[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

说明书

技术领域

本发明涉及电源供电技术领域，具体而言，涉及一种基于变压器电子式补偿三相-单相变换装置及其补偿方法。

背景技术

众所周知，电力系统供电都是采用三相交流制。但是在工业和交通运输业等行业的很多大功率场合中，还需要用到单相交流电，如电焊机、感应电炉、电气化铁道、城市轨道交通供电等场合。目前，已有的技术方案采用的是在三相变单相的变压器的一个副边并联一个电容器来实现三相-单相的变换。该方案中的电容器大小是根据负载的大小来设计的，存在三相输入侧功率因数较低且在负荷波动的情况下，三相电流严重不对称、负序电流分量含量大等缺点。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种能够实现三相交流侧输入功率因数高、三相交流侧电流对称、负序电流分量含量低、负荷波动情况下仍具有理想效果的三相-单相变换装置及其补偿方法。

本发明提供了一种基于变压器电子式补偿三相-单相变换装置，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°。

作为本发明进一步的改进，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。

作为本发明进一步的改进，所述单相负载L为纯阻性或阻感性或阻容性负载。

作为本发明进一步的改进，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。