[发明专利]一种供电质量优化装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一用于提高电网供电质量的装置及方法。

背景技术

随着人们生活水平的提高和家用电器的普及，低压用户、特别是住宅用户的用电量逐年大幅增长，然而厂矿单位、住宅小区、商店等配电线路更新改造速度相对滞后，导致线路末端电压远低于允许范围，同时电压波动很大，低压电网普遍频繁出现过负荷现象，洗衣机、空调器、电视机等非照明负荷难以正常工作，并对电器设备造成巨大危害。同时，由于新增电气负荷大量采用电动机、压缩机等旋转设备和电力电子装置，对无功功率需求很大，并产生大量高次谐波电流，因而导致低压线路损耗显著增大，整个低压电网的功率因数低，供电电压波动大，供电合格率低。

解决上述问题的最佳方案是，遵从就地补偿、就地治理的原则，在低压配电网上，直接加装无功补偿、谐波治理及电压自动调节装置。为低压电网加装无功补偿、谐波治理及电压自动调节装置，可实时自动调节供电电压，使其稳定于标准值，可向用电设备直接提供无功，大幅度降低低压配电网的线路损耗，使无功就地达到平衡，提高配电网实际输电容量；滤除低压配电网的用户设备产生的谐波电流，消除谐波电流在线路产生的损耗及对其他用电设备产生的干扰；提高10/0.4kV变压器运行安全性；大幅度改善由于高压线路雷击、瞬间短路、过负荷等原因造成的电压闪变等异常情况，保护用电设备的安全。

发明内容

本发明的目的是设计一种供电质量优化装置及方法，其具有成本低，可靠性高，维护方便，可提高电网功率因数、滤除电网谐波、调节并隐定电网供电电压。

本发明所设计的一种供电质量优化装置，其包括：

一个交流电源输入，包含一号端口和二号端口；

一个变压器，所述变压器副边的一端与交流电源一号端口连接，变压器副边的另一端作为本发明装置的输出端；

一个单相可逆倍压电路，用于调节交流侧电流及直流电压；

一个输入电抗器，其一端与与所述交流电源输出端口联接，其另一端与所述单相可逆倍压电路的交流侧联接，用于限制、平滑交流电源电流；

一个直流滤波电路，其正、负端分别与所述单相可逆倍压电路的直流侧连接，其中点与所述交流电源的二号端口及所述变压器原边的一端连接，用于实现电压滤波功能；

一个单相逆变电路，其直流侧与所述直流滤波电路的直流侧连接，用于实现将直流电转变为交流电，其交流侧与所述变压器原边的一端连接，从而将所述单相逆变电路的输出交流电耦合并变压至副边绕组；

一个旁路开关，与所述变压器的原边或副边连接，用于本发明装置待机或故障时的保护；

一个交流电压传感器，其输入端分别与所述交流电源的两个端口连接，用于检测交流电源的电压；

一个直流电压传感器电路，其输入端与所述直流滤波电路连接，用于检测直流电压；

一个电流传感器，与所述交流电源的一个输入端口联结，或者与本装置的输出端连接，用于检测交流电源或本装置输出端的电流；

一个控制单元，与所述交流电压传感器、直流电压传感器电路、电流传感器联接，并采集交流电源电压、直流电压、交流电流信号；所述控制单元还与所述单相可逆倍压电路、单相逆变电路相联接，以控制其工作状态；所述控制单元还与所述旁路开关联接，控制其的通断。

上述交流电源输入，是220V电压等级或400V电压等级的单相交流电源输入。

上述单相可逆倍压电路，是包含有两只或两组IGBT等半导体功率开关器件构成的一个桥臂。

上述的直流滤波电路，是包含有两只或两组、由电解电容器或薄膜电容器或超级电容器联接成的电路。

上述的单相逆变电路，是包含有两只或两组IGBT等半导体功率开关器件构成的一个桥臂。

本发明所设计的一种供电质量优化装置，还包括一组并联于所述变压器副边绕组的低通滤波电路，所述低通滤波电路包含有交流滤波电容器。

上述的控制单元包含有微控制器(CPU)芯片，所述微控制器存储有可执行代码及数据，可实现对所述单相可逆倍压电路、单相逆变电路、旁路开关的控制。

本发明所所述的旁路开关，是由接触器、或者断路器、或者可控硅构成的。

本发明所设计的一种供电质量优化方法，包括以下步骤：

由控制单元通过交流电压传感器及电流传感器采集交流电源电压及电流；

根据上述采集的电压、电流的相位差计算出实测功率因数；

将上述计算得到的实测功率因数与设定的理想功率因数值进行对比；