一种系统节电优化电能自动调节电压稳压设备的制作方法
【专利摘要】一种系统节电优化电能自动调节电压稳压设备，其包括相线输入端、相线输出端以及零线端，还包括一串联绕组、一分路绕组、第一组电力电子功率器件、第二组电力电子功率器件、一电抗器、第三组电力电子功率器件以及一并联绕组；该设备通过控制所述第一电力电子功率器件、第二电力电子功率器件的通断以及所述第三电力电子功率器件组的电流方向实现对所述输出相线端电压值的控制。本发明可以用于电压的稳压与补偿，不产生大的冲击电流和冲击电压，同时体积和重量较现有装置相同规格小，现行的稳压装置达到稳压输出时要增加损耗4%左右，本发明不但不增加损耗还能节省电能6％左右，并能滤掉大部份高次谐波改善三相不平衡优化电能质量。
【专利说明】—种系统节电优化电能自动调节电压稳压设备
【技术领域】
[0001]本发明提供了一种节电稳压装置，特别是一种系统节电优化电能自动调节电压稳压设备。
【背景技术】
[0002]现有的稳压装置、电压补偿装置或者说电压控制装置由串联绕组和分路绕组构成，由同一铁芯缠绕而成，装有多个单绕组的变压器、其分路绕组中设有分接头，可以通过电力电子功率器件和继电器对任意电压进行切换，进而达到电压的转变。就像这样的例子，众所周知在现行的稳压装置中。在耗电结构中，切断分接头的时候由于残留的电磁能量的释放、会导致大量的冲击电流流出，同时在连接分接头时的瞬间也会产生大量浪涌电压。为防止产生的过大电流和高强电压对电力电子功率器件造成破坏而需采用耐高压电力电子功率器件，这样便增加了成本。
[0003]尤其是，在原来的构造中，在打开分接头时，由于会受到不平衡负荷的影响，变压器的相平衡性被破坏，可能会使输入输出电压变为异常高压、导致危险发生。
[0004]在现行的稳压装置中，虽然为了保持相电压的平衡，进行了绕组的交替组合，采用绕组互相缠绕的排列组合的方式，但将中性线与变压器内的绕组放在一起后，向一方流入的过大电流会产生对变压器自身造成损伤的危险，所以不采用将中性线放在一起的方式，在畅通的情况下，只实行电压转换。
[0005]现行稳压装置中的分路绕组和串联绕组都是分别由一个个铁芯缠绕而成。因此，如前所述，将两者在同一铁芯缠绕时后，其产生的冲击电压和冲击电流之间将不会发生相间不平衡的问题。但是，分路绕组的构造为多绕组构造，用VA表示的分路绕组容量增加的同时，其容积也都会变大。尤其是分路绕组如果是多绕组构造，这种多绕组构造会使得变换效率低下、空载电流和负荷损失将增大、回路电力损失也将达到整体的5?10%。这样本想通过控制电压达到稳压目的的装置就违反了原本的目的。并且，在现行的稳压装置的分路绕组中，由于在2次侧设有多数的单个绕组装置，为了更换绕组而使电力电子功率器件的数量增多，从而使控制操作复杂化。
【发明内容】
[0006]本发明提供了一种系统节电优化电能自动调节电压稳压设备，其包括相线输入端、相线输出端以及零线端，其还包括一串联绕组、一分路绕组、第一组电力电子功率器件、第二组电力电子功率器件、一电抗器、第三组电力电子功率器件以及一并联绕组；
所述串联绕组一端为相线输入端，其与所述并联绕组的首端连接，另一端为相线输出
端;
所述分路绕组与所述串联绕组共用一个铁芯，所述分路绕组包括第一端接头、第二端接头以及若干抽头，所述第一组电力电子功率器件包括两个第一电力电子功率器件，所述第一端接头同时与所述两个第一电力电子功率器件的并联一端连接，所述两个第一电力电子功率器件的另一端分别连接所述相线输入端与零线输入端；
所述第二组电力电子功率器件包括若干第二电力电子功率器件，所述第二端接头与所述抽头分别与所述若干第二电力电子功率器件的一端连接，所述各第二电力电子功率器件的另一端并联后与所述电抗器的中心点连接；
所述第三组电力电子功率器件包括三对电力电子功率器件，每对由两只单向导通的第三电力电子功率器件组成，所述各对第三电力电子功率器件的一端反并联后分别接至并联绕组的中心点、首端、末端；另一端的正向输出端接电抗器的首端，逆向输出端接电抗器的末端；
