一種基于單相并網逆變器的柔性切換系統及其切換方法
【專利摘要】本發明公開了一種基于單相并網逆變器的柔性切換系統及其切換方法。系統包括移動切換裝置和切換組，切換組包括由電網各相上的接觸器組成的開關組以及自鎖電路，開關組中電網三相的接觸器并聯，隔離變壓器、電壓采集電路和開關組連接到電網上，單相逆變器分別與隔離變壓器、電壓和電流采集電路、濾波器以及自鎖電路連接，電壓采集電路和濾波器均通過并網接觸器與負載連接，電流采集電路與負載連接。電壓、電流采集電路采集各個切換組和逆變器的電壓電流信號并匯總到單相逆變器中，然后輸出切換控制信號到切換組的自鎖電路，控制各相接觸器，完成后由自鎖電路保持接觸器的狀態。本發明實現切換過程中對負載不會產生沖擊電流，完成無跳動柔性切換。
【專利說明】一種基于單相并網逆變器的柔性切換系統及其切換方法【技術領域】
[0001]本發明涉及一種柔性切換系統及其切換方法，尤其是涉及一種基于單相并網逆變器的柔性切換系統及其切換方法。
【背景技術】
[0002]隨著我國經濟發展，人們的生活水平得到很大的提高，用電設備的類型越來越多且功率各有不同。伴隨單相負載的大量應用，且各負荷的使用時間具有不定性等原因，導致三相四線制配電系統出現了嚴重的三相不平衡運行狀態。
[0003]當三相負載不平衡運行時，負序分量會給供電系統和用戶帶來極大的危害，主要體現在以下幾點:1、增加線路的電能損耗；2、增加配電變壓器的電能損耗；3、減少配電變壓器出力；4、降低電動機效率；5、影響用電設備的安全運行。三相負載不平衡運行時，三相輸出電流也不平衡，造成中性線上有電流通過，導致中性點漂移，使各相相電壓發生變化，這樣就很容易造成電壓高的一相所帶的用戶用電設備被燒壞，而電壓低的一相所帶的用戶的用電設備可能無法正常使用。且中性線有電流通過，這樣不但相線有損耗，而且中性線也產生損耗，從而增加了電網線路的損耗。為此，配變在三相負載不平衡時運行，其輸出的容量就無法達到額定值，其備用容量亦相應減少，過載能力也降低。[0004]隨著全控型功率器件的高頻調制技術的快速發展和不斷完善，開關型逆變器技術無論在電路的基本形式和控制的基本方面都已趨于成熟，且逆變器在可再生能源并網發電中的運用和技術開發已經取得長足發展，為本設計提供了充足的理論基礎。
【發明內容】
[0005]為了解決【背景技術】中的問題，本發明的目的在于提供一種基于單相并網逆變器的柔性切換系統及其切換方法，針對三相配電系統，當三相出現嚴重不平衡時，將設備在三相間進行柔性切換，使其盡量達到三相平衡。切換時單相逆變器會跟蹤原接相和將要切換相的相位、幅值，因此切換過程中不會產生沖擊電流，實現“無跳動柔性切換”。
[0006]本發明采用的技術方案是:
一、一種基于單相并網逆變器的柔性切換系統的切換方法:
柔性切換系統包括并聯到電網上的移動切換裝置和切換組，負載分別經移動切換裝置和切換組連接電網，其特征在于:移動切換裝置包括隔離變壓器、電壓采集電路、電流采集電路、單相逆變器、濾波器、并網接觸器，切換組包括由串聯到電網各相上的接觸器組成的開關組以及與開關組連接進行控制的自鎖電路；開關組中電網的A、B、C三相的接觸器并聯，隔離變壓器、電壓采集電路和開關組連接到電網上，單相逆變器分別與隔離變壓器、電壓采集電路、電流采集電路、濾波器和自鎖電路連接，電壓采集電路和濾波器均通過并網接觸器與負載連接，電流采集電路與負載連接；
系統電壓采集電路、電流采集電路分別實時監測電網各相電壓、電流的大小，進行三相的不平衡度及負載功率的運算，假設B相功率負荷最大、電壓出現明顯下降，C相功率負荷最小，滿足三相不平衡切換條件，需要將負載由B相切換到C相，系統按以下步驟進行切換:
1)確定負載當前所在相為B相，電壓采集電路采集B相的電壓信號，電流采集電路采集負載的電流信號，B相的電壓信號和負載的電流信號經單相逆變器和濾波器濾波產生濾波后的電壓、電流信號；
