“HT－7U高功率电源系统”2000年工作进展.ppt

“HT7U高功率电源系统” 2000年工作进展,“HT7U高功率电源系统”,纵场电源 极向场电源 谐波抑制与无功补偿 等离子体快控电源 爆炸开关 接地系统设计与工艺,“HT7U高功率电源系统”,研制工作按计划进行，进展顺利。主要子课题基本完成方案设计，已进入工程设计与市场调研，整个工程进度可望按期完成。 等离子体快控电源进度稍有延滞,谐波抑制与无功补偿,本年度完成,设计原则,经费节约 可靠性高 性能先进 分期增容,方案设计,采用了有源滤波和无源滤波相结合，固定补偿和动态补偿相结合，无源滤波兼作固定补偿的设计方案。完成了方案设计，进入工程设计阶段。对于无功补偿，进行了多种方案比较，确定了一种初期投资较小，又便于将来分期扩容的方案。其中，极向场变流电源兼顾无功调节的模式，较有特色，TCR的容量可以大大减小。,方案设计,SVC的方案比较,FC固定连接，分组投切 TCR 变流电源运行模式最小无功， 兼顾无功调节,有源滤波,谐波与无功电流检测综合矢量法,谐波与无功电流检测仿真结果,有源滤波控制,有源滤波多重化技术,SVC的控制FC,SVC的控制TCR,复合开关,滤波器与电网的相互作用,并联谐振及对策减小品质因素；并联电阻 串联谐振及对策并联电阻 仿真结果（例K5） 等值电路,效益评估-补偿与滤波前,补偿与滤波前谐波电压因素及电压波动 * H5 H7 H11 H13 H17 H19 H23 H25 110KV 0.68 0.91 0.83 0.51 0.38 0.21 0.15 0.30 10KV 6.0 8.0 7.3 4.5 3.4 1.8 1.3 2.7 * THD GB-THD U% GB-U% 110KV 1.6 1.0 2.1 1.0 10KV 14.0 4.0 6.7 5.0,效益评估补偿与滤波后（高负荷）,表二 滤波效益的评价(2Mvar滤波器) 各次谐波电压含有率（） THD 5 7 11 13 未并电阻 全谐振 0.75 1.0 1.2 0.8 1.9 2频偏 1.0 2.0 2.7 1.5 3.8 并联电阻 全谐振 0.8 1.2 1.9 1.2 2.7 2频偏 0.96 1.7 3.0 1.6 3.9 表三 滤波效益的评价(4Mvar滤波器) 各次谐波电压含有率（） THD 5 7 11 13 未并电阻 全谐振 1.1 0.6 0.88 0.68 1.7 2频偏 3.6 1.5 1.5 0.98 4.2 并联电阻 全谐振 1.7 1.1 1.8 1.4 3.0 2频偏 2.6 1.9 2.1 1.6 4.1,效益评估补偿与滤波后（高负荷）,表四 滤波效益的评价(8Mvar滤波器) 各次谐波电压含有率（） THD 5 7 11 13 未并电阻 全谐振 0.42 0.75 0.75 0.59 1.3 2频偏 1.7 2.2 1.0 0.72 3.0 并联电阻 全谐振 0.9 1.5 1.6 1.2 2.7 2频偏 1.9 2.6 1.5 1.1 3.7 表五 滤波效益的评价(16Mvar滤波器) 各次谐波电压含有率（） THD 5 7 11 13 未并电阻 全谐振 0.85 0.79 0.53 0.39 1.3 2频偏 2.4 1.5 0.68 0.47 2.9 并联电阻 全谐振 2.1 1.9 1.2 0.80 3.2 2频偏 3.1 2.3 1.2 0.81 4.1,效益评估补偿与滤波后(半负荷）,表六 滤波效益的评价(2Mvar滤波器) 各次谐波电压含有率（） THD 5 7 11 13 未并电阻 全谐振 0.47 0.67 0.43 0.46 1.03 并联电阻 全谐振 0.52 0.73 0.71 0.73 1.36 表七 滤波效益的评价(4Mvar滤波器) 各次谐波电压含有率（） THD 5 7 11 13 未并电阻 全谐振 0.69 0.97 0.50 0.44 1.86 并联电阻 全谐振 0.97 1.4 0.90 0.78 2.1,效益评估补偿与滤波后(半负荷）,表八 滤波效益的评价(8Mvar滤波器) 各次谐波电压含有率（） THD 5 7 11 13 未并电阻 全谐振 0.95 1.3 0.42 0.35 2.89 并联电阻 全谐振 1.8 2.6 0.86 0.66 3.34,效益评估有源滤波(高负荷）,30MVAR补偿在引入有源滤波器前后的滤波效益评价： 5 7 11 13 THD 无源滤 波 未并电阻 0.52 0.46 0.30 0.22 0.80 并联电阻 2.5 2.1 1.1 0.62 3.46 混合滤 波 未并电阻 0.15 0.20 0.17 0.14 0.33 并联电阻 0.62 0.84 0.55 0.37 1.24,效益评估有源滤波(半负荷）,2MVAR补偿器在引入有源滤波器前后的滤波效益评价： 5 7 11 13 THD 无源滤 波 未并电阻 0.47 0.67 0.43 0.46 1.03 并联电阻 0.52 0.73 0.71 