该设备通过控制所述第一组电力电子功率器件、第二组电力电子功率器件的通断以及所述第三组电力电子功率器件组同时进行同向/逆向的切换，以改变电流方向，实现对所述输出相线端电压值的控制。
[0007]较佳地，所述各第一组电力电子功率器件的各第一电力电子功率器件通过的电流值相等，所述第二组电力电子功率器件的各电力电子功率器件通过的电流值相等，所述各第三组电力电子功率器件的各对电力电子功率器件通过的电流值相等。
[0008]较佳地，组成所述第三组电力电子功率器件的三对电力电子功率器件用于控制通过其中的电流方向进行正向、逆向的切换。
[0009]较佳地，所述第一组电力电子功率器件、第二组电力电子功率器件通过导通与关断完成通过其中的电流的通断，其控制方式为电压过零导通，电流过零关断。
[0010]较佳地，还包括一控制单元，所述控制单元分别与所述第一组电力电子功率器件、第二组电力电子功率器件、第三组电力电子功率器件的控制极连接；所述控制单元根据人机界面设定的基准电压自动调节所述输出端相线的电压值。控制所述第一组电力电子功率器件、第二组电力电子功率器件的通断、以及所述第三组电力电子功率器件组同时进行同向/逆向的切换，以改变电流方向。
[0011]本发明提供了一种系统节电优化电能自动调节电压稳压设备组，其用于三相四线制供电系统中，其中所述三相四线制供电系统包括A相线、B相线、C相线以及N零线，所述A相线、B相线、C相线分别连接一系统节电优化电能自动调节电压稳压设备，分别记为A相节电优化电能自动调节电压稳压设备、B相节电优化电能自动调节电压稳压设备以及C相节电优化电能自动调节电压稳压设备；其中:所述A相线与所述A相节电优化电能自动调节电压稳压设备的A相线输入端连接，所述B相线与所述B相节电优化电能自动调节电压稳压设备的B相线输入端连接，所述C相线与所述C相节电优化电能自动调节电压稳压设备的C相线输入端连接；所述N零线分别与所述A相节电优化电能自动调节电压稳压设备、B相节电优化电能自动调节电压稳压设备以及C相节电优化电能自动调节电压稳压设备的N零线端连接；
所述A相节电优化电能自动调节电压稳压设备、B相节电优化电能自动调节电压稳压设备、C相节电优化电能自动调节电压稳压设备根据各相线设定的基准电压稳压输出，分相进行自动调整，保证三相电压平衡。
[0012]较佳地，所述A相节电优化电能自动调节电压稳压设备、B相节电优化电能自动调节电压稳压设备、C相节电优化电能自动调节电压稳压设备分别包括:
包括相线输入端、相线输出端、零线端、一串联绕组、一分路绕组、第一组电力电子功率器件、第二组电力电子功率器件、一电抗器、第三组电力电子功率器件以及一并联绕组。A相为典型，B相、C相同A相。
[0013]所述串联绕组一端为相线输入端，其与所述并联绕组的首端连接，另一端为相线输出端；
所述分路绕组与所述串联绕组共用一个铁芯，所述分路绕组包括第一端接头、第二端接头以及若干抽头，所述第一组电力电子功率器件包括两个第一电力电子功率器件，所述第一端接头同时与所述两个第一电力电子功率器件的并联一端连接，所述两个第一电力电子功率器件的另一端分别连接所述相线输入端与零线输入端；
所述第二组电力电子功率器件包括若干第二电力电子功率器件，所述分路绕组的第二端接头与所述抽头分别与所述若干第二电力电子功率器件的一端连接，所述各第二电力电子功率器件的另一端并联后与所述电抗器的中心点连接；
所述第三组电力电子功率器件包括三对电力电子功率器件，每对由两只单向导通的第三电力电子功率器件组成，所述各对第三电力电子功率器件的一端反并联后分别接至并联绕组的中心点、首端、末端；另一端中的正向输入端接电抗器的首端，逆向输出端接电抗器的末端；
该设备通过控制所述第一组电力电子功率器件、第二组电力电子功率器件的通断以及所述第三组电力电子功率器件组的电流方向实现对所述输出相线端电压值的控制。
[0014]较佳地，所述A相节电优化电能自动调节电压稳压设备、B相节电优化电能自动调节电压稳压设备、C相节电优化电能自动调节电压稳压设备各自根据基准电压设定分别独立调节各自的相线输出端的电压值。