2)以B相的電壓信號作為參考對B相的幅值、相位進行跟蹤，以濾波后的電壓、電流信號作為反饋信號，構成雙閉環控制，產生PWM的驅動信號，使得單相逆變器輸出的電壓波形經濾波器濾波后為穩定的正弦波；
3)當第2)步輸出的正弦波和B相的電壓同幅值同相位時，閉合并網接觸器KM，將單相逆變器與B相并網給負載供電；
4)單相逆變器輸出切換信號到自鎖電路，斷開開關組中的B相接觸器，由單相逆變器給負載供電；
5)對于C相重復步驟I)?2)采用與B相相同的切換方式，產生C相穩定的正弦波；
6)當第5)步輸出的C相的正弦波和C相的電壓同幅值同相位時，單相逆變器的輸出切換信號到自鎖電路，閉合開關組中的C相接觸器，將單相逆變器與B相并網給負載供電；
7)斷開單相逆變器并網接觸器，完成B-C相的整個切換過程。
[0007]對于連接在電網中的各個負載，所述的移動切換裝置通過監測A、B、C三相的電壓、各個切換組的電流大小，運用公式功率=電壓*電流計算每切換組功率大小、三相不平衡度，判斷是否需要切換，確定要切換哪組負載，然后進行切換；一次切換完成后，重復上述計算步驟，再進行切換，直到A、B、C三相的功率負荷平衡或基本平衡為止。
[0008]所述的單相逆變器，采用交-直-交電路結構，包括依次連接的不控整流電路、啟動電阻、直流濾波電容、逆變電路和DSP控制板，DSP控制板與逆變電路連接并進行控制；并采用PWM調制，其輸出經濾波器濾波產出穩定的正弦波，逆變器前有隔離變壓器起到隔離的作用，以防短路對負載產出重大影響。
[0009]所述的電壓采集電路，采集三相電壓用于單相逆變器跟蹤電網的電壓；電流采集電路的輸出電流采樣用于閉環控制，控制單相逆變電源輸出。
[0010]所述的切換組中的自鎖電路為四路繼電器觸發式控制電路，具有自鎖功能，控制并保持開關組中各相的接觸器開啟或者關閉的狀態。
[0011]所述的濾波器為LC濾波器。
[0012]二、一種基于單相并網逆變器的柔性切換系統:
包括并聯到電網上的移動切換裝置和切換組，負載分別經移動切換裝置和切換組連接電網；
移動切換裝置包括:
包括用于將單相逆變器與電網隔離進行變壓的隔離變壓器；
包括用于采集電網電壓信號的電壓采集電路；
包括用于采集負載和單相逆變器的電流信號的電流采集電路；
包括用于接收電流信號和電網電壓信號進而產生同步電流和電壓然后進行柔性切換控制的單相逆變器，單相逆變器輸出切換控制信號到切換組的自鎖電路進行切換控制；
包括用于將單相逆變器輸出信號進行濾波的濾波器； 包括用于接收單相逆變器的并網控制信號的并網接觸器，并網接觸器連接在濾波器與負載之間；
切換組包括:
包括由串聯到電網各相上的接觸器組成的開關組，開關組中電網的A、B、C三相的接觸器輸出端并聯；
包括與開關組連接并控制各相接觸器吸合的自鎖電路；
所述隔離變壓器、電壓采集電路和開關組連接到電網上，單相逆變器分別與隔離變壓器、電壓采集電路、電流采集電路、濾波器和自鎖電路連接，電壓采集電路和濾波器均通過并網接觸器與負載連接，電流采集電路與負載連接。
[0013]所述的單相逆變器，采用交-直-交電路結構，包括依次連接的不控整流電路、啟動電阻、直流濾波電容、逆變電路和DSP控制板，DSP控制板與逆變電路連接并進行控制。
[0014]所述的濾波器為LC濾波器。
[0015]所述的自鎖電路為四路繼電器觸發式控制電路，具有自鎖功能，控制并保持開關組中各相的接觸器開啟或者關閉的狀態。
[0016]與【背景技術】相比，本發明具有的有益效果是:
本發明能使三相供電系統最終達到三相平衡的狀態。由于是在單相逆變器輸出電壓和電網電壓達到同幅值同相位后并網，因此切換過程中不會有沖擊電流產出，實現了“無跳動柔性切換”。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1是本發明柔性切換系統的結構示意圖。
