低壓三相四線供電有源不平衡治理N線過流保護器制造技術

低壓三相四線供電有源不平衡治理N線過流保護器，穩壓電路為三相不控整流電路(1)，穩壓電路通過絕緣柵雙極型晶體管IGBT依次先后連接儲能電路(4)、IGBT開關電路(5)和輸出濾波電路(6)，輸出濾波電路(6)通過交流接觸器KM1連接三相四線制電源系統中，DSP信號處理器(3)分別連接IGBT驅動電路(2)和儲能電路(4)，IGBT驅動電路(2)分別連接IGBT開關電路(5)和絕緣柵雙極型晶體管IGBT。有效減少N線不平衡及諧波電流，抑制諧波電流產生的危害，降低N線電流過大引起的對配電屏和低壓線路帶來的惡劣影響，快速響應N線保護信號，對其他部位正常工作不構成影響。線路損耗低，運行安全穩定。

Low voltage three-phase four wire power supply active unbalance control N line overcurrent protector

Low voltage power line unbalanced three-phase active four control N line over-current protector, voltage stabilizing circuit for three-phase controlled rectifier circuit, voltage regulator circuit (1) through the insulated gate bipolar transistor IGBT sequentially connected storage circuit (4), IGBT (5) switch circuit and output filter circuit, the output filter circuit (6) (6) the KM1 AC contactor connected power system three-phase four wire, DSP signal processor (3) are respectively connected with the driving circuit of IGBT (2) and storage circuit (4), IGBT (2) are respectively connected with the driving circuit of IGBT switching circuit (5) and insulated gate bipolar transistor IGBT. Reduce the N line unbalance and harmonic current, harmonic current caused harm suppression, reduce the N line current bad influence on the power distribution panel and low voltage lines caused by the fast response of N line protection signal is not affected to other parts of the normal work. Low line loss, safe and stable operation.