0.73 1.36 混合滤 波 未并电阻 0.21 0.29 0.21 0.23 0.47 并联电阻 0.29 0.41 0.32 0.32 0.61 4MVAR补偿器在引入有源滤波器前后的滤波效益评价： 5 7 11 13 THD 无源滤 波 未并电阻 0.69 0.97 0.50 0.44 1.86 并联电阻 0.97 1.4 0.90 0.78 2.1 混合滤 波 未并电阻 0.22 0.31 0.26 0.24 0.52 并联电阻 0.35 0.49 0.40 0.36 0.81,效益评估有源滤波(半负荷）,8MVAR补偿器在引入有源滤波器前后的滤波效益评价： 5 7 11 13 THD 无源滤波 未并电阻 0.95 1.3 0.42 0.35 2.89 并联电阻 1.8 2.6 0.86 0.66 3.34 混合滤波 未并电阻 0.29 0.40 0.24 0.22 0.59 并联电阻 0.52 0.73 0.44 0.37 1.06,造价估计优选方案,FC：2，4，8MVAR 电容器：80万； 电抗器：60万； 复合开关，30万； 控制及保护，30万； 其他：20万。 总计：220万。 扩展： FC，16MVAR：250万 TCR，2MVAR：80万 APF，65KVAR：？,等离子体位移快速控制电源（FCPS）,技术要求 技术特点与关键技术 多途径，多方案考虑 技术参数的讨论,技术要求,额定电压: 250 V， 额定电流: 20 kA， 额定功率: 21 MW， 时间响应： 1ms， 四相限运行。 可串联，并联运行,技术特点与关键技术,低电压，大电流，快响应，可逆运行，从技术参数看应属于特大容量的高频逆变电源，与目前现有的中小容量开关电源相比较，容量差距非常之大，国内外鲜有先例。 关键技术将包括：先进整流技术，软开关技术，高频逆变技术，多重并联技术，脉宽调制技术和变频调制技术，智能控制技术，模块化技术等。,多途径，多方案考虑,方案一，基于移相PWM技术的电流源并联型逆变器 方案二，具有谐波抑制、无功补偿的电压源型变换器 方案三，具有谐波抑制、无功补偿的电流源型变换器 方案四，模块化PWM控制全桥逆变器 方案五，采用高频变压器输出的PWM控制全桥逆变器 方案六，具有电流型变换器优点的电压型变换器 以上方案各具特色，但尚需进行深入的系统分析，且与电源技术参数关系甚大，目前尚难以取舍。 方案二独具新意，优点明显，可行性较强。,具有谐波抑制、无功补偿的 电压源型变换器主回路拓扑,具有谐波抑制、无功补偿的 电压源型变换器特点,控制： 采用空间电压矢量PWM整流器快速电流跟踪控制从而在较低开关频率条件下获得最佳电流响应 采用电压型双向变流器控制技术，从而使快控线圈获得四象限运行特性 采用关联指令分区CRSC控制技术，从而对三相开关动作时序进行解耦控制，以提高电压型变流 器的电压利用率（比传统PWM方案高15.4%），并降低开关损耗。 谐波抑制及无功补偿控制 采用移相PWM控制以提高波形品质 突出优点： 由于采用电压型拓扑结构，从而可采用通用IGBT模块，以降低造价 既可按电压指令控制，也可按电流指令控制 网侧电流正弦化，甚至可进行谐波抑制及无功补偿控制。 双向变流器设计，可大幅度降低储能电容的容量 并联时无均流问题 缺点： 功率模块数较多,具有谐波抑制、无功补偿的 电压源型变换器估价,IGBT：1700V/400A(85C),二单元， 1500元/模块 二组三相电压型PWM变换器：54万 控制保护：20万 变压器：10万 其他：10万 共计：94万 二套电源共计200万,快控电源技术参数的讨论,大容量电力电子器件的市场状况： 电压参数较高几千伏，电流参数较低几百安；快速器件的价格高，高参数器件的价格高；通用器件可靠性高，价格合理。 快控电源技术参数的优化：频响 快控线圈设计参数的优化：多匝、单匝 快控电源设计方案与设计参数的优化：经费，可靠性，性价比 物理与工程的协调与优化；物理要求、磁体结构、电源方案、控制方法系统的协调与优化。,关键器件“爆炸开关”研制,完成 50/250爆炸开关的分断能力实验：20KA，5KV，4ms 完成桥体的冷却与夹具的改进:1000/1600s, 80C 洽购俄EFREMOV所的爆炸开关事宜进展顺利，价格尚属合理，合同正在起草中。 二套二级爆炸开关，10套备件，30KUSD，六月内交货。,“接地系统设计与工艺”,提出了“HT7U接地系统的初步方案设计”，供讨论研究。其中要点，大多可有结论；但尚有多处存在疑异，悬而未决，较为棘手。 提出“HT7U主机大厅、附厅及（极向场）电源厅、接地网的工艺要求（草案）”，经讨论后进行了修订，并上报课题及项目负责人审核批准。 提出“关于低压配电的接地方式的建议”，作为接地设计的内容之一，供配电设计参考。 与省建筑设计研究院高级工程师顾能进进行了多次讨论。其中，曾就有关问题达成共识；但亦有一些问题有待调研论证。 注：提请各分系统关注本系统接地的工艺与实施，以有关国家标准及本项目领导批