[0018]圖2是本發明柔性切換系統與各個負載連接的分組結構示意圖。
[0019]圖3是本發明單相逆變器的控制結構圖。
[0020]圖4是本發明單相逆變器的結構圖。
[0021]圖5是實施例的負載I切換波形圖。
[0022]圖6是實施例的負載I從A相到逆變器波形圖。
[0023]圖7是實施例的負載2從A相到并網波形圖。
[0024]圖8是實施例的負載2從并網到B相波形圖。
[0025]圖9是實施例的負載2切換逆變器電流電壓波形圖。
[0026]A:A相；B:B相；C:C相；N:中性線，亦稱零線；1:負載I ；2:負載2 ；3:負載3 ；KMn:C相接觸器；KM12:B相接觸器；KM13:A相接觸器；KM14:零線接觸器；T:隔離變壓器；SwitChercontrol:柔性切換裝置；LC:濾波器；KM:逆變器并網接觸器；1S:電流采集電路；VoS:電壓采集電路；VD1- VD 6:整流橋；VD7- VD 10:逆變橋；KM1.5:啟動電阻旁路繼電器；Cb:母線主電容；L1:濾波電感；C:濾波電容；R:負載；Dpwm:PWM驅動屯:電流調節器；KU:電壓調節;UC:正弦波合成器;US:幅值給定；ω:電網電壓信息；δ:相位給定。
【具體實施方式】
[0027]下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。
[0028]如圖1所示，本發明柔性切換系統的切換方法包括:其中柔性切換系統包括并聯到電網上的移動切換裝置和切換組，負載分別經移動切換裝置和切換組連接電網，移動切換裝置包括隔離變壓器、電壓采集電路、電流采集電路、單相逆變器、濾波器、并網接觸器KM，切換組包括由串聯到電網各相上的接觸器組成的開關組以及與開關組連接進行控制的自鎖電路；開關組中電網的A、B、C三相的接觸器并聯，隔離變壓器、電壓采集電路和開關組連接到電網上，單相逆變器分別與隔離變壓器、電壓采集電路、電流采集電路、濾波器和自鎖電路連接，電壓采集電路和濾波器均通過并網接觸器KM與負載連接，電流采集電路與負載連接。
[0029]系統電壓采集電路、電流采集電路分別實時監測電網各相電壓、電流的大小，進行三相的不平衡度及負載功率的運算，假設B相功率負荷最大、電壓出現明顯下降，C相功率負荷最小，滿足三相不平衡切換條件，需要將負載由B相切換到C相，系統按以下步驟進行切換:
1)確定負載當前所在相為B相，電壓采集電路采集B相的電壓信號，電流采集電路采集負載的電流信號，B相的電壓信號和負載的電流信號經單相逆變器和濾波器濾波產生濾波后的電壓、電流信號；
2)以B相的電壓信號作為參考對B相的幅值、相位進行跟蹤，以濾波后的電壓、電流信號作為反饋信號，構成雙閉環控制，產生PWM的驅動信號，使得單相逆變器輸出的電壓波形經濾波器濾波后為穩定的正弦波；
3)當第2)步輸出的正弦波和B相的電壓同幅值同相位時，閉合并網接觸器KM，將單相逆變器與B相并網給負載供電；
4)單相逆變器輸出切換信號到自鎖電路，斷開開關組中的B相接觸器，由單相逆變器給負載供電；
5)對于C相重復步驟I)?2)采用與B相相同的切換方式，產生C相穩定的正弦波； 即為采集C相的電壓信號并對C相的幅值、相位進行跟蹤，以濾波后的電壓、電流信號
作為反饋信號，構成雙閉環控制，產生PWM的驅動信號，使得單相逆變器輸出的電壓波形經濾波器濾波后為穩定的正弦波；
6)當第5)步輸出的C相的正弦波和C相的電壓同幅值同相位時，單相逆變器的輸出切換信號到自鎖電路，閉合開關組中的C相接觸器，將單相逆變器與B相并網給負載供電；
7)斷開單相逆變器并網接觸器KM，完成B-C相的整個切換過程。