[0015]较佳地，所述第一组电力电子功率器件的各第一电力电子功率器件通过的电流值相等，所述第二组电力电子功率器件的各第二电力电子功率器件通过的电流值相等，所述第三组电力电子功率器件的各对电力电子功率器件通过的电流值相等。
[0016]较佳地，所述第三组电力电子功率器件的三对电力电子功率器件用于控制通过其中的电流方向进行正向、逆向的切换。
[0017]较佳地，所述第一组电力电子功率器件、第二组电力电子功率器件通过开关动作完成通过其中的电流的通断，其控制方式为电压过零导通，电流过零关断。
[0018]较佳地，还包括一控制单元，所述控制单元分别与所述第一组电力电子功率器件、第二组电力电子功率器件、第三组电力电子功率器件控制极连接；所述控制单元根据所述输出端相线的电压值控制所述第一组电力电子功率器件、第二组电力电子功率器件的通断以及所述第三组电力电子功率器件组的电流方向。
[0019]本发明可以用于电压的稳压与补偿，不产生大的冲击电流和冲击电压，同时体积和重量较现有装置相同规格容量相比较约减少30-40%，现有稳压装置最大容量做到800-1000KVA本发明能做到2500KVA左右。现有稳压装置稳压时增加损耗4 %左右，本发明无损耗并能节省电能6%左右还能滤掉大部份高次谐波改善三相不平衡优化电能质量。
[0020]当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1为本发明实施例提供的系统节电优化电能自动调节电压稳压设备结构示意图；
图2为本发明实施例提供的系统节电优化电能自动调节电压稳压设备用于三相四线制供电系统的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的电路原理图；
图4为本发明实施例提供的系统节电优化电能自动调节电压稳压设备实现电压上升的原理图；
图5为本发明实施例提供的系统节电优化电能自动调节电压稳压设备实现电压下降的原理图；
图6为本发明实施例提供的系统节电优化电能自动调节电压稳压设备输出电压范围示意图；
图7为本发明实施例提供的系统节电优化电能自动调节电压稳压设备电力电子功率器件电压过零开通、电流过零关断的波形示意图。
具体实施例
[0022]实施例一
本实施例提供了一种系统节电优化电能自动调节电压稳压设备，其包括相线输入端、相线输出端以及零线端，其特征在于，还包括一串联绕组、一分路绕组、第一组电力电子功率器件、第二组电力电子功率器件、一电抗器、第三组电力电子功率器件以及一并联绕组。A相为典型，B相、C相同A相。
[0023]所述串联绕组一端为相线输入端，其与所述并联绕组的首端连接，另一端为相线输出端；
所述分路绕组与所述串联绕组共用一个铁芯，所述分路绕组包括第一端接头、第二端接头以及若干抽头，所述第一组电力电子功率器件包括两个第一电力电子功率器件，所述第一端接头同时与所述两个第一电力电子功率器件的并联一端连接，所述两个第一电力电子功率器件的另一端分别连接所述相线输入端与零线输入端；
所述第二组电力电子功率器件包括若干第二电力电子功率器件，所述分路绕组第二端接头与所述抽头分别与所述若干第二电力电子功率器件的一端连接，所述各第二电力电子功率器件的另一端并联后与所述电抗器的中心点连接；
所述第三组电力电子功率器件分为三对电力电子功率器件，每对由两只单向导通的电力电子功率器件组成，一端反并联后分别接至并联绕组的中心点、首端、末端；另一端正向输入器件接电抗器的首端，逆向输出器件接电抗器的末端；
该设备通过控制所述第一组电力电子功率器件、第二组电力电子功率器件的通断以及所述第三组电力电子功率器件组的电流方向实现对所述输出相线端电压值的控制。
[0024]在本实施例中，所述第三组电力电子功率器件分为三对电力电子功率器件，每对由两只单向导通的电力电子功率器件组成，一端反并联后分别接至并联绕组的中心点、首端、末端；另一端的正向输出端接电抗器的首端，逆向输出端接电抗器的末端，同时能进行同向/逆向的切换；
