[发明专利]基于单相逆变电源的柔性切换系统的切换方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于单相逆变电源的柔性切换系统的切换方法。

背景技术

随着我国经济的发展，用电设备的类型越来越多。在三相供电系统中，除了大量的对称负荷外，还新增了许多不对称负荷和单相负荷。由于单相负载的大量应用，且各负荷的用电不同时等原因，导致三相四线制配电系统出现了严重的三相不平衡的运行状态。

当三相负载不平衡运行时，中性线就会有电流通过，这样不但相线有损耗，而且中性线也产生损耗，从而增加了电网线路的损耗。在生产、生活用电中，三相负载不平衡时，变压器处于不对称运行状态。这造成变压器的损耗增大(包括空载损耗和负载损耗)。此外，三相负载不平衡运行会造成变压器零序电流过大，局部金属件温度增高，甚至会导致变压器烧毁。同时配变出力也与三相负载的不平衡度有关。三相负载不平衡越大，配变出力减少越多。为此，配变在三相负载不平衡时运行，其输出的容量就无法达到额定值，其备用容量亦相应减少，过载能力也降低。假如配变在过载工况下运行，极易引发配变发热，严重时甚至会造成配变烧损。

目前，主要有下列三种措施可以解决由不对称负荷引起的电网三相电压不平衡的问题。1、将不对称负荷分散接在不同的供电点，以减少集中连接造成不平衡度严重超标；2、加大负荷接入点的短路容量，如改变网络或提高供电电压级别来提高系统承受不平衡负荷的能力；3、装设平衡装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于单相逆变电源的柔性切换系统的切换方法，是将不对称负荷合理分配到各相，尽量使其平衡化的方法。在输出电压与原接续相有相同相位相同幅值时切换不对称负荷，使得不产生冲击电流或使冲击电流最小，即减小谐波污染，实现“无跳动柔性切换”。

本发明采用的技术方案是：

将第一、第二和第三设备并联在三相四线制的A相上，第四和第五设备并联在三相四线制的B相上，第六设备和单相逆变电源并联在三相四线制的C相上，本发明假设六个设备的额定功率和实际功率都相等；单相逆变电源通过第一开关挂接在C相上，滤波器分别与单相逆变电源和隔离变压器相连，第三设备与A相之间串联第二开关，第三设备与隔离变压器之间串联第三开关，第三开关并联在第二开关与第三设备之间，电压采样电路与切换控制器相连，电压采样电路用于采样A、B、C三相的输入电压，系统内部信号通过第四开关与切换控制器相连，系统控制器与A、B、C三相相连，切换控制器用于控制单相逆变电源和四个开关；

系统控制器实时监测各相电压、电流和功率因数的大小，进行运算后，发现A相功率负荷最大，C相功率负荷最小，所以决定让第三设备由A相切换到C相，系统控制器把命令发送给切换控制器，切换控制器收到命令后；按以下步骤进行切换：

1)确定将被切换的第三设备的原接续相为A相，因此，把A相的电压采样电路接通；

2)确定第三设备将被切换到的接续相为C相，因此，闭合第一开关，把单相逆变电源与C相接通；

3)以A相的电压信号作为参考，以单相逆变电源输出的电压信号作为反馈信号，构成闭环控制，在切换控制器中产生SPWM的驱动信号，使单相逆变电源输出的电压波形经滤波器滤波后变成稳定的正弦波；

4)当第3)步输出的稳定的正弦波和A相电压同幅值同相位时，闭合第三开关后，打开第二开关；

5)切换完成后，切换控制器采用移相控制，使单相逆变电源的输出和C相同相，然后，包括单相逆变电源、滤波器、隔离变压器、切换控制器和电压采样电路的切换装置被旁路、退出。

所述的六个设备的额定功率往往不相等，但额定功率已知，系统控制器通过监测A、B、C三相的电压、电流和功率因数的大小，运用公式功率=电压*电流*功率因数计算得出每相功率大小，便知道A、B、C三相的功率相差多少，也知道A、B、C三相中功率负荷最大和功率负荷最小的相，然后通过各设备已知的额定功率，确定要切换哪几台设备，进行切换；或通过监测每台设备的电压、电流和功率因数，运用公式功率=电压*电流*功率因数计算得出每台设备的实际功率大小，确定要切换哪几台设备，进行切换，一次切换完成后，重复上述计算步骤，再进行切换，直到A、B、C三相的功率负荷平衡或基本平衡为止。

所述的单相逆变电源，采用交-直-交电路结构，即不控整流电路+中间直流环节+逆变电路。