[0030]切換完成后，移動切換裝置可以與切換組斷開，用于對其他負載下的切換組的切換。
[0031]對于連接在電網中的各個負載，所述的移動切換裝置通過監測A、B、C三相的電壓、各個切換組的電流大小，運用公式功率=電壓*電流計算每切換組功率大小、三相不平衡度，判斷是否需要切換，確定要切換哪組負載，然后進行切換；一次切換完成后，重復上述計算步驟，再進行切換，直到A、B、C三相的功率負荷平衡或基本平衡為止。
[0032]如圖3、圖4所示，單相逆變器，采用交-直-交電路結構，包括依次連接的不控整流電路、啟動電阻、直流濾波電容、逆變電路和DSP控制板，DSP控制板與逆變電路連接并進行控制；并采用全橋電路、PWM調制，其輸出經濾波器濾波產出穩定的正弦波，逆變器前有隔離變壓器起到隔離的作用，以防短路對負載產出重大影響。
[0033]電壓采集電路，采集三相電壓用于單相逆變器跟蹤電網的電壓；電流采集電路的輸出電流采樣用于閉環控制，控制單相逆變電源輸出。
[0034]切換組中的自鎖電路為四路繼電器觸發式控制電路，具有自鎖功能，控制并保持開關組中各相的接觸器開啟或者關閉的狀態。
[0035]濾波器為LC濾波器。
[0036]包括并聯到電網上的移動切換裝置和切換組，負載分別經移動切換裝置和切換組連接電網。
[0037]移動切換裝置包括:
包括用于將單相逆變器與電網隔離進行變壓的隔離變壓器；
包括用于采集電網電壓信號的電壓采集電路；
包括用于采集負載和單相逆變器的電流信號的電流采集電路；
包括用于接收電流信號和電網電壓信號進而產生同步電流和電壓然后進行柔性切換控制的單相逆變器， 單相逆變器輸出切換控制信號到切換組的自鎖電路進行切換控制；
包括用于將單相逆變器輸出信號進行濾波的濾波器；
包括用于接收單相逆變器的并網控制信號的并網接觸器KM，并網接觸器KM連接在濾波器與負載之間。
[0038]切換組包括:
包括由串聯到電網各相上的接觸器組成的開關組，開關組中電網的A、B、C三相的接觸器并聯；
包括與開關組連接并控制各相接觸器吸合的自鎖電路；
隔離變壓器、電壓采集電路和開關組連接到電網上，單相逆變器分別與隔離變壓器、電壓采集電路、電流采集電路、濾波器和自鎖電路連接，電壓采集電路和濾波器均通過并網接觸器KM與負載連接，電流采集電路與負載連接。
[0039]如圖4所示，單相逆變器，采用交-直-交電路結構，包括依次連接的不控整流電路、啟動電阻、直流濾波電容、逆變電路和DSP控制板，DSP控制板與逆變電路連接并進行控制；并采用全橋電路、PWM調制，其輸出經濾波器濾波產出穩定的正弦波，逆變器前有隔離變壓器起到隔離的作用，以防短路對負載產出重大影響。
[0040]濾波器為LC濾波器。
[0041]自鎖電路為四路繼電器觸發式控制電路，具有自鎖功能，控制并保持開關組中各相的接觸器開啟或者關閉的狀態；可以為四路12V自鎖繼電器模塊，高低電平觸發。
[0042]本發明是在單相逆變器的輸出電壓和電網電壓的相位和幅值相同時并網，因此切換過程中不會有沖擊電流產出，實現了 “無跳動柔性切換”。
[0043]電壓采集電路與柔性切換裝置相連，用于采集A、B、C三相的輸入電壓和逆變器的母線和輸出電壓；電流采集電路采集各個分組和逆變器的電流，采集信號匯總到單相逆變器，實現切換過程中對負載不會產生沖擊電流，完成“無跳動柔性切換”。
[0044]如圖2所示，本發明的可通用于各個負載下的切換，將所有負載按每組4KW分組，負載1、負載2、負載3、負載4……并聯在三相四線制的電網上，每一個切換組都可以在A、B、C三相之間任意切換，切換后由自鎖電路保證接觸器的吸合。
[0045]本發明的具體實施過程中:
系統1S電流采集電路、VoS電壓采集電路實時監測各相電壓、電流的大小，進行三相平衡度及各負載組功率運算，以下以切換組I為例，假設B相功率負荷最大、電壓出現明顯下降，C相功率負荷最小，滿足三相不平衡切換條件。所以決定將負載I由B相切換到C相，如圖3所示，系統按以下步驟進行切換:
1、確定負載I當前所在相為B相，VoS電壓采集電路采集B相電壓，輸入到單相逆變器；
2、以B相的ω電壓信號、δ相位、Us幅值作為參考跟蹤B相，以單相逆變電源輸出的電壓、電流信號作為反饋信號，構成雙閉環控制，產生PWM的驅動信號，使單相逆變器輸出的電壓波形經LC濾波器濾波后產出穩定的正弦波；
3、當第2步輸出的穩定的正弦波和B相電壓同幅值同相位時，閉合KM逆變器并網接觸器，與B相并網，同時給負載I供電；
4、此時，單相逆變器輸出切換信號到自鎖電路，斷開B相接觸器KM12，單相逆變器單獨供電；
5、在單獨供電時，逆變器開始跟蹤C相的幅值、相位，與第二步同理；
6、當第5步輸出的穩定的正弦波和C相電壓同幅值同相位時，單相逆變器輸出切換信號到自鎖電路，閉合C相接觸器KM11,逆變器與B相并網，同時給負載I供電；
7、完成第6步，斷開KM逆變器并網接觸器，完成B-C相的整個切換過程；
8、切換完成后，移動切換裝置可以與切換組I斷開，用于對其他切換組的切換。
[0046]如圖3所不，本發明米用移相控制策略，跟蹤B相時,VoS電壓米集電路先米集B相的ω電壓信號、δ相位、Us幅值，作為參考跟蹤B相，同時檢測輸入電壓的過零點(電壓從負變正)，在每個過零點或每隔數個過零點讓單相逆變器的參考信號的初始相位角變化一個小的值，這樣，經過一段時間后，單相逆變器的輸出與B相同。假設，每個過零點讓單相逆變器的參考信號的初始相位角變化2度，那么經過1.2秒的時間便使輸出和輸入同相。由于每次移相的角度很小，因此不會產生沖擊電流或諧波很小。
[0047]在切換完成后，移動切換裝置就可以被旁路了，與切換組I脫離。此時，移動切換裝置(包括T:隔離變壓器、單相逆變器、LC:濾波器、KM:逆變器并網接觸器、1S:電流采集電路、VoS:電壓采集電路)繼續檢測三相不平衡度，檢測各個切換控制組的電流，當出現三相不平衡時，繼續進行其它切換組的切換。當不需要進行切換時，整個移動切換裝置都可以旁路，從系統中脫離。上述的三相不平衡度可采用國家標準:GB-T15543-1995電能質量，三相電壓允許不平衡度.國家技術監督局，1994-04-06。
[0048]所述的各個控制切換組最大功率都為4KW，移動切換裝置通過監測A、B、C三相的電壓、各個切換組的電流大小，運用公式功率=電壓*電流計算每切換組功率大小、三相的功率多少、三相不平衡度，判斷是否需要切換，確定要切換哪組負載，然后進行切換；一次切換完成后，重復上述計算步驟，再進行切換，直到A、B、C三相的功率負荷平衡或基本平衡為止。
[0049]所述的單相逆變器，采用交-直-交電路結構，即VD1-VD6不控整流橋+ KMl.5啟動電阻+Cb直流濾波電容+D7-VD10逆變橋+LC濾波器。
[0050]所述的逆變器，采用全橋電路、PWM調制，其輸出經LC濾波器濾波產出穩定的正弦波，逆變器前有T隔離變壓器起到隔離的作用，以防短路對負載產出重大影響。
[0051]所述的VoS電壓采集電路，采集三相電壓用于單相逆變器跟蹤電網的電壓，需要時使單相逆變器輸出與電網任意一相具有同頻同相的電壓；1S電流采集電路的輸出電流采樣用于閉環控制，控制單相逆變電源輸出。
[0052]本發明下面以具體實施例為例，因為輸出電壓峰值超出示波器的耐壓值，所以下圖中所測電壓為實際的1/3。
[0053]如圖5為柔性切換裝置將負載I從A相切換到B相整個過程中單相逆變器輸出電壓和負載電流情況，其負載I為100歐電阻。由圖，我們可以看到在整個切換過程中，負載沒有出現沖擊電流，且電流平滑沒有波動，相當穩定。圖6所示為逆變器從關閉狀態開始跟蹤A相電網，然后與A相并網給負載I供電，經過6個周期后，斷開A相電網由單相逆變器開始單獨供電。在此圖中可以看到單相逆變器跟蹤A相電網的過程、相位調整的變化，最后與A相電網同步。