本实施例提供的系统节电优化电能自动调节电压稳压设备还包括一控制单元，所述控制系统分别与所述第一组电力电子功率器件、第二组电力电子功率器件、第三组电力电子功率器件控制极连接；所述控制系统根据设定的基准电压VF自动控制所述输出相线端的输出电压值V5;控制所述第一组电力电子功率器件、第二组电力电子功率器件的电压过零开通、电流过零关断，以及所述第三组电力电子功率器件组的电流方向。
[0025]本实施例提供的控制系统根据人机界面基准电压VF的设定，CPU-CF以过零触发的方式(电压过零开通、电流过零关断)，以控制第一组电力电子功率器件、第二组电力电子功率器件分别通断得到自动电压调节，与笫三组电力电子功率器件的正向逆向瞬时切換控制改变电流方向，使V5按设定基准电压稳压输出。
[0026]实施例二
如图1所示，为本发明实施例提供了一种系统节电优化电能自动调节电压稳压设备，本实施例中，零线(N)输出端22实际与零线(N)输入接头12连接，此处零线(N)输入输出端均为零线输入输出端，相线(A)输入端10分别接至并联绕组的首端并接至串联绕组(Al-1)的输入端，串联绕组Al-1连接a相线输出端20。
[0027]相线(A)输入端10和a相线输出端20之间插入串联绕组A1-1。分路绕组A1-2与串联绕组Al-1共用一个铁芯A1-3，在分路绕组A1-2上可根据需要留有多个抽头，本实施例中留有4个抽头，4个抽头与分路绕组A1-2的一端分别连接有第二组电力电子功率器件的各个第二电力电子功率器件A2-1、A2-2、A2-3、A2_4、A2-5，输出端并联后接至电抗器A6绕组的中心点，分路绕组A1-2的另一端接头连接第一组两电力电子功率器件，分别连接第一组电力电子功率器件的第一电力电子功率器件Α3-1、Α3-2的并联输入端,A3-1的输出端接至相线(A)输入端10，A3-2的输出端接至零线(N)输入端12。
[0028]相线(A)输入端10与零线(N)输入端12分别接到并联绕组A5的首端、末端的接头上。
本实施例中，在并联绕组A5中间的部分设置一个分接头，并联绕组A5的两端接头和中间分接头分别连接至第三组电力电子功率器件，分别为第一对电力电子功率器件A4-1的反并联端接并联绕组的相线(A)、第二对电力电子功率器件A4-2的反并联端接并联绕组的中心点、第三对电力电子功率器件A4-3的反并联端接并联绕组的零线(N)，第三组电力电子功率器件Α4-1、Α4-2、Α4-3没有反并联的一端；A4_1、A4_2、A4-3的正向输入端并联后接至电抗器的首端，Α4-1、Α4-2、Α4-3的逆向输出端并联后接至电抗器的末端。
[0029]本实施例中提到的各第一组电力电子功率器件、第二组电力电子功率器件的各个电力电子功率器件为双向晶闸管，第三组电力电子功率器件的三对电力电子功率器件分别为SCR单向晶闸管一端反并联，另一端不反并联。当然也可以采用其它电力电子功率器件实现同样的功能，本发明并不对电力电子功率器件做限定。
[0030]本发明提供的CPU智能控制系统30中的YT电压反馈单元取样信号，接到a相输出端20与零线(N)输出端22上，此低压反馈信号进入CPU后与人机界面设定的基准电压VF进行比较运算后，由CPU智能控制系统30中的生成CF触发控制信号，并同时输出至第一组电力电子功率器件A3-1、A3-2控制极，与第二组电力电子功率器件A2-1、A2-2、A2-3、A2-4、A2-5控制极，与第三组电力电子功率器件的各对电力电子功率器件A4-1、A4_2、A4-3控制极，由智能控制单元30-CF输出过零控制信号至各个电力电子功率器件，完成对电力电子功率器件的控制，达到自动调节电压和V5稳压输出的目的。
[0031]本发明实施例的原理为:如图3所示为本发明实施例的原理图，本图中省略掉了电感器A6以及第二组各电力电子功率器件，输出电压V5，对于输入电压Vl来说，应用下面的函数计算:
V5=V1土(V2.V3 / V3)
