专利名称：一种用户侧可并网逆送电智能调压装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及电力系统的电压调节，尤其涉及用户侧并网的电压调节装置。
背景技术：
一次能源的枯竭和对环境的影响已经引起了全球各国政府的高度重视，纷纷拿出巨额 资金来发展可再生能源，如光伏发电、风能发电等。光伏发电的一个特点就是资源丰富，就 地发电，就地消纳。但光伏发电的一个缺点就是其光功率的不可控性，导致其发电输出功率 的不可控性，虽然技术上逆变环节将输出电压稳定不成问题，但逆变器要负责将光伏发电 最大功率转变为交流电并网的功能，使它的输出电压只能跟随电网变化而不可能具备稳压 功能。根据国家电网《光伏电站接入电网技术规定》(Q/GDW617-2011)第5. 3的规定，并入 点的电压偏差必须满足GB/T12325的规定。而根据GB/T12325-2008《电能质量供电电压偏 差》4. 2,4. 3的规定20KV以下的三相供电电压允许偏差为±7%，单相220V为+7%、_10%。如 果简单的将光伏逆变器接入用户则并网，由于光伏发电的输出功率不可控性，当用户负载 消耗的功率小于光伏发电功率时，必然会经过原来的供电变压器逆送上网，但原来的供电 变压器是按降压变压器设计，预留了降压损耗来满足低压侧的电压要求，现在将降压变压 器反过来作升压变压器用，仅仅一个变压器反过来使用，低压侧就必须比原来高7-10%才 能将电能逆送，还有原输电线路的损耗，也必须抬高用户侧电压才能克服。这些都会导致用 户侧电压超出国家允许的标准。
目前，多数光伏微网采用防逆送措施，即当光伏发电功率大于用户负载消耗时，全 部或部分切断光伏发电的供电，从而达到安全用电的目的，然而，切断光伏发电的供电显然 会造成能源的浪费。传统的有载调压虽能解决这个问题，但它是针对特殊需要调压的负载 设计，对用户侧并网这种需要稳定用户则电压的逆送方式并不合适
发明内容
本发明提供一种用户侧可并网逆送电智能调压装置。
变压器包括初级线圈、次级线圈和磁芯，本发明称初级线圈、次级线圈为高压绕 组、低压绕组，或称高压侧、低压侧；低压侧也称为用户侧。
所述高压侧有两相分别设电流互感器TA1、TA2，所述低压侧设电压感器TU1，所述 电流互感器(TA1、TA2)、电压互感器TUl分别和微电脑处理电路相联；在所述高压绕组的公 共端侧设一组或多组抽头，每组抽头接可控硅开关。在高压绕组高压端的可控硅开关并联 常闭开关K1、K2。因为一般的变压器高压侧接法普遍都是星形，用星形连接进行调压，在公 共端一则抽头比在绕组另一端抽头可节省一个可控硅开关。常闭开关Κ1、Κ2的作用是解决 通电瞬间微电脑部分还没有工作变压器绕组的通路问题，同时也可避免可控硅开关承受瞬 间高压。每个抽头的电压时是额定电压的1%-6%，抽头数量在低于额定电压侧2-5个,高于 额定电压侧是2-20个。实现逆送电的同时，用户侧电压相对稳定的目的，也就是说，不管用 户侧是用电还是逆送电状态，本发明能将用户侧的电压稳定到用户需要的水平上。
微电脑处理电路主要由单片机、A/D转换器组成，电压互感器接A/D转换器后再联 单片机。微电脑处理电路能实现自动处理功能。
所述微电脑处理电路和电压互感器TUl之间设稳压电路，其输出作为微电脑处理 电路的电源。
所述微电脑处理电路还联接有驱动电路。所述驱动电路包括发光二极管，所述可 控硅开关触发极有光电池，发光二极管和光电池之间用光纤维连接。驱动电路驱动发光二 极管，触发能量由光纤传递，解决了可控硅开关驱动电路和可控硅开关之间的高压绝缘问 题，所述可控硅开关可以是双向可控硅开关或单向可控硅开关。
所述电流互感器联光电耦合器U1、U2后联单片机的I/O 口，所述电压互感器接A/ D转换器后再联单片机。电流互感器经过光电耦合器Ul和U2隔离整形送入单片机的I/O 接口作可控硅开关触发的同步信号。
低压侧接有电压互感器TU1，高压侧两相装有电流互感器TA1、TA2，其信号都接 入微电脑处理电路，电压互感器TUl的输出经一部分整流稳压后作为微电脑处理电路的电 源，另一部分直接送入微电路处理电路做信号。电流互感器TA1、TA2的信号除作电流检测 外，同时作为可控硅开关触发的同步信号。不管变压器工作时电流与电压的相位相差有多 大，可控硅开关触发总以电流的同步信号为准。
当变压器通电后，微电脑处理电路由变压器的低压侧通过电压互感器TUl得到电 源。经过几十毫秒的复位和初始化以后，开始工作，先触发最高压端的可控硅开关。这时触 发的可控硅开关与常闭开关K1、K2并联工作，经过适当的延时后断开常闭开关K1、K2。直 至下一次断电后常闭开关Kl、K2失去电源又自动重新处于接通位置。再来电又重复上述动 作。常闭开关Κ1、Κ2断开时整个系统不带电、接通时并联的可控硅开关已经触发导通，接通 和断开时都不带负载，可以用比较简单的开关。最高压端可控硅开关接通，常闭开关Κ1、Κ2 断开后整个装置进入自动有载调压状态，微电脑处理电路通过电压互感器TUl的信号，配 合电流互感器的同步信号，在电流过零的瞬间将可控硅开关切换到某组合适的抽头接通。
图1是本发明的主电路示意图。