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及IPC分類H02H緊急保護電路裝置，屬于電力電子諧波治理及三相電流不平衡治理
，尤其是低壓三相四線供電有源不平衡治理N線過流保護器。
技術介紹
按照GB9089.2的規定：PE保護導體是為滿足某些需要，用來與下列任一部件作電氣連接的導體：外露可導電部分、外界可導電部分、主接地端子、接地極、電源接地點或人工接地點。中性N導體是與系統中性點連接并能起傳輸電能作用的導體。可見，N線是中性線，是工作線，在單相系統中又被稱為“零線”；沒有它，設備可能就不能正常工作。而PE線是和設備外殼相連接的地線，沒有它，設備可能能夠工作，但外殼可能帶電；它可以防止觸電事故發生。低壓三相四線，即A相、B相、C相、N相供電系統中存在大量的單相負荷設備，在實際運行時，各個單相設備間獨立運行，此時會造成三相電流嚴重的不平衡，此不平衡電流會流經N線，再加上大量電力電子設備的應用使系統中的三次諧波電流也會在N線上進行疊加，最終N線會因系統不平衡電流及諧波電流疊加存在而出現過流、發熱，加速N線絕緣老化，己經對供配電系統的安全構成了嚴重的危害，同時本專利技術裝置具備N線電流分段式過流保護功能，不僅可對低壓三相四線系統的不平衡電流進行補償，也可以對系統不平衡電流嚴重大于裝置電流輸出時，進行實施報警或切斷負荷等安全措施。三相負載對稱時，三相線路流入中性線的電流矢量和為零，但對于單獨的一相來講，電流不為零。三相負載不對稱時，中性線的電流矢量和不為零，會產生對地電壓。在三相四線制供電中由于三相負載不平衡時和低壓電網的零線過長且阻抗過大時，零線將有零序電流通過，過長的低壓電網，由于環境惡化，導線老化，受潮等因素，導線的漏電電流通過零線形成閉合回路，致使零線也帶一定的電位，這對安全運行十分不利；在零干線斷線的特殊情況下，斷線以后的單相設備和所有保護接零的設備產生危險的電壓，這是不允許的，如采用三相五線制供電方式，用電設備上所連接的工作零線N和保護零線PE是分別敷設的，工作零線上的電位不能傳遞到用電設備的外殼上，這樣就能有效隔離了三相四線制供電方式所造成的危險電壓，使用電設備外殼上電位始終處在“地”電位，從而消除了設備產生危險電壓的隱患。在實際實用中，人們常常接成“保護中性導體”，即接成PEN線，兼具PE線和N線的功能。采用TN系統做保護接零時，工作零線即N線必須通過總漏電保護器，PE保護零線必須由電源進線零線重復接地處或總漏電保護器電源側零線處，引出形成局部TN—S接零保護系統。作為相關技術，公開的缺中線保護電路技術，通常需要檢測母線電壓：具體實施方案主要是檢測PFC的母線電壓，即當中性線脫落時，經過實驗發現，在出現缺N線時的直流母線電壓不可控，AC220V輸入在缺少N線時母線電壓為586V遠超出正常的直流母線設計電壓400V，也超過了三相的整流電壓537V，為不可控狀態。通過理論分析可知，在有N線的情況下，三臺并聯的電源模塊工作時產生的不平衡電流可以通過N線流回到電網，在缺N線時如果其中一臺電源模塊的輸入電流較大，那么不平衡電流就會通過其它的兩臺電源模塊，這樣就造成電源模塊對自身的母線電壓不可控的狀態，而受到其它電源模塊工作情況的影響，也就出現了實驗中母線電壓會超過正常工作時的電壓400V。常用的PFC母線電容一般耐壓值為450V,而檢測母線電壓的方式只有出現母線過壓時才能檢測到，缺中性線時的母線電壓瞬間超過了耐壓值的極限值，導致母線電容擊穿短路，嚴重損壞其他功率器件，所以此種保護方式暫告不可靠。許繼電氣在中國專利申請201510818040.1中公開一種電源裝置及其缺N線保護電路，電源裝置包括分別連接在A、B、C三相上的三個充電電源子模塊，三個子模塊的輸出端并聯在直流母線上，缺N線保護電路包括一個差分電路和一個比較電路，差分電路分別輸入連接N線和地線，輸出信號經過比較電路，形成用于連接CPU的故障信號。總之，三相四線制供電中N線的有效保護技術尚未見公開。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種低壓三相四線供電有源不平衡治理N線過流保護器，解決了現有技術中存在的隱患，能夠有效減少N線不平衡及諧波電流造成的N線過流損害。本專利技術的目的將通過以下技術措施來實現：裝置包括但不限于互感器采樣電路、穩壓電路和逆變輸出三部分；穩壓電路為三相不控整流電路，穩壓電路通過絕緣柵雙極型晶體管IGBT依次先后連接儲能電路、IGBT開關電路和輸出濾波電路，輸出濾波電路通過交流接觸器KM1連接三相四線制電源系統中，同時，DSP信號處理器分別連接IGBT驅動電路和儲能電路，IGBT驅動電路分別連接IGBT開關電路和絕緣柵雙極型晶體管IGBT。尤其是，適用在三相四線制系統中，設備上電后，通過穩壓電路給電容器組CB充電，DSP信號處理器通過實時監測穩壓值在預定限值后，設備進入下一個工作模式，繼續給電容器升壓到一定值達到穩態；主線路上的互感器器件通過實時采集主線路電流信號，將采集信號發送給DSP信號處理器上指令電流產生模塊的指令電流運算電路，通過相應的算法，將三相不平衡電流分別算出并且給出需要抵消的不平衡電流；然后，通過電流跟蹤控制電路給IGBT驅動電路以相應的驅動信號，控制功率模塊IGBT開關電路工作，從而產生相應的補償電流來是抵消不平衡電流對電網的影響；整個過程中，控制電路也會實時根據穩壓電路采集的電壓信號，來補償電容器組CB兩端的電壓，使其一直處于穩態；通過對三相電流不平衡的補償進而使N線電流趨于0。尤其是，三相不控整流電路建立基于MATLAB的三相不控整流電路仿真平臺,并通過自建模塊實現功率因數的自動顯示，通過分析電網不平衡時的輸出電壓波動、功率因數和輸入電流諧波失真等參數,指出三相不控整流的最優LC濾波截止頻率范圍，三相不控整流電路經過最優化設計。尤其是，三相電流信號經過電流互感器CT采樣后送入DSP信號處理器，DSP信號處理器通過計算得出三相電流中有功不平衡電流與無功不平衡電流，然后DSP信號處理器控制逆變部分IGBT驅動電路或儲能電路發出大小相等相位相反的有功不平衡電流與無功不平衡電流并注入到電網中，進而將三相電流中的不平衡電流抵消掉，達到三相四線系統中N線電流接近于零的目的；其中：在穩壓電路部分，采用三相不控整流電路，三相電經過不控整流后整流成脈動直流電，存儲至電容器CA中，CA,L1,IGBT1組成BOOST可控穩壓電路，由DSP信號處理器計算出電容器CA目標穩壓值與測量電壓值的差值送至PI調節模塊和指令電流產生模塊，進而，通過滯環比較器控制IGBT驅動電路驅動IGBT1,從而將目標電壓穩定在800V DC，并存儲在電容器CB中；在逆變電路部分，由采樣電路通過采集負載側不平衡電流，將采樣信號傳送給DSP信號處理器，通過相應的算法計算出各相的不平衡電流的大小與夾角，將需要補償的電流通過算法處理，將指令發送到IGBT驅動電路；直流電壓800v DC,經過IGBT開關電路5的IGBT(A1,A2,A3,A4,B1,B2,B3,B4)，組成的橋式逆變電路通過輸出濾波電路的電感Lfa,Lfb,Lfc,Lfn合成所需要的不平衡電流，并注入到電網中；在DSP信號處理器和IGBT驅動電路中，其中LEM為電壓互感器，實時采樣不控整流后CA1,CA2上電壓，Vcr為本文檔來自技高網...