在这里，V2是串联绕组Al-1的电压，V3是并联绕组A5的输出电压，V4是分路绕组A1-2的电压。在图2中I1、12、13、14分别指示的是瞬间电流的方向。如图所示，电流从10号输入接头开始，分别流向串联绕组Al-1和并联绕组A5，即为II，12，在并联绕组A5上产生反向电动势，于是产生与12相反方向的电流13，经过分接头流入分路绕组A1-2 ；
另一方面，分路绕组A1-2上，由于串联绕组Al-1的流动电流而产生2次电压，产生电流14，此时13与14电流方向相反，两者会相抵消掉一部分。由于串联绕组Al-1产生的电压V2的作用，电压V4相对于原来产生的电压有所下降。又由于分路绕组A1-2电压的减少，串联绕组Al-1上电压V2也会减少，所以输出电压V5=V1+V2也会减少；图3是关于输出电压V5减少的示意图，而要使输出电压V5增加的话，切换电力电子功率器件A3-1、A3-2进行转换即可。
[0032]下面是本实施例提供的系统节电优化电能自动调节电压稳压设备的具体操作，结合图4与图5进行说明。图4与图5说明了如何通过各个电力电子功率器件的闭合断开来使输入电压上升或者下降的。首先当输入电压Vl高于基准电压vf，该自动调压稳压装置作为稳压装置来工作，如图4所示，此时第一组电力电子功率器件A3-2是闭合的，而第一组电力电子功率器件A3-1是断开的。另一方面，如果输入电压Vl低于基准电压vf，该自动调节装置作为电压补偿器工作，如图4所示，此时A3-1闭合而A3-2断开。
[0033]在图4与图5的两个表中，第三组电力电子功率器件对A4-1、A4-2、A4_3打开是表示电力电子功率器件处于导通状态，其他电力电子功率器件成断开状态，本实施例提供的第三组电力电子功率器件对A4-1、A4-2、A4-3可以选择正向、反向的切换以改变电流方向进行自动调节电压。同样第二组电力电子功率器件Α2-1、Α2-2、Α2-3、Α2-4、Α2-5打开是表示第二组电力电子功率器件处于导通状态，其他电力电子功率器件成非导通状态。所以，例如，图4中A4-3和A2-3打开的话，可实现输出电压产生8V电压的上升。图5中的减号代表着电压下降趋势。从图6中可知，在实际施行中，电压上升时在(TlOV之间使每隔IV进行控制成为可能；同样下降时在(TlOV之间使每隔IV进行控制成为可能。
[0034]具体在实际运用中的过程为:
假设现输出电压是105V，比标准电压vf=97V高出8V的话，电力电子功率器件就需要产生8V的电压下降趋势，图5中第一组电力电子功率器件A3-2闭合实现下降趋势，同时要闭合A4-1和A2-3，这样，输出电压会降低8V。如果输出电压接近104V，这样的话，下次本实施例提供的电压调节装置需要产生7V的电压下降趋势，电力电子功率器件A3-2继续保持闭合，断开Α4-1、Α2-3，同时闭合A4-2、A2-5，输出电压继续下降7V ;当输出电压接近103V，像这样，按「_8 V」一「-7 V」一「-6 V」一「-5 V」一「-4 V」一「-3 V」一「-2 V」一「-1V」一「O V」的顺序使输出电压与标准电压的值保持在同步状态，依次调节电力电子功率器件的闭合和断开。使电压上升的情况也是一样。本实施例中，图7是为本实施例中提供的电力电子功率器件运作状态的电压波形图。在一个周期内进行关闭和开启的动作，在电压过零后约2ms开启电力电子功率器件，即图7中的A点开启电力电子功率器件，在一个周期过去之后的B点执行电流过流关闭命令，关闭电力电子功率器件，这样就完成了电力电子功率器件的一次通断的操作。
[0035]本实施例中，输出电压V5的变化可以是由输入电压Vl变化导致的，也可以是由输出电压V5的负载变化导致的，本实施例提供的系统节电优化电能自动调节电压稳压设备用于实时调节输出电压V5的值使其稳定在设定基准电压Vf。
