2014实训题目(1)

2014电力电子技术实训题目试采用你所熟悉的任何软件完成以下任务：二 在三相晶闸管整流电路中，线路电感 Ls 总是存在的，如图 2.1。而在实际中三相桥式整流电路如图 2.2 所示，其负载由直流电压源 Ed、电阻 rd 和电感 Ld 串联而成。图 2.1 存在 Ls 且具有恒定直流的三相整流器 图 2.2 实际的三相桥式晶闸管整流器1. 根据图 2.1 推导位移功率因数公式： ，其中为控制角，)cos(21DPF为换流重叠角。2. 根据图 2.1 已知线电压 ULL=460V，交流电工作频率 f=50Hz，L s=25H。设 Ud=525V，直流负载的功率 Pd=500kW，试计算换流重叠角。3. 已知三相桥式晶闸管整流电路的输入线电压 ULL=480V，频率 50Hz，电源内电感Ls1=0.2mH，交流侧的线路电感 Ls2=1.0mH。负载参数为 Ld=5mH，r d=0，E d=600V，此外控制角=20 。仿真分析，作出 us，i s 和 ud 的波形。4. 按照 3 的条件，计算 Is1， Is，DPF，PF 和 THD。5. 若图 2.2 的直流侧并联一个 5mF 的直流电容，且前面所给参数不变， 仿真分析交流电流、直流电压的波形。 （彭洁锋一 假设图 1(a)表示一条 500kV 单回路的三相平行传输线路，已知送、受端之间的距离为1000km，线路设计的额定传输容量为 487.3MVA，导线材质选用正方形 4 分裂的钢芯铝绞线，分裂间距为 45cm，导线距离地面的平均高度为 22m，正三角形排列，根据 DL/T 5092-1999 (110500kV) 架空线送电线路设计技术规程取相间距离为 10m。试根据线路补偿的基本概念计算仿真：1 根据第一章的传输线概念计算传输线等效线路电阻 rc 和线路电抗 xc 各为多少？2 不考虑线路无功补偿，同时忽略线路损耗（即 rc =0） ，试计算在额定运行电流的条件下传输角等于多少？中点电压 Umid 又等多少？此时线路传输的有功功率又等于多少？3 若在线路中点实施中点补偿，同时假设线路电流仍保持额定值不变，同时不计线路损耗，试计算需补偿多少无功功率才能使中点电压 Umid 与送、受端电压的幅值相同，计算此时的传输角为多少？4 在第 3 问条件和所求得的传输角不变下，仿真分析中点电压 Umid 随补偿容量 Q 的变化而变的 Umid - Q 特性图（ Umid 标幺值范围在 0.9-1.1） 。5 若考虑线路损耗，再仿真分析第 4 问的特性。 （方伟明图 1三 10kV 三相配网线路中，线路的感性负荷容量为 600kVA，在负载容量不变的前提下，负载的最低功率因数为滞后 0.62。若对系统采用 FC+MCR 的并联复合型无功补偿，其中FC 表示固定电容，MCR 表示晶闸管控制的连续可调电感。试根据已学知识完成： 1. 若负载为星形连接，补偿系统为三角形连接，计算固定电容 C=？2. 确定 MCR 的变化容量应为多少？3. 假设电源电压 us(t)=14.14sintkV，线路串联阻抗 Zs=0.2+j1.33，负载功率因数为0.82。现欲通过无功补偿使系统功率因数达到 0.99，计算此时的 MCR 支路等效电感L=?4. 当负载功率因数为 0.82 的额定容量投入补偿，仿真分析 MCR 和 FC 中的电流波形，以及相应的电压波形。 （李勇）四 如图 4 所示，三相变压器输出电压为 400V，A、B、C 三相负载阻抗分别为ZA、Z B、Z C，三相线路阻抗为 Z，中性线阻抗为 2Z。 （钟榜（1） 若 ZA=ZB=ZC=ZL=2.2+j1.02，试计算三相负载的有功和无功各为多少？（2） 试计算三相系统不平衡（Z A=2ZB，Z C=1.2ZB）的有功功率和无功又为多少？（3） 若 ZA=3.4+j4.5；Z B=3.4+j5.1；Z C=3.4+j2.3；Z=0.12+j0.08；再计算系统有功功率为多少？（4） 若负载采用三角形连接，负载的 P、Q 各为多少？（5） 若考虑只采用电容和/或电感使上述系统平衡（即三相电流相同、相位完全对称） ，应采用什么方法实现？画出对应的矢量图，并给予说明；（6） 如果三相负载分别为 ZA=3.1+j4.5；Z B=2.4+j5.1；Z C=5.1+j2.3；再分析如何实现三相平衡？并给予说明；（7） 若要使三相系统平衡，分别计算各相所需的无功补偿功率为多少？