【技術保護點】
低壓三相四線供電有源不平衡治理N線過流保護器，其特征在于，裝置包括但不限于互感器采樣電路、穩壓電路和逆變輸出三部分；穩壓電路為三相不控整流電路(1)，穩壓電路通過絕緣柵雙極型晶體管IGBT依次先后連接儲能電路(4)、IGBT開關電路(5)和輸出濾波電路(6)，輸出濾波電路(6)通過交流接觸器KM1連接三相四線制電源系統中，同時，DSP信號處理器(3)分別連接IGBT驅動電路(2)和儲能電路(4)，IGBT驅動電路(2)分別連接IGBT開關電路(5)和絕緣柵雙極型晶體管IGBT。

【技術特征摘要】
1.低壓三相四線供電有源不平衡治理N線過流保護器，其特征在于，裝置包括但不限于互感器采樣電路、穩壓電路和逆變輸出三部分；穩壓電路為三相不控整流電路(1)，穩壓電路通過絕緣柵雙極型晶體管IGBT依次先后連接儲能電路(4)、IGBT開關電路(5)和輸出濾波電路(6)，輸出濾波電路(6)通過交流接觸器KM1連接三相四線制電源系統中，同時，DSP信號處理器(3)分別連接IGBT驅動電路(2)和儲能電路(4)，IGBT驅動電路(2)分別連接IGBT開關電路(5)和絕緣柵雙極型晶體管IGBT。2.如權利要求1所述的低壓三相四線供電有源不平衡治理N線過流保護器，其特征在于，適用在三相四線制系統中，設備上電后，通過穩壓電路給電容器組CB充電，DSP信號處理器(3)通過實時監測穩壓值在預定限值后，設備進入下一個工作模式，繼續給電容器升壓到一定值達到穩態；主線路上的互感器器件通過實時采集主線路電流信號，將采集信號發送給DSP信號處理器(3)上指令電流產生模塊(302)的指令電流運算電路，通過相應的算法，將三相不平衡電流分別算出并且給出需要抵消的不平衡電流；然后，通過電流跟蹤控制電路給IGBT驅動電路(2)以相應的驅動信號，控制功率模塊IGBT開關電路(5)工作，從而產生相應的補償電流來是抵消不平衡電流對電網的影響；整個過程中，控制電路也會實時根據穩壓電路采集的電壓信號，來補償電容器組CB兩端的電壓，使其一直處于穩態；通過對三相電流不平衡的補償進而使N線電流趨于0。3.如權利要求1所述的低壓三相四線供電有源不平衡治理N線過流保護器，其特征在于，三相不控整流電路(1)建立基于MATLAB的三相不控整流電路仿真平臺,并通過自建模塊實現功率因數的自動顯示，通過分析電網不平衡時的輸出電壓波動、功率因數和輸入電流諧波失真等參數,指出三相不控整流的最優LC濾波截止頻率范圍，三相不控整流電路經過最優化設計。4.如權利要求1所述的低壓三相四線供電有源不平衡治理N線過流保護器，其特征在于，三相電流信號經過電流互感器CT采樣后送入DSP信號處理器(3)，DSP信號處理器(3)通過計算得出三...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王偉剛，
申請(專利權)人：王偉剛，
類型：發明
國別省市：河北;13