[0036]在本实施例中，当输入电压高于基准电压时，本发明作为稳压设备工作，当输入电压低于基准电压时，此装置作为电压补偿器工作。这中间的转换是通过换流器A3-1和A3-2的断开闭合来来控制的。并且，本系统节电优化电能自动调节电压稳压设备不仅适用于单相三线式交流电源，也适用于二相五线式、三相四线制0.4KV常规供电糸统三相七线式等电源回路。
[0037]实施例三
如图2所示，一种系统节电优化电能自动调节电压稳压设备组，其用于三相四线制供电系统中，其中所述三相四线制供电系统中包括A相线、B相线、C相线以及零线N，其特征在于，包括A相节电优化电能自动调节电压稳压设备、B相节电优化电能自动调节电压稳压设备以及C相节电优化电能自动调节电压稳压设备，
其中所述A相线与所述A相节电优化电能自动调节电压稳压设备的A相线输入端连接，所述B相线与所述B相节电优化电能自动调节电压稳压设备的B相线输入端连接，所述C相线与所述C相节电优化电能自动调节电压稳压设备的C相线输入端连接；所述零线N分别与所述A相节电优化电能自动调节电压稳压设备、B相节电优化电能自动调节电压稳压设备以及C相节电优化电能自动调节电压稳压设备的零线N端连接。
[0038]所述A相节电优化电能自动调节电压稳压设备、B相节电优化电能自动调节电压稳压设备、C相节电优化电能自动调节电压稳压设备根据各相线设定的基准电压稳压输出，分相进行自动调整，保证三相电压平衡。
[0039]本实施例中所述A相节电优化电能自动调节电压稳压设备、B相节电优化电能自动调节电压稳压设备、C相节电优化电能自动调节电压稳压设备分别包括:
相线输入端、相线输出端以及零线端，一串联绕组、一分路绕组、第一组电力电子功率器件、第二组电力电子功率器件、一电抗器、第三组电力电子功率器件以及一并联绕组。A相为典型，B相、C相同A相。
[0040]其中所述串联绕组一端为输入端连接相线与并联绕组的首端，另一端为串联绕组的输出端为稳压后相线输出端；
所述分路绕组与所述串联绕组共用一个铁芯，所述分路绕组包括第一端接头、第二端接头以及若干抽头，所述第一组电力电子功率器件包括两个第一电力电子功率器件，所述第一端接头同时与所述两个第一电力电子功率器件的并联一端连接，所述两第一电力电子功率器件的另一端分别连接所述相线输入端与零线输入端；
所述第二组电力电子功率器件包括若干电力电子功率器件，所述分路绕组第二端接头与所述抽头分别与所述若干电力电子功率器件的一端连接，所述第二组电力电子功率器件另一端并联后与所述电抗器的中心点连接；
所述第三组电力电子功率器件分为三对电力电子功率器件，每对由两只单向导通的电力电子功率器件组成，所述三对电力电子功率器件的一端反并联后分别接至并联绕组的中心点、首端、末端；另一端的正向输入器件接电抗器的首端，逆向输出器件接电抗器的末端。[0041]该设备通过控制所述第一组电力电子功率器件、第二组电力电子功率器件的通断以及所述第三组电力电子功率器件组的电流方向实现对所述输出相线端电压值的控制。该设备通过CPU-YT-CF电压反馈、过零触发、智能自动控制所述第一组电力电子功率器件、第二组电力电子功率器件的过零通断以及所述第三组电力电子功率器件组的电流方向实现对所述输出相线端电压值的控制。
[0042]其中所述各第一组电力电子功率器件通过的电流值相等，所述各第二组电力电子功率器件通过的电流值相等，所述各第三组电力电子功率器件通过的电流值相等。
[0043]实施例四
本实施例相对于实施例二省略掉电力电子功率器件A2-1、A2-2、A2-3、A2_4、A2-5，电抗器A6的分接头和2次绕组A1-2的一端接头直接连接，即图1中电力电子功率器件A2-5被连接的接头，本实施例相当于图3与图4中A2-5闭合的情况是一样的，这样的话电抗器A6的分接头和2次绕组A1-2的一端接头直接连接的情况下，增加分路绕阻的分接头，在一定程度上细微调节输出电压V5。