[0054]實際電網中存在大量整流型負載，下面針對此情況進行分析。負載2為100歐電阻加一臺電腦，如圖7所示為負載2從A相電網單獨供電到逆變器與A相電網并網供電過程中負載電流、單相逆變器電壓情況。圖8為負載2從單相逆變器與B相電網并網供電狀態到斷開單相逆變器，B相電網單獨供電過程中負載電流、逆變器電壓情況。由兩圖可以看到兩個過程中，負載2的電流沒有出現任何的波動和沖擊。雖然在過程中可能會出現有一個周期整流型負載有丟失的情況，但整流型負載都具有大電容，因此其負載不會出現任何故障，能繼續正常運行。
[0055]圖9為切換過程中，單相逆變器輸出電壓、電流的情況。當單相逆變器與電網同時供電時，單相逆變器上存在環流(本實驗選擇環流抑制電感過小，因此環流比較大)。兩個并網過程，逆變器輸出電壓沒有波動，但因為環流影響輸出電流波形明顯不同。上述實驗結果說明，在負載電壓過零點時切換，負載上不會產生沖擊電流，能夠實現負載的無跳動柔性切換。但是，并網時逆變器上存在環流，需要加以抑制，保證設備的安全。
[0056]基于三相平衡度的要求，本設計提出了一種基于單相逆變器的柔性切換系統，在切換時，負載上不會產生沖擊電流，實現其柔性切換要求。但在并網時單相逆變器上有環流問題，對此，后期需要加以解決和完善。本設計解決了人工切換時存在的危險，很好地完成了負載在線運行時在不同電網相位間的無跳動柔性切換，使三相平衡度滿足國家標準，提高了三相電網的供電安全和供電效率，具有可行性。
[0057]上述【具體實施方式】用來解釋說明本發明，而不是對本發明進行限制，在本發明的精神和權利要求的保護范圍內，對本發明作出的任何修改和改變，都落入本發明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種基于單相并網逆變器的柔性切換系統的切換方法，柔性切換系統包括并聯到電網上的移動切換裝置和切換組，負載分別經移動切換裝置和切換組連接電網，其特征在于:移動切換裝置包括隔離變壓器、電壓采集電路、電流采集電路、單相逆變器、濾波器、并網接觸器，切換組包括由串聯到電網各相上的接觸器組成的開關組以及與開關組連接進行控制的自鎖電路；開關組中電網的A、B、C三相的接觸器并聯，隔離變壓器、電壓采集電路和開關組連接到電網上，單相逆變器分別與隔離變壓器、電壓采集電路、電流采集電路、濾波器和自鎖電路連接，電壓采集電路和濾波器均通過并網接觸器與負載連接，電流采集電路與負載連接； 系統電壓采集電路、電流采集電路分別實時監測電網各相電壓、電流的大小，進行三相的不平衡度及負載功率的運算，假設B相功率負荷最大、電壓出現明顯下降，C相功率負荷最小，滿足三相不平衡切換條件，需要將負載由B相切換到C相，系統按以下步驟進行切換: 1)確定負載當前所在相為B相，電壓采集電路采集B相的電壓信號，電流采集電路采集負載的電流信號，B相的電壓信號和負載的電流信號經單相逆變器和濾波器濾波產生濾波后的電壓、電流信號； 2)以B相的電壓信號作為參考對B相的幅值、相位進行跟蹤，以濾波后的電壓、電流信號作為反饋信號，構成雙閉環控制，產生PWM的驅動信號，使得單相逆變器輸出的電壓波形經濾波器濾波后為穩定的正弦波； 3)當第2)步輸出的正弦波和B相的電壓同幅值同相位時，閉合并網接觸器KM，將單相逆變器與B相并網給負載 供電； 4)單相逆變器輸出切換信號到自鎖電路，斷開開關組中的B相接觸器，由單相逆變器給負載供電； 5)對于C相重復步驟I)~2)采用與B相相同的切換方式，產生C相穩定的正弦波； 6)當第5)步輸出的C相的正弦波和C相的電壓同幅值同相位時，單相逆變器的輸出切換信號到自鎖電路，閉合開關組中的C相接觸器，將單相逆變器與B相并網給負載供電； 7)斷開單相逆變器并網接觸器，完成B-C相的整個切換過程。