图2是双向可控硅开关驱动电路示意图。
图3是单向可控硅开关驱动电路示意图。
图4是微电脑处理电路示意图。
具体实施例如图1，Ql至Q14均是可控硅开关，选择10KV/0. 4KV容量为1600KVA的变压器，在高 压侧的 9500V、9750V、10000V、10250V、10500V、10750V、11000V 处引出抽头，每个绕组的抽 头连接一个2500V/200A的可控硅开关，同样连接成星形连接，再在11000V处接一个常闭 200A的电磁开关，如果是油浸变压器，将可控硅开关一同浸入油内，干式变压器利用引出铜 线固定悬空在绕组傍边。在高压A、C相上装一个100/5的电流互感器。在低压侧装一个 400/6V、50W的三相电压互感器,其输出电压一部分用一个直流稳压电源稳定后做微电脑处 理电路的电源，其未稳压部分送入TIC2543做A/D转换以后做信号采样。
如图1，在高压绕组的最高压端的可控硅开关上并有一组常闭开关Kl和K2，因为 一般的变压器高压侧接法普遍都是星形，用星形连接进行调压，在公共端一则抽头比在绕组另一端抽头可节省一个可控硅开关。K1、K2，常闭触点的作用是解决通电瞬间微电脑部 分还没有工作变压器绕组的通路问题，同时也可避免可控硅开关承受瞬间高压。每个抽头 的电压时是额定电压的1%-6%，抽头数量在低于额定电压侧2-5个,高于额定电压侧是2-20 个。
当变压器BI通电后，微电脑处理电路由变压器的低压侧通过电压互感器TUl得到 电源。经过几十毫秒的复位和初始化以后，开始工作，先触发最高压端的可控硅开关Q13、 Q14。这时触发的可控硅开关与常闭开关Κ1、Κ2并联工作，经过适当的延时后永久断开Κ1、 Κ2。直至下一次断电后Κ1、Κ2失去电源又自动重新处于接通位置。再来电又重复上述动 作。Κ1、Κ2断开时整个系统不带电，接通时并联的可控硅开关已经触发导通，接通和断开时 都不带负载，可以用比较简单的开关。最高压端可控硅开关接通，常闭开关Κ1、Κ2断开后整 个装置进入自动有载调压状态，微电脑处理电路通过电压互感器TUl的信号，配合电流互 感器的同步信号，在电流过零的瞬间将可控硅开关切换到某组合适的抽头接通。不管用户 是用电还是逆送电状态，将电压稳定到用户需要的水平上。
双向可控硅开关驱动电路如图2所示。单向可控硅开关驱动电路如图3所示，由 二个单向可控硅开关反向并联。驱动电路先驱动发光二极管Dl，在可控硅开关的触发极上 装有太阳能电池GD1，接收和发送都用相应体积的容器密封起来，两者之间用光纤连接。触 发能量由光纤传递。解决了可控硅开关驱动电路和可控硅开关之间的高压绝缘问题。
如图4，微电脑处理电路由MCS-51单片机和TIC2543多路A/D转换器组成，低压侧 的电压和高压侧的电流经整理后送入多路A/D转换器，再送入MCS-51单片机，高压侧电流 互感器同时经过光电耦合器Ul和U2隔离整形和直接送入MCS-51单片机I/O 口作可控硅 开关触发的同步信号。MCS-51单片机的PO 口经过三极管驱动2个IW的发光二极管，经光 纤映入到可控娃开关边，在可控娃开关触发极上安装O. 5W的太阳能电池,接收光纤传输的 光信号触发可控硅开关。
权利要求
1.一种用户侧可并网逆送电智能调压装置，包括变压器，所述变压器包括初级线圈、次级线圈和磁芯，所述初级线圈、次级线圈或称为高压绕组、低压绕组，或称为高压侧、低压侧；低压侧也称为用户侧，其特征是，所述高压侧设有电流互感器，所述低压侧设电压感器，所述电流互感器、电压互感器分别和微电脑处理电路相联；在所述高压绕组的公共端侧设一组以上的抽头，每组抽头分别设有可控硅开关。
2.如权利要求1所述的一种用户侧可并网逆送电智能调压装置，其特征是，微电脑处理电路包括单片机、Α/D转换器。
3.如权利要求1至2所述的一种用户侧可并网逆送电智能调压装置，其特征是，所述微电脑处理电路和电压互感器之间设稳压电路，其输出作为微电脑处理电路的电源。
4.如权利要求1至2所述的一种用户侧可并网逆送电智能调压装置，其特征是，所述微电脑处理电路联驱动电路，所述驱动电路包括发光二极管，所述可控硅开关触发极有光电池，发光二极管和光电池之间用光纤维连接。
5.如权利要求1所述的一种用户侧可并网逆送电智能调压装置，其特征是，可控硅开关是双向可控硅开关或单向可控硅开关。
6.如权利要求2所述的一种用户侧可并网逆送电智能调压装置，其特征是，电流互感器联光电耦合器后联单片机的I/O 口，所述电压互感器接Α/D转换器后再联单片机。
全文摘要
一种用户侧可并网逆送电智能调压装置，包括变压器，变压器包括初级线圈、次级线圈和磁芯，高压侧设有电流互感器，低压侧设电压感器，电流互感器、电压互感器分别和微电脑处理电路相联；在高压绕组的公共端侧设一组以上的抽头，每组抽头分别设有可控硅开关。不管用户侧是用电还是逆送电状态，本发明能将用户侧的电压稳定到用户需要的水平上。
文档编号H02M5/12GK103051200SQ20121055071
公开日2013年4月17日 申请日期2012年12月18日 优先权日2012年12月18日
发明者张恩理, 娄志林 申请人:湖南天利恩泽太阳能科技有限公司