[0044]同样本实施例提供的系统节电优化电能自动调节电压稳压设备可用于单相三线式交流电源，也适用于二相五线式、三相四线制0.4KV常规供电糸统三相七线式等电源回路。本发明可以用于电压的稳压与补偿，不产生大的冲击电流和冲击电压，同时体积和重量较现有装置相同规格容量相比较约减少30-40%，现有稳压装置最大容量做到800-1000KVA本发明能做到2500KVA左右。现行的稳压装置达到稳压输出时要增加整体系统损耗4%左右，本发明不但不增加损耗还能节省电能6%左右，并能滤掉大部份高次谐波改善三相不平衡优化电能质量。
[0045]以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的【具体实施方式】。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属【技术领域】技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
【权利要求】
1.一种系统节电优化电能自动调节电压稳压设备，其包括相线输入端、相线输出端以及零线端，其特征在于，还包括一串联绕组、一分路绕组、第一组电力电子功率器件、第二组电力电子功率器件、一电抗器、第三组电力电子功率器件以及一并联绕组； 所述串联绕组一端为相线输入端，其与所述并联绕组的首端连接，另一端为相线输出端; 所述分路绕组与所述串联绕组共用一个铁芯，所述分路绕组包括第一端接头、第二端接头以及若干抽头，所述第一组电力电子功率器件包括两个第一电力电子功率器件，所述第一端接头同时与所述两个第一电力电子功率器件的并联一端连接，所述两个第一电力电子功率器件的另一端分别连接所述相线输入端与零线输入端； 所述第二组电力电子功率器件包括若干第二电力电子功率器件，所述第二端接头与所述抽头分别与所述若干第二电力电子功率器件的一端连接，所述各第二电力电子功率器件的另一端并联后与所述电抗器的中心点连接； 所述第三组电力电子功率器件包括三对电力电子功率器件，每对由两只单向导通的第三电力电子功率器件组成，所述各对第三电力电子功率器件的一端反并联后分别接至并联绕组的中心点、首端、末端；另一端的正向输入端接电抗器的首端，逆向输出端接电抗器的末端；该设备通过控制所述第一组电力电子功率器件、第二组电力电子功率器件的通断以及所述第三组电力电子功率器件组的电流方向实现对所述输出相线端电压值的控制。
2.如权利要求1所述的糸统节电优化电能自动调节电压稳压设备，其特征 在于，所述各第一组电力电子功率器件的各第一电力电子功率器件通过的电流值相等，所述第二组电力电子功率器件的各电力电子功率器件通过的电流值相等，所述各第三组电力电子功率器件的各对电力电子功率器件通过的电流值相等。
3.如权利要求1所述的系统节电优化电能自动调节电压稳压设备，其特征在于，组成所述第三组电力电子功率器件的三对电力电子功率器件用于控制通过其中的电流方向进行正向、逆向的切换。
4.如权利要求1所述的系统节电优化电能自动调节电压稳压设备，其特征在于，所述第一组电力电子功率器件、第二组电力电子功率器件通过开关动作完成通过其中的电流的通断，其控制方式为电压过零导通，电流过零关断。
5.如权利要求1-4任一项所述的系统节电优化电能自动调节电压稳压设备，其特征在于，还包括一控制单元，所述控制单元分别与所述第一组电力电子功率器件、第二组电力电子功率器件、第三组电力电子功率器件的控制极连接；所述控制单元根据人机界面设定的基准电压自动调节所述输出端相线的电压值；控制所述第一组电力电子功率器件、第二组电力电子功率器件的通断以及所述第三组电力电子功率器件的电流方向。
6.一种系统节电优化电能自动调节电压稳压设备组，其用于三相四线制供电系统中，其中所述三相四线制供电系统包括A相线、B相线、C相线以及N零线，其特征在于，所述A相线、B相线、C相线分别连接一系统节电优化电能自动调节电压稳压设备，分别记为A相节电优化电能自动调节电压稳压设备、B相节电优化电能自动调节电压稳压设备以及C相节电优化电能自动调节电压稳压设备；其中: 所述A相线与所述A相节电优化电能自动调节电压稳压设备的A相线输 入端连接，所述B相线与所述B相节电优化电能自动调节电压稳压设备的B相线输入端连接，所述C相线与所述C相节电优化电能自动调节电压稳压设备的C相线输入端连接；所述N零线分别与所述A相节电优化电能自动调节电压稳压设备、B相节电优化电能自动调节电压稳压设备以及C相节电优化电能自动调节电压稳压设备的N零线端连接； 所述A相节电优化电能自动调节电压稳压设备、B相节电优化电能自动调节电压稳压设备、C相节电优化电能自动调节电压稳压设备根据各相线设定的基准电压稳压输出，分相进行自动调整，保证三相电压平衡。
