一种三相无极调压调平衡一体化装置，涉及一种电气节能柜，包括带输入电压和电流调节的节电机芯、三相输入电压电流检测传感器、三相输出电压电流检测传感器、调理处理电路及精密A/D转换器、ARM微控制器、三相输入电流控制驱动模块、三相输入电压控制驱动模块，该装置将三相调压和调平衡合二为一，并采用新型电力电子器件IGBT实现三相供电电压和平衡度的无级调节，避免引入高次谐波，以实现三相供电的有源节能，对用电设备提供平衡且适当的供电电压，以改善用电设备的工作状态并延长其使用寿命。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及一种电气节能柜，特别是一种三相无极调压调平衡一体化装置。
技术介绍
我国改革开放以来，国民经济得到快速增长，以“科技创新，自主创新”已成为我国目前工业发展的主流，我国工业逐步向集约型，节能减排，低碳的方向发展。随着全球经济的快速发展，以电能为主要能源的消耗正在以前所未有的速度增加，电能已成为各国经济发展中各行各业的主要能源消耗。由于用电系统设计和设备选型中都需要考虑安全裕量，电网中通常都存在大量的轻载负载，造成大量的无功损耗和有功损耗，同时，用电系统中还存在大量的单相负载在断续工作，使得电网供电通常都存在一定的三相电压不平衡现象存在，既浪费了电能，又造成用电设备的额外损耗。实践证明，降压供电和平衡供电是实现电网有功节能的主要措施。为了实现三相调压和调平衡，现有技术通常采用分别进行三相调压和三相调平衡来实现，且采用有级调节。这样处理的结果是节电柜体积庞大、成本增加、安装不方便。为了解决以上问题，我公司专利技术了一种三相调压、调平衡装置(专利号为：201420058778.3)，该装置在调压过程中采用可控硅移相技术，虽然有效的解决了三相调压和调平衡问题，但是同时又为电网引入了谐波危害。为了解决这一系列问题，科研单位和电力系统的科技人员在不断的研究、探索，利用现代科学技术对节能柜的内部结构装置进行了各种优化设计，虽然在技术上取得了一些进步，但在实际运用中仍然存在着尚未克服的技术难题。
技术实现思路
本技术的目的在于克服以上不足，提供一种三相无极调压调平衡一体化装置，该装置将三相调压和调平衡合二为一，并采用新型电力电子器件IGBT实现三相供电电压和平衡度的无级调节，避免引入高次谐波，以实现三相供电的有源节能，对用电设备提供平衡且适当的供电电压，以改善用电设备的工作状态并延长其使用寿命。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是：包括带输入电压和电流调节的节电机芯、三相输入电压电流检测传感器、三相输出电压电流检测传感器、调理处理电路及精密A/D转换器、ARM微控制器、三相输入电流控制驱动模块、三相输入电压控制驱动模块，带输入电压和电流调节的节电机芯串接在供电主回路中，其包括串联电抗器、输入电流控制器和并联自耦固定式调压器，将串联电抗器和并联自耦固定式调压器均固定在同一个三柱铁芯上，上述三柱铁芯从上至下依次设有主线圈(I-A、I-B、I-C)、调节线圈(II-A、II-B、II-C)、电压调整线圈(I-a、I-b、I-c)，通过Z字型绕线方法将线圈缠绕于三柱铁芯上；三相输入电压电流检测传感器设有三组输入相电压和相电流检测，三相输出电压电流检测传感器设有三组输出相电压和相电流检测，三相输入电压电流检测传感器和三相输出电压电流检测传感器分别串接在带输入电压和电流调节的节电机芯的三相输入和输出电路中；调理处理电路及精密A/D转换器包括调理处理电路、16位精密A/D转换器，其位于三相输入电压电流检测传感器和三相输出电压电流检测传感器与微控制器之间；ARM微控制器是基于ARM Cortex-M4体系结构的32位高速微控制器；三相输入电流控制驱动模块由新型电力电子器件IGBT的专用驱动电路构成，其通过微控制器设在三相输入回路中；三相输入电压控制驱动模块同样由IGBT的专用驱动电路构成，其通过微控制器设在三相输出回路中，组成了一种三相无极调压调平衡一体化装置。本技术所采用的技术原理是：本装置采用ARM Cortex-M4型32位高速微控制器、新型电力电子器件IGBT、调理处理电路及精密A/D转换器、三相输入电流控制驱动模块和输入电压控制驱动模块与带输入电压和电流调节的节电机芯进行控制线路连接，进行精密计算和智能化控制，三相供电平衡度调节和三相输出电压幅值控制达到速度快，效率高，分辨率和精准度高，并且无电压和电流波形畸变、无电网谐波污染的优点。带输入电压和电流调节的节电机芯串联在供电主回路中，通过分别调节三相输入电流使三相输出电压的不平衡度小于0.5％的负载功率，达到降低供电线路和配电变压器的电能损耗，提高用电设备的运行安全和运行效率。三相输入电压电流检测传感器和三相输出电压电流检测传感器分别串接在节电机芯的三相输入和输出电路中，分别检测节电机芯的输入与输出的电流和电压大小对应的模拟电压幅值，为ARM微控制器进行不平衡度和输出电压调节提供所需要的模拟量信号。