第7章電力系統(tǒng)用電力電子裝置

1、第七章電力系統(tǒng)用電力電子裝置 第第7章章 電力系統(tǒng)用電力電子裝置電力系統(tǒng)用電力電子裝置無功補(bǔ)償有源濾波直流輸電系統(tǒng) 無功補(bǔ)償無功功率的危害：降低電網(wǎng)設(shè)備的利用率增加線路損耗和壓降沖擊性無功負(fù)載使局部電網(wǎng)產(chǎn)生劇烈電壓波動阻抗無功補(bǔ)償器阻抗補(bǔ)償是利用電力開關(guān)器件在電路中接入合適的電容或電感，使得電路的總阻抗補(bǔ)償是利用電力開關(guān)器件在電路中接入合適的電容或電感，使得電路的總阻抗接近阻性，功率因數(shù)接近阻抗接近阻性，功率因數(shù)接近1。 圖7.1 阻抗無功補(bǔ)償器LULUa)(TSCCTLXLXLTCRTTLXCL21LTSC晶 閘 管 投 切 電 容 器TCRb晶 閘 管 相 控 電 抗 器)(TCSCc器晶

2、 閘 管 控 制 的 串 聯(lián) 電 容)(1U1ICIPQIII 1U1IxI1ULU21PQIII TCSCv晶閘管投切電容器TSC（Thyristor Switched Capacitor）調(diào)節(jié)是調(diào)節(jié)是有級有級的，但補(bǔ)償電流中的，但補(bǔ)償電流中不含諧波不含諧波。檢測無功大小，判斷投入的檢測無功大小，判斷投入的電容器組數(shù)電容器組數(shù)檢測電壓，投入的檢測電壓，投入的時刻時刻 v晶閘管控制電抗器晶閘管控制電抗器TCR（Thyristor Controlled Reactor）控制電抗器電流的導(dǎo)通角，可連續(xù)調(diào)節(jié)無功輸出 。裝置本身有一定的功率損耗,電抗器體積較大。 .TCC型無功補(bǔ)償裝置 （Thyris

3、tor Controlled Capacitor） 通過控制可關(guān)斷電力電子器件 G1，G2的導(dǎo)通角來調(diào)節(jié)主回路補(bǔ)償電流。 無功功率發(fā)生器電容C的充電電壓作為直流電源逆變器輸出電壓跟蹤電網(wǎng)電壓，輸出電流滯后電感上電壓調(diào)控逆變器輸出電壓的大小，可以方便地改變向電網(wǎng)輸出無功功率的大小和性質(zhì) PWM開關(guān)型串聯(lián)基波電壓補(bǔ)償器 變換器輸出電壓與負(fù)載電流相差90度，將無功功率串聯(lián)注入電網(wǎng)，以調(diào)節(jié)電網(wǎng)電壓。 圖7.3 PWM開關(guān)型串聯(lián)基波電壓補(bǔ)償器1U1XI2UUCUCILUC負(fù)載先進(jìn)無功發(fā)生器ASVG18脈沖電壓型逆變器直流儲能電容器與電網(wǎng)連接的變壓器P 脈波變流器較高脈波數(shù)變流器通常由兩個或者更多的6脈波

4、變流器經(jīng)特殊的相位移動的并聯(lián)變壓器組合而成。一個P脈波變流器可以由P/6個6脈波變流器構(gòu)成，這些6脈波變流器是通過一個（P/6+1）繞組的變壓器（P/6個雙繞組的變壓器或者P/12個三繞組的變壓器）供電的。變壓器二次繞組之間的相位差為360度/p。三單相橋三重化18脈沖電壓型逆變器 0三相橋臂單相逆變器 CLAPRAPLANRAN11TRANGLAPG2CUCU11TU)(a)(b圖7.5 0橋單相逆變器I的觸發(fā)及輸出電壓波形電網(wǎng)的供電質(zhì)量 圖4.2 電網(wǎng)中產(chǎn)生的干擾示意圖. 無源與有源濾波技術(shù)無源濾波器的濾波特性是由系統(tǒng)和濾波器的阻抗比所決定。 電力有源濾波器提供非線性負(fù)載所需的諧波電流，而

5、電網(wǎng)只需提供基波電流。按APF與系統(tǒng)的連接方式分： 并聯(lián)型 APF串聯(lián)型 APF串并聯(lián)型 APF混合型 APF 按 APF中逆變器直流側(cè)儲能元件的不同分：電壓型 APF(儲能元件為電容 )電流型 APF(儲能元件為電感) . 有源濾波器的分類. 串聯(lián)型 APF消除帶電容二極管整流電路等電壓型諧波源負(fù)載對系統(tǒng)的影響。由于流過的是正常負(fù)荷電流，損耗較大。 . 并聯(lián)型 APF產(chǎn)生與負(fù)載諧波大小相等、方向相反的諧波電流。 圖7.8 串并聯(lián)型APF圖7.8 串并聯(lián)型APF基 波諧 波1 svshvTshssvvv1vS1L2CDV2isLvvvLi 2siiIII2Li. 控制策略控制策略 諧波信號的檢

6、測補(bǔ)償分量的產(chǎn)生 u(t)為電網(wǎng)電壓信號， R1(t)和R2(t)是與電網(wǎng)電壓同步的信號。is(t)為電源側(cè)電流，if(t)、ih(t)分別為電源側(cè)基波電流和諧波電流。 電網(wǎng)諧波自適應(yīng)檢測原理圖 . 自適應(yīng)諧波檢測自適應(yīng)諧波檢測平均化平均化90相移帶通濾波器ipIpio(t)iqIqR2(t)=Dcosrtis(t)=if(t)+ih(t)u(t)R1(t)=Dsinrt.諧波與無功功率綜合補(bǔ)償系統(tǒng)ChCrRrCqLqCLLsUpcc逆變器逆變器負(fù)載v 逆變器的控制策略 基于瞬時無功功率理論的dq分解法可對諧波和無功功率進(jìn)行實時檢測。 PI調(diào)節(jié)器無功功率補(bǔ)償因子Kd-q 變換低通濾波反變換反變換iqidiqfidfiqhidhUdcUdc*Qifiq1iqfidf 直流輸電基本原理圖 圖7.18 直流輸電基本原理圖1P1dU2dUdI1H換 流 站2H換 流 站I系 統(tǒng)交 流II系 統(tǒng)交 流2P直流輸電直流輸電特點特點 優(yōu)點優(yōu)點 方便電網(wǎng)互聯(lián)兩端連接的交流