7.如权利要求6所述的系统节电优化电能自动调节电压稳压设备组，其特征在于，所述A相节电优化电能自动调节电压稳压设备、B相节电优化电能自动调节电压稳压设备、C相节电优化电能自动调节电压稳压设备分别包括: 包括相线输入端、相线输出端、零线端、一串联绕组、一分路绕组、第一组电力电子功率器件、第二组电力电子功率器件、一电抗器、第三组电力电子功率器件以及一并联绕组；以A相为典型，B相、C相同A相；所述串联绕组一端为相线输入端，其与所述并联绕组的首端连接，另一端为相线输出端； 所述分路绕组与所述串联绕组共用一个铁芯，所述分路绕组包括第一端接头、第二端接头以及若干抽头，所述第一组电力电子功率器件包括两个第一电力电子功率器件，所述第一端接头同时与所述两 个第一电力电子功率器件的并联一端连接，所述两个第一电力电子功率器件的另一端分别连接所述相线输入端与零线输入端； 所述第二组电力电子功率器件包括若干第二电力电子功率器件，所述第二端接头与所述抽头分别与所述若干第二电力电子功率器件的一端连接，所述各第二电力电子功率器件的另一端并联后与所述电抗器的中心点连接； 所述第三组电力电子功率器件包括三对电力电子功率器件，每对由两只单向导通的第三电力电子功率器件组成，所述各对第三电力电子功率器件的一端反并联后分别接至并联绕组的中心点、首端、末端；另一端中的正向输入端接电抗器的首端，逆向输出端接电抗器的末端； 该设备通过控制所述第一组电力电子功率器件、第二组电力电子功率器件的通断以及所述第三组电力电子功率器件组的电流方向实现对所述输出相线端电压值的控制。
8.如权利要求6或7所述的系统节电优化电能自动调节电压稳压设备组，其特征在于，所述A相节电优化电能自动调节电压稳压设备、B相节电优化电能自动调节电压稳压设备、C相节电优化电能自动调节电压稳压设备各自根据基准电压设定分别独立调节各自的相线输出端的电压值。
9.如权利要求7所述的系统节电优化电能自动调节电压稳压设备组，其特征在于，所述第一组电力电子功率器件的各第一电力电子功率器件通过的电流值相等，所述第二组电力电子功率器件的各第二电力电子功率器件通过的电流值相等，所述第三组电力电子功率器件的各对电力电子功率器件通过的电流值相等。
10.如权利要求7所述的系统节电优化电能自动调节电压稳压设备组，其特征在于，组成所述第三组电力电子功率器件的三对电力电子功率器件用于控制通过其中的电流方向进行正向、逆向的切换。
11.如权利要求7所述的系统节电优化电能自动调节电压稳压设备组，其特征在于，所述第一组电力电子功率器件、第二组电力电子功率器件通过导通与关断完成通过其中的电流的通断，其控制方式为电压过零导通，电流过零关断。
12.如权利要求6或7所述的系统节电优化电能自动调节电压稳压设备组，其特征在于，还包括一控制单元，所述控制单元分别与所述第一组电力电子功率器件、第二组电力电子功率器件、第三组电力电子功率器件控制极连接；所述控制单元根据人机界面设定的基准电压自动调节所述输出端相线的电压值；控制所述第一组电力电子功率器件、第二组电力电子功率器件的通断、以及所述第三组电力电子功率器件组同时进行同向/逆向的切换，以改变 电流方向。
【文档编号】H02J3/12GK103474997SQ201310363892
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2013年8月20日 优先权日:2013年8月20日
【发明者】朱克祥, 朱晟杰, 朱振, 朱晓云 申请人:上海宁邦电气有限公司