（以第 5 或第 6为例）图 4 三相配电系统五 对变电站就地补偿来讲，为了使电压与无功达到所需的值，通常采用改变主变分接头档位和电容器组投切来改变系统的电压与无功。分接头的变化不仅对电压有影响，而且对无功也有一定的影响。一台有载调压变压器参数：额定容量 SL=250kVA，电压等级10/0.4kV，空载损耗 400W，短路损耗 3200W，短路阻抗 4.0%，空载电流 0.5%。变比 kT的上下限为 0.9，1.10，其有 16 个分接头，即调节步长为 1.25%。试完成：（阳海彪U 1 U 2 负荷R T + j X T P L - j Q L图 51. 当负载功率因数分别为 0.7、0.8、0.9、1.0 时，调节主变分接头使 U2=0.90-1.1（p.u）之间变化，负荷容量为变压器额定容量，仿真分析主变原边的无功变化；2. 当负载容量在 0-Se /10 变化时，负载功率仍然分别为滞后 0.7、0.8、0.9、1.0，仿真分析电源侧功率因数在这几种功率因数下的变化曲线，以及负载端电压的变化波形。六 下图为客户端晶闸管控制的三相电容投切式无功补偿系统。该图的左边为电源电压，右边为负载。设系统电压为 10kV，经变压器降压后转变为 400V 提供给用电客户。已知变压器的容量为 800kVA，原副边为 Y/连接，且变压器距离客户端 5km，并采用三相四线制电缆传输，该变压器只给一个用户供电。试根据已掌握知识完成：第六题图1. 根据所给条件，并参考国家有关标准确定铝芯缆线的线径大小；2. 计算该条电缆的串联电感、串联电阻、并联电容、并联电阻的数值各为多少？3. 若变压器的空载损耗 P0 为变压器容量的 0.3%，在变压器高压侧的短路电压Uk=400V，I k=10.88A，P k=3.02kW，试计算变压器的等效电路参数；4. 若负载为三角形连接，且负载容量为变压器容量的 90%，但功率因数分别为滞后的0.7、0.8、和 0.9。分别计算图中电容量在不同负载功率因数下的数值各为多少？5. 分析图中的晶闸管应进行怎样投切才能不产生太大的冲击电流？6. 实际使用的电容大多为有感电容，假设电感容量占电容容量的 3%，仿真分析在第 5问控制方式下各电容支路的电流波形，以及三个相电压的电压波动波形；7. 若不考虑冲击电流的影响，但考虑电容中的电感，仿真分析在不同合闸角下的电容电流和线电压波形。 （方伟明）六 利用有载调压变压器分接头调压和并联电容器补偿是根据各变电站实际运行状况而确定的，已知变压器的额定容量为 1250kVA，变比为 110/10kV。由于大多数的负载为感性负载，均采用电容补偿，以降低损耗、提高电能质量。第十题图在电压无功综合控制中，电容补偿是常用方式。图中下标“1”表示变压器高压侧，下标“2”为低压侧。U 0 和 Z0 为变电站接入系统的等值电压和等值阻抗。若忽略电压器的励磁之路，不考虑负荷的电压特性，当变压器分接档位发生变化和投切电容器组时，U 0 与负荷功率 SL=PL+jQL 不变。电容器组的无功与电压的关系为：Qc=bfU2210-6，f 为频率， U2 为低压侧母线电压 kV；Q c 为无功 MVar；b 为电容器组的等值电容值 MF；令 h=bf10-6，则 Qc=hU22。已推得各变量之间的关系为：变压器调档时，对于降压变压器而言，档位升高则变压 k 增大、U 2 减少、f(U 2)增大、Q 1 增大；档位降低时，k 减小、U 2 增大、f(U 2)减少、Q 1 减少。增加电容时，U 2 增大、f(U 2)减少、Q1 减少；减少电容时，U 2 降低、f(U 2)增大、Q 1 增大。根据各变电站实际运行状况，可利用有载调压变压器分接头进行调压和并联电容器进行无功补偿。如图所示：若忽略变压器的励磁支路和线路电容，假设负荷容量为S=P+jQ，假设当变压器分接档位发生变化和投切电容器组时，电源电压 U1 幅值保持不变。试根据已学知识完成：1. 电容器未补偿前，受端电压为 U2 ,为使受端电压升高至 U2c ,试推导需投入电容器的容量 QC；2. 空载损耗 1.2kW，短路损耗 3200W，短路阻抗 4.0%，空载电流 0.335%。推导变压器的计算模型参数；3. 假设高压侧的电压为 118kV，受端低压母线电压要求保持 10.5 kV，此时的负载容量变化范围为：S max= 20+j15MVA，S min= 10+j7.5