调理转换电路及精密A/D转换器位于三相输入电压电流检测传感器和三相输出电压电流检测传感器与ARM微控制器之间，调理处理电路用于将传感器检测到的电流和电压对应的模拟交流电压信号转换为有效值对应的直流电压信号，精密A/D转换器将由调理转换电路转换得到的有效值对应的直流电压信号转换成精度为±0.00153％的高精度的数字信号，为ARM微控制器进行高精度控制提供依据。ARM微控制器是整个装置的分析计算和控制核心，ARM微控制器根据高精度A/D转换器转换得到的高精度输出的电压/电流值计算出三相负载的不平衡度，然后分析出需要调节的三相输入中需要调节电流的相位，最后对需要调节的相位电流通过IGBT进行PWM斩波调节，直到达到平衡为止；ARM微控制器根据精密A/D转换器转换得到的输出电压值，通过输入电压控制驱动模块由电压调节IGBT对输入电压进行PWM斩波调节，以实现输出电压的大范围、精细无级调节，直到达到设定的电压值；ARM微控制器通过IGBT对平衡度和输出电压的调节，使输出电压和电流波形无畸变，无谐波污染，从而使供配电和用电设备能够节电和安全稳定运行。三相输入电流控制驱动模块和对应的IGBT是ARM微控制器实现对带输入电压和电流调节的节电机芯进行电流调节的桥梁，通过三相输入电流控制驱动模块，实现了对节电机芯的输出进行精细无级调节不平衡度调节，使不平衡度小于0.5％。三相输入电压控制驱动模块是ARM微控制器对带输入电压和电流调节的节电机芯进行电压无级调节的接口，通过输入三相电压调节控制驱动模块实现对输入电压调节使输出电压在0～110％额定电压范围内进行精密无级调节。由于采用了先进的高频PWM波调制技术和新型电力电子器件IGBT，在整个调平衡和调压过程中，有效避免了常规简单切换或采用可控硅时造成的电压突变畸变以及由此造成的电流大幅度瞬变和畸变而造成的电网污染、电能浪费和设备不安全运行。由于变压器绕组和电抗器对高频信号具有抑制和滤波作用，因此，经10kHz的PWM进行调制调节后的电压和电流保持原有的良好波形，只是电压和电流的幅值发生相应的减小或增加，因此采用IGBT以10kHz的PWM波进本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种三相无极调压调平衡一体化装置，涉及一种电气节能柜，包括带输入电压和电流调节的节电机芯、三相输入电压电流检测传感器、三相输出电压电流检测传感器、调理处理电路及精密A/D转换器、ARM微控制器、三相输入电流控制驱动模块、三相输入电压控制驱动模块，其特征在于：带输入电压和电流调节的节电机芯串接在供电主回路中，其包括串联电抗器、输入电流控制器和并联自耦固定式调压器，将串联电抗器和并联自耦固定式调压器均固定在同一个三柱铁芯上，上述三柱铁芯从上至下依次设有主线圈(I‑A、I‑B、I‑C)、调节线圈(II‑A、II‑B、II‑C)、电压调整线圈(I‑a、I‑b、I‑c)，通过Z字型绕线方法将线圈缠绕于三柱铁芯上；三相输入电压电流检测传感器设有三组输入相电压和相电流检测，三相输出电压电流检测传感器设有三组输出相电压和相电流检测，三相输入电压电流检测传感器和三相输出电压电流检测传感器分别串接在带输入电压和电流调节的节电机芯的三相输入和输出电路中；调理处理电路及精密A/D转换器包括调理处理电路、16位精密A/D转换器，其位于三相输入电压电流检测传感器和三相输出电压电流检测传感器与微控制器之间；ARM微控制器是基于ARM Cortex‑M4体系结构的32位高速微控制器；三相输入电流控制驱动模块由新型电力电子器件IGBT的专用驱动电路构成，其通过微控制器设在三相输入回路中；三相输入电压控制驱动模块同样由IGBT的专用驱动电路构成，其通过微控制器设在三相输出回路中。...
【技术特征摘要】
1.一种三相无极调压调平衡一体化装置，涉及一种电气节能柜，包括带输入电压和电
流调节的节电机芯、三相输入电压电流检测传感器、三相输出电压电流检测传感器、调理处
理电路及精密A/D转换器、ARM微控制器、三相输入电流控制驱动模块、三相输入电压控制
驱动模块，其特征在于：带输入电压和电流调节的节电机芯串接在供电主回路中，其包括串
联电抗器、输入电流控制器和并联自耦固定式调压器，将串联电抗器和并联自耦固定式调压
器均固定在同一个三柱铁芯上，上述三柱铁芯从上至下依次设有主线圈(I-A、I-B、I-C)、
调节线圈(II-A、II-B、II-C)、电压调整线圈(I-a、I-b、I-c)，通过Z字型绕线方法将线
圈缠绕于三柱铁芯上；三相输入电压电流检测传感...
【专利技术属性】
技术研发人员：张美琪，赵志祥，
申请(专利权)人：江苏普瑞特科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32
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