量使用有源電力濾波器使得成本急劇上升。因此，提出一種帶有載調容調壓的集中式數字化電能質量優化裝置(RCVT-BPF—Regulated Capacity and Voltage transformer一BalancedPower Factor Filter)，可以綜合解決配電變壓器的使用效率和配電變壓器低壓側前端的低電壓、諧波、無功和三相不平衡的問題。
【實用新型內容】
[0003]本實用新型的目的是提供一種帶有載調容調壓的集中式數字化電能質量優化裝置，解決農村電網中配電變壓器的使用效率低下，呈現季節性、時段性和大量單相負荷的特點，單獨安裝有源濾波和無功補償設備無法解決低壓側電壓跌落，三相不平衡和諧波無功問題，同時還解決投資成本高、安裝空間受限，使其設備維護難度增大，安裝難度大。
[0004]本實用新型的目的通過以下技術方案來具體實現:
[0005]帶有載調容調壓的集中式數字化電能質量優化裝置，主要包括變壓器、主控制器、一體化單元、電流傳感器、電壓傳感器、晶閘管觸發模塊、晶閘管監測模塊、采樣信號調理模塊、逆變器，其中所述變壓器的輸入端與一體化單元連接，所述一體化單元的輸入端與晶閘管觸發模塊連接，一體化單元的輸出端與晶閘管監測模塊連接，所述晶閘管觸發模塊、晶閘管監測模塊與主控制器連接，所述變壓器的輸出端與電流傳感器和電壓傳感器連接，所述電流傳感器和電壓傳感器與采樣信號調理單元連接，所述采樣信號調理單元與主控制器連接，所述主控制器與逆變器連接。
[0006]所述主控制器由A/D采集單元、CPU中央處理單元、調容調壓輸出單元組成，其中所述A/D采集單元接收采樣信號調理單元的信號，并傳送給CPU中央處理單元，所述CPU同時與I/o電路接口連接，通過I/O電路接口與所述晶閘管監測模塊連接，所述CPU中央處理單元的輸出端與調容調壓開關輸出模塊連接，所述調容調壓開關輸出模塊與所述晶閘管觸發模塊連接。
[0007]主控制器中采集單元部分采樣變壓器低壓側負荷的電壓及電流信號，送至中央處理單元，同時采樣逆變器輸出電流，分解出諧波、無功及三相不平衡部分，根據負荷電流判斷容量的大小，脈沖觸發單元給出調壓調容開關信號量控制晶閘管觸發監測模塊，改變變壓器高低壓側繞組方式，優化變壓器的容量，調整變壓器的輸出電壓。在提高變壓器低壓側首端電壓的同時消除諧波，補償無功和三相不平衡。
[0008]所述一體化單元包括有載調容開關和有載調壓開關，所述有載調容開關和有載調壓開關并聯接入電路中。通過控制端子引出控制變壓器的調載調容開關，便于本實用新型的安裝。
[0009]進一步的，所述主控制器還包括通信單元，所述通信單元與所述CPU中央處理單元連接。
[0010]進一步的，還包括HMI液晶屏和監控終端，所述HMI液晶屏和監控終端與所述主控制器的通信單元連接。所述主控制器的通信單元部分連接有HMI操作屏操作屏用于實時顯示電網電壓、電流的有效值、調容調壓控制命令、功率因數、電流畸變率以及裝置運行狀態，使本實用新型的使用狀態和裝置的運行狀態更清晰直觀，使本實用新型便于使用。
[0011]在所述主控制器與所述晶閘管觸發模塊之間連接切換模塊，所述切換模塊與所述主控制器的調容調壓開關輸出單元連接。
[0012]所述電壓傳感器和所述電流傳感器并聯連接后與采樣信號調理模塊串聯組成采樣單元。
[0013]所述變壓器優選為有載調容調壓變壓器。
[0014]進一步的，所述變壓器包括內置的高壓繞組和低壓繞組。
[0015]所述主控制器包括由美國TI公司的TMS320F28335浮點型DSP芯片、Altera公司Cyclone系列的EP1C6T144I7芯片及與其各自相連接的時鐘電路、電源電路、JTAG接口、外設I/O電路、顯示通信電路構成；外設電路包括電壓電流采樣電路、晶閘管脈沖信號電路。
[0016]逆變器包括二極管箝位三電平電容中點分裂的三相四線拓撲橋結構，該拓撲結構的逆變器能夠有效解決三相不對稱無功電流、三相不對稱有功電流以及諧波電流，從而提高首端線路功率因素，消除諧波與三相不平衡，保證低壓400V側首端電壓質量與電流質量。
[0017]本實用新型所述帶有載調容調壓的集中式數字化電能質量優化裝置，可自動跟蹤負荷大小和電壓偏移情況，自行調容和調壓，當負荷變為小容量時由電流傳感器測得負荷電流逐漸減少，當負荷電流趨于穩定并低于大容量工作要求，進入小容量工作的區域時，由主控制器發出控制調容開關指令，觸發晶閘管控制電路，實現調容調壓變壓器高低壓繞組聯結方式的改變。
[0018]同時主控制器從負荷電流中提取諧波及無功電流，補償變壓器低壓側的諧波、無功和三相不平衡。該優化裝置在低壓側電網電壓發生跌落時由主控制器檢測系統負荷電壓、電流，發出指令使得有載調容調壓變壓器進行升壓，同時計算出系統中的諧波、無功和零序電流并發出電流進行補償，從而提供農村電網前端電壓不穩定，諧波、無功及三相不平衡的完美電能質量解決方案。
[0019]本實用新型具有以下有益效果:
[0020](1)本實用新型中主控制器同時對二極管箝位三電平三相四線電容中點分裂橋和變壓器調載調容統一控制，便于操作與管理；減少了電子元件的使用，使本實用新型不僅易于實現易維護、高精度和實時性好的調載調容、諧波治理、無功補償、三相不平衡功能，且易于實現補償速度快。
[0021](2)本實用新型可根據現場安裝環境，可壁掛也可裝柜。
[0022](3)本實用新型中晶閘管脈沖信號通過晶閘管觸發與監測模塊發出，使本實用新型的工作可靠性更高。
[0023](4)本實用新型中逆變器輸出LCL濾波器會抑制尖峰和高次諧波，變壓器的負載損耗，提高本實用新型的的使用效率。
【附圖說明】
[0024]下面根據附圖和實施例對本實用新型作進一步詳細說明。
[0025]圖1為本實用新型的系統控制圖。
[0026]圖2為輸出逆變器拓撲結構圖。
[0027]圖3為有載調容調壓變壓器調容調壓原理圖。
[0028]圖3 (a)是大容量繞組原理圖。
[0029]圖3 (b)是小容量繞組原理圖。
[0030]圖4為本實用新型的整體框架圖。
【具體實施方式】
[0031]如圖1所示，本實用新型實施例所述帶有載調容調壓的集中式數字化電能質量優化裝置，主要包括變壓器、主控制器、一體化單元、電流傳感器、電壓傳感器、晶閘管觸發模塊、晶閘管監測模塊、采樣信號調理模塊、逆變器，其中所述變壓器的輸入端與一體化單元連接，所述一體化單元的輸入端與晶閘管觸發模塊連接，一體化單元的輸出端與晶閘管監測模塊連接，所述晶閘管觸發模塊、晶閘管監測模塊與主控制器連接，所述變壓器的輸出端與電流傳感器和電壓傳感器連接，所述電流傳感器和電壓傳感器與采樣信號調理單元連接，所述采樣信號調理單元與主控制器連接，所述主控制器與逆變器連接