低压配电系统无功补偿装置设计开题报告.doc

青岛科技大学本科毕业设计（论文）开题报告毕业设计(论文)题目380V660V低压配电系统无功补偿装置设计院 （部）自动化与电子工程学院指导老师孟祥忠专 业电气工程及其自动化班 级电气061学生学号0607040130学生姓名鲁思男目前国内外研究进展概述（或立题依据）：无功功率补偿对电力系统有着重要意义，对电力系统进行适当的无功补偿，可以稳定电网电压，提高功率因数，提高设备利用率，减小网络有功功率损耗，提高输电能力，平衡三相功率，为系统提供电压支撑，提高系统运行安全性。随着现代工业和电力工业的不断发展，电能传输的距离和容量日益增大，工业用户对电能质量的要求越来越高，然而，企业广泛采用异步电动机和变压器，特别是今年来大型可控硅装置的应用和大功率冲击性负荷的存在，使得系统无功因数变低，电压波动加大，因此无论从提高输电网的传输能力，降低损耗，提高系统稳定性，还是从提高供电质量的角度，都需要大量的无功补偿装置。目前广泛应用的动态无功补偿装置是SVC（Static Var Compensation）、静止无功补偿器。据不完全统计，全世界正在运行的SVC装置已达到上千台，总容量高达100Gvar以上。SVC补偿装置具有响应速度快，而且可以连续调节无功功率输出的特点，因此目前在电力系统中广泛应用。但SVC补偿装置的铜耗和铁耗都比较大，输出的系统中高次谐波较多，而且电抗器的体积比较大，尚需进一步完善。SVG又称STATCOM，即静止无功发生器或高级静止无功补偿器（ASVG），它是基于瞬时无功功率的概念和补偿原理采用GTO构成的换相交流器。SVG分电压型和电流型桥式电路两种。由于电压型控制方便，损耗小，因此在实际应用中被广泛采用。通过调节桥式电路交流侧输出电压的相位、幅值或者直接调节其交流侧电流进行无功功率的交换。与SVC相比，其调节速度更快，调节范围更宽，欠压条件下的无功调节能力更强，因此具有良好的补偿特性。近年来，在欧、美、日本等一些发达国家，SVC补偿装置已经取得广泛应用，STATCOM补偿装置的产业化也有将近十年的时间。在国内，MSC（机械投切电容器装置）以其低廉的价格，依然占据很大的市场份额。目前国内企业只能供35kV及以下的SVC装置，随着用户对电能质量的要求日益提高，市场对SVC的需求迅速增长。国内企业必须迅速提高SVC产品的质量和产量，以满足国内需求，并发展高电压等级的SVC装置，以打破国外企业的垄断。目前国内的STATCOM技术尚处试运行阶段，还要在技术上和产业化上继续努力。主要研究内容： 本课题着重SVG的构成、原理及设计与实现，介绍了SVG控制器的设计研究方案，对主回路的晶闸管阀的组成，参数计算，触发方式进行了介绍。目前，在我国电力系统低压领域，动态无功补偿装置主要是以电容投切方式为主，包括机械投切电容器（MSC）和晶闸管投切（TSC）。虽然晶闸管投切方式能够实现零电压投切，具有电容投切无电流冲击，投切速度快等优点，但是它仍然不能实现对无功功率的连续调节，还不能很好满足现代电力系统对无功补偿的要求。从目前研究来看，采用静止无功发生器（Static Var GeneratorSVG）,最具发展潜力。它与其他类型的静止无功补偿装置（SVC）相比，具有调节速度快，运行范围更宽的特点。通过控制，即可产生超前的（容性）无功电流，又可产生滞后的（感性）无功电流，而且在采用多重化、多电平或PWM技术等措施后可大大减少补偿电流中的谐波的含量。更为重要的是，SVG使用的电抗器和电容元件远比其他SVC中使用的电抗器和电容元件要小，可大大缩小装置的体积和成本。由于其卓越的性能，目前成为世界各国大力研究和应用的重点，也是动态无功补偿装置未来发展的主要方向。SVG在高压输电系统中已经得到了成功的应用，但是由于技术、资金等方面的高要求，使得它在低压配电系统中的应用很少。一、 研究无功补偿技术的现状，介绍各种无功补偿技术的特点，对国内外无功补偿装置技术进行概述。1、 早期无功补偿装置及MSC：可能与系统发生谐振，不属于动态无功补偿器。2、 静止无功补偿器：晶闸管投切电容器（TSR）；晶闸管投切电抗器（TCR）； 混合型静止补偿器（TCR+FC，TSC+TCR）。二、 对静止无功发生器（SVG）的原理、构成、基本概念、应用、发展现状和与其他无功补偿装置性能的比较。三、 SVG主电路基本形式的介绍，结合本课题情况对主电路的选择及对相关参数的设计和计算。四、 静止无功发生器（SVG）控制系统设计：采用基于PWM控制的单相SVG装置相关原理、核心电路的设计。五、 系统和各单元相关保护保护电路设计及后续总结。毕业设计（论文）的设计方案及思路： 基于PWM控制方式，所设计的无功补偿装置系统结构框图如图所示。主电路采用单相桥式PWM逆变器。除了主电路外，系统其他部分可分为直流侧电压控制环、交流电流控制环、总电流给定发生电路、PWM调制及驱动电路、电压、电流检测电路和保护电路等六个主要部分。1、 SVG主电路的功率器件采用IGBT器件，由于在低压配电网领域，交流电压一般为 380/220V，常规的IGBT就能满足其电压等级要求。出于对经济、实用性的考虑，采用单桥电压型逆变电路来实现SVG的功能。2、 由于SVG本身产生一定量的谐波，在设计中可以采用桥式交流电路的多重化技术、多电平技术或PWM技术进行处理，以消除次数较低的谐波，并使较高次数如7、11等次数谐波减小到可以接受的程度。本课题选用PWM控制，电流直接控制方式，就是用跟踪型PWM控制技术对SVG的交流侧产生的无功电流进行控制。由于电流直接控制对SVG输出的无功电流进行直接控制，因此比电路间接控制更能精确地控制SVG输出端无功电流。正因为如此，电流直接控制策略在SVG中占有重要地位。3、 电流直接控制的PWM策略很多，最常用的有三角波比较法、滞环比较法和空间电压矢量法。本课题选用三角波比较法，并对此进行介绍。4、 核心电路包括：锁相环电路（PLL）指令电流生成电路 电流跟踪控制及PWM生成电路毕业设计（论文）工作计划安排：2010.3.052010.3.15 与指导老师商讨确定论文题目，查询资料，对论文题目有具体详细的认识。2010.3.162010.3.25 完成青岛科技大学本科毕业设计（论文）开题报告，交予指导老师审批，修改和完善。然后根据开题报告进行下一步工作。 2010.3.262010.3.30 完成青岛科技大学本科毕业设计（论文）任务书，查阅学习资料，深入了解论文课题的设计思路和具体设计方法。2010.4.012010.5.05 根据系统控制要求查阅相关资料阅读相关书籍设计出总体的方案。2010.5.062010.6.01 完成毕业设计论文初稿并交予指导老师审批、修改。2010.6.022010.6.10