[发明专利]相间能量平衡装置

说明书

技术领域

本发明涉及电力传输线路三相之间的能量平衡控制。

背景技术

三相电力传输由于负载的不平衡会造成各相之间传输能量差异。在极端情况下，会使得在三相总传输功率不超限的情况下，某一相电流超限，从而影响线路安全，并使线路损耗加大。为取得三相负载均衡，现有的办法只有人为的去调整负载，把电流大的一相上的负载调换到电流小的一相。但是由于负载使用的动态性，依然会出现负载不均衡的现象。

发明内容

为了克服现有技术不能动态保持三相供电的负载平衡问题，本发明提供可自动保持电力传输线路三相负载平衡的装置

本发明基于数字信号处理技术与电力电子技术研制。从功能上可分为三个部分：

1.      电力参数测量模块

2.      控制信号输出与驱动模块

3.      能量传递模块

工作原理：本装置安装在电力传输线路与用电负载之间。电力参数测量模块测量各相电力负荷情况，控制信号输出与驱动模块根据测得的负荷情况从负荷较小的供电相吸收能量通过能量传递模块供给负荷较大的供电相，从而使得供电线路一方三相负荷一致，可最大限度发挥供电线路效率

电力参数测量模块原理与组成：信号由三组电压互感器与电流互感器取样，经信号放大电路送入数字信号处理器的模数转换单元进行高速采样。采样结果经计算得到的各相电力参数作为输出信号的判据

控制信号输出与驱动模块原理与组成：由测得的各相电力负荷情况，数字信号处理器通过芯片的PWM组件输出PWM控制波形，通过驱动电路驱动大功率开关晶体管产生频率与供电线路相同，幅值与相位不同的电压波形

能量传递模块原理与组成：由一只储能电容，三组晶体管及电感与电容组成。电感一端接到电力线上，一端接到大功率开关晶体管的输出端。由于两端电压的变化，导致电感内电流发生变化，完成电能的取出与注入。三个电容各有一端分别连到电力线的三相上，其余三端连在一起，用来滤除PWM波形的高次谐波

本发明的有益效果是，由于本装置的三相能量平衡作用，使得供电线路时刻维持在负载平衡状态，增强了线路能量传输能力，降低了线路损耗，加大了供电安全系数。

附图说明

 图1是本发明的整体框图

图2是补偿侧吸收有功功率向量图

图2中U_i为线路侧相电压，加于图一中电感一端。U_B为补偿侧电压，相位滞后于U_i，加于图一中电感与晶体管连接端。U_L为电感两端电压。当满足U_B * cosα=U_i时，U_L与U_i垂直，相位超前九十度。此时电感内电流与U_i同相位，供电线路向补偿侧输出有功功率。补偿侧吸收有功功率 

图3是补偿侧输出有功功率向量图

图3中U_i为线路侧相电压，加于图一中电感一端。U_B为补偿侧电压，相位超前于U_i，加于图一中电感与晶体管连接端。U_L为电感两端电压。当满足U_B * cosα=U_i时，U_L与U_i垂直，相位滞后九十度。此时电感内电流与U_i反相位180度，供电线路由补偿侧吸收有功功率。补偿侧输出有功功率。

具体实施方式

在图1中三个电压互感器与三个电流互感器将三相线路的电压与电流转换成弱电信号，经信号调理电路转换成适合A/D转换器输入范围的电压信号，经A/D转换后的数据，由公式1-4可计算出各相负载情况及电压相位。据此，DSP处理器控制PWM电路输出相应信号，经控制驱动电路驱动三组六个大功率晶体管，在能量传递电感的补偿侧端点上（图１中标示１，２，３处）产生幅度和相位符合图2（补偿侧吸收有功功率情况）或图3（补偿侧输出有功功率）的信号，由负载低的相吸收有功功率，输出到负载高的相上。从而使三相输电线达到负载平衡。