[发明专利]基于变压器电子式补偿三相‑单相变换装置及其补偿方法

权利要求书

1.一种基于变压器电子式补偿三相-单相变换装置，其特征在于，该装置包括三相-两相变压器、电子式补偿装置Ⅰ、电子式补偿装置Ⅱ、负载、控制器和检测模块；

三相电网的A相、B相、C相分别与所述三相-两相变压器原边的三个绕组相连，所述三相-两相变压器副边输出的两个单相交流电压u_α和u_β的端口分别并联所述电子式补偿装置Ⅰ和所述电子式补偿装置Ⅱ，单相交流电压u_α和u_β之间合成的线电压为单向电压源u_αβ，所述单向电压源u_αβ给单相负载L供电，所述电子式补偿装置Ⅰ和所述电子式补偿装置Ⅱ分别为所述三相-两相变压器副边输出的两个端口提供补偿电流i_c1和i_c2；

检测模块包括测量模块和两个锁相环，所述测量模块检测所述单相负载L的电流i_L，两个锁相环分别对所述三相-两相变压器副边输出的两个单相交流电压u_α和u_β的相位进行检测；

控制器根据所述检测模块检测的结果，产生控制信号控制所述电子式补偿装置Ⅰ和所述电子式补偿装置Ⅱ开关管的导通与关断；

其中，所述三相-两相变压器为平衡变压器或非平衡变压器；

当所述三相-两相变压器为平衡变压器时，两个单相交流电压分别为u_α和u_β，两个电压的相位相差90°，所述电子式补偿装置Ⅰ和所述电子式补偿装置Ⅱ提供补偿电流后，所述三相-两相变压器两端输出端口的电流i′_α与i′_β对称，且i′_α与i′_β的相位相差90°；

当所述三相-两相变压器为非平衡变压器时，两个单相交流电压分别为u_α和u_β，两个电压的相位相差60°，所述电子式补偿装置Ⅰ和所述电子式补偿装置Ⅱ提供补偿电流后，所述三相-两相变压器两端输出端口的电流i′_α与i′_β对称，且i′_α与i′_β的相位相差120°。

2.根据权利要求1所述的基于变压器电子式补偿三相-单相变换装置，其特征在于，所述电子式补偿装置Ⅰ或所述电子式补偿装置Ⅱ为两电平变换器或多电平变换器或H桥级联形式的变换器。

3.根据权利要求1所述的基于变压器电子式补偿三相-单相变换装置，其特征在于，所述单相负载L为纯阻性或阻感性或阻容性负载。

4.根据权利要求1所述的基于变压器电子式补偿三相-单相变换装置，其特征在于，所述三相-两相变压器为V/v变压器或Scott变压器或阻抗匹配平衡变压器或YN/D变压器或YNVD变压器或伍德桥变压器或多功能平衡变压器。

5.一种基于变压器电子式补偿三相-单相变换装置的补偿方法，其特征在于，三相-两相变压器副边输出的两个单相交流电压分别为u_α和u_β，线电压u_αβ给单相负载供电，在未投入电子式补偿装置之前，三相-两相变压器两个副边绕组输出的电流分别为i_α＝i_L、i_β＝-i_L，加入电子式补偿装置Ⅰ和电子式补偿装置Ⅱ后，通过控制器对电子式补偿装置Ⅰ和电子式补偿装置Ⅱ进行控制，使得电子式补偿装置Ⅰ的电流为i_c1，电子式补偿装置Ⅱ的电流为i_c2，此时，三相-两相变压器两端输出端口的电流分别为i'_α＝i_L+i_c1、i'_β＝-i_L+i_c2，满足i'_α＝ji'_β，根据三相-两相变压器原副边电流的变换关系，在三相-两相变压器原边的三相电流对称的情况下，输入功率因数为1，负序电流分量为零，实现三相交流电到单相交流电的平衡变换。

6.根据权利要求5所述的补偿方法，其特征在于，所述三相-两相变压器采用平衡变压器时，两个单相交流电压分别为u_α和u_β，两个电压的相位相差90°。