2.根據權利要求1所述的一種基于單相并網逆變器的柔性切換系統的切換方法，其特征在于:對于連接在電網中的各個負載，所述的移動切換裝置通過監測A、B、C三相的電壓、各個切換組的電流大小，運用公式功率=電壓*電流計算每切換組功率大小、三相不平衡度，判斷是否需要切換，確定要切換哪組負載，然后進行切換；一次切換完成后，重復上述計算步驟，再進行切換，直到A、B、C三相的功率負荷平衡或基本平衡為止。
3.根據權利要求1所述的一種基于單相并網逆變器的柔性切換系統的切換方法，其特征在于:所述的單相逆變器，采用交-直-交電路結構，包括依次連接的不控整流電路、啟動電阻、直流濾波電容、逆變電路和DSP控制板，DSP控制板與逆變電路連接并進行控制；并采用PWM調制，其輸出經濾波器濾波產出穩定的正弦波，逆變器前有隔離變壓器起到隔離的作用，以防短路對負載產出重大影響。
4.根據權利要求1所述的一種基于單相并網逆變器的柔性切換系統的切換方法，其特征在于:所述的電壓采集電路，采集三相電壓用于單相逆變器跟蹤電網的電壓；電流采集電路的輸出電流采樣用于閉環控制，控制單相逆變電源輸出。
5.根據權利要求1所述的一種基于單相并網逆變器的柔性切換系統的切換方法，其特征在于:所述的切換組中的自鎖電路為四路繼電器觸發式控制電路，具有自鎖功能，控制并保持開關組中各相的接觸器開啟或者關閉的狀態。
6.根據權利要求1所述的一種基于單相并網逆變器的柔性切換系統的切換方法，其特征在于:所述的濾波器為LC濾波器。
7.一種基于單相并網逆變器的柔性切換系統，包括并聯到電網上的移動切換裝置和切換組，負載分別經移動切換裝置和切換組連接電網，其特征在于: 移動切換裝置包括: 包括用于將單相逆變器與電網隔離進行變壓的隔離變壓器； 包括用于采集電網電壓信號的電壓采集電路； 包括用于采集負載和單相逆變器的電流信號的電流采集電路； 包括用于接收電流信號和電網電壓信號進而產生同步電流和電壓然后進行柔性切換控制的單相逆變器，單相逆變器輸出切換控制信號到切換組的自鎖電路進行切換控制； 包括用于將單相逆變器輸出信號進行濾波的濾波器； 包括用于接收單相逆變器的并網控制信號的并網接觸器，并網接觸器連接在濾波器與負載之間； 切換組包括: 包括由串聯到電網各相上的接觸器組成的開關組，開關組中電網的A、B、C三相的接觸器輸出端并聯； 包括與開關組連接并控制各相接觸器吸合的自鎖電路； 所述隔離變壓器、電壓采集電路和開關組連接到電網上，單相逆變器分別與隔離變壓器、電壓采集電路、電流采集電路、濾波器和自鎖電路連接，電壓采集電路和濾波器均通過并網接觸器與負載連接，電流采集電路與負載連接。
8.根據權利要求7所述的一種基于單相并網逆變器的柔性切換系統，其特征在于:所述的單相逆變器，采用交-直-交電路結構，包括依次連接的不控整流電路、啟動電阻、直流濾波電容、逆變電路和DSP控制板，DSP控制板與逆變電路連接并進行控制。
9.根據權利要求7所述的一種基于單相并網逆變器的柔性切換系統，其特征在于:所述的濾波器為LC濾波器。
10.根據權利要求7所述的一種基于單相并網逆變器的柔性切換系統，其特征在于:所述的自鎖電路為四路繼電器觸發式控制電路，具有自鎖功能，控制并保持開關組中各相的接觸器開啟或者關閉的狀態。
【文檔編號】H02J3/38GK103915852SQ201410136744
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2014年4月8日 優先權日:2014年4月8日
【發明者】蔡慧, 郭育, 嚴虹, 陳衛民, 李青 申請人:中國計量學院