无功功率补偿控制器设计英文翻译

xxxxxxxx毕业设计外文资料翻译所 在 学 院： xxxxxxxxxxxxxxxxxx专 业 (班级)：xxxxxxxxxxxxxxxxxx学 生 姓 名： xxxxxx 指 导 教 师： xxxxx 2011 年 5月 9日 工程中的谐波和无功补偿1 综述在公共和工业的网络中的谐波在全世界有逐渐增加的趋势。很明显，这与在工业和商业建筑中的非线性装载和设备的逐渐增加使用有很大关联。这些非线的装置时常是可控硅整流器或二极管整流器。正因为如此，在网络中它成为了电能质量的恶化的因素,通过以下几种应用举例说明:-变速驱动(VSD)-为制造业和加工业-金属工业中的加热-建筑物中的电梯、空调泵和风扇-工业和商业建筑物中的不断电电源供给器（UPS）-在计算机和其他的办公设备图 1是典型直流驱动与6脉冲硅控整流可控硅整流器，图2是与典型的6脉冲二极管整流器的电压来源变换器驱动。相同整流器也可以在不断电电源供给器（ups）中发现.图1 典型直流驱动与6脉冲硅控整流可控硅整流器图2 典型的6脉冲二极管整流器的电压来源变换器驱动图3. 开关方式电源的阶段整流器。图3是一种带电容的开关方式电源的阶段整流器。这种电源是广泛地被用于计算机，监视器和许多其他电子设备中。整流器产生谐波电流，这个种电流满足一定的指令和频率： （1）这里：=谐波电流的频率=系统的基本频率=谐波指令=1,2,3=整流器的脉冲数如果整流器接入大的总线，可以用以下方法计算谐波电流的振幅：（2）这里：=谐波电流的振幅n=整流器的基础电流=谐波指令数然而，在真正的网络谐波电流器要有更高的振幅，而这个振幅有比较高的而且重要的超过以上公式(2)的 计算。在下个章节中，另外一些的被测量的不同种类的谐波电流整流器。1.1真正电网中的谐波电流图4是可以被测量的基本交流边带和基本交流边带的谐波电流及其谐波电流的装载信息。正如我们所见5号谐波在这种情况下是基本的28%到基本的632A，然而它根据公式2得出的的理论值2是 20%.图4 高负荷边带直流驱动中的基波和谐波电流图 5 低负荷直流驱动中的基波和谐波电流在图4中有与图5一样的直流驱动，但是现在，更低的负载电流从2261A被减少到1255A。然而，谐波的百分比有明显的增加趋势。例如5号谐波电流已经成为基波电流的41%，这等同于515A.但是，值得注意的是，谐波电流的绝对值高于有高装负载的电流值。图6电压源反相器的标准电流为了示范这种类型的逆变器变换器在算术上测量的谐波精确度，这种谐波是第一个在主要馈电线上制成逆变器变换器的。在图7中，有一种典型电流，它是被平滑阶段整流器电容所画的一个状态修正状态的电流。图7 伴有平滑容性的整流器电流曲线典型的谐波成份是第三80%,第 560%,第 745% 和第 935%.应该注意的是，零序列谐波在是在导电线中累积起来的。在中性电线的这些零序列电流可能比在每个里面逐步运行的电流大。2 谐波的作用21变压器谐波电流导致铜损耗和磁通损耗的增加。谐波电压导致铁损耗的增加。与纯粹的正弦电压、电流相比，谐波会导致更高的温度。值得注意的是，这些另外的损失由于谐波以电流和频率的正方形的比例将上升，造成变压器的减少的根本负载容量。按干扰的传播路径可分为传导干扰和辐射干扰两类。所谓传导干扰是指通过导线传播到敏感器件的干扰。高频干扰噪声和有用信号的频带不同，可以通过在导线上增加滤波器的方法切断高频干扰噪声的传播，有时也可加隔离光耦来解决。电源噪声的危害最大，要特别注意处理。当选择正确标定功率为了变压器能供应非线性装载时应该做一充分减税保证变压器的温升在容许极限内将依然是。而值得注意的是由于谐波引起的损失将根据消耗的千瓦小时由顾客支付。谐波在变压器中也可能导致噪声的增加。 2.2 输电线路输电线路引起的热量的损耗取决于维护系统的电流波形，这另外的热化是由皮层效应和邻近效应的二种现象造成的，其中这两个取决于频率并且控制着大小和间距。这两个作用导致交流阻抗的增加，反过来导致的增加。23 电动机和发电机谐波电流和电压的主效应是同步机械在转动过程中以热能的形式造成铁和铜损耗的增加。这些额外的损失导致机器效率的降低，并且可能影响电机扭矩。 在电动机负载对这样变异处，是敏感的搏动的扭矩产品可能影响产品质量。提高敏感器件的抗干扰性能是指从敏感器件这边考虑尽量减少对干扰噪声的拾取，以及从不正常状态尽快恢复的方法。从敏感装载的例子一些合成纤维转动和一些金属运作的应用可以被提及。与正弦磁化比较，并且在旋转机械的情况下，谐波可能增加可听见的噪声产生。第5和第7的谐波对可能创造机械动摆以第6个谐波频率在发电器或在马达装载系统。机械动摆是由摆动的扭矩的造成的由于谐波电流和基频磁场。如果机械共鸣频率与电子刺激频率相符，强机械力量可以被发展，并且有机械损伤的风险。2.4电子设备电力电子设备对电源电压的谐波畸变是敏感的。这种设备经常同步它的操作对电压零相交或对电压波形的其他方面。电压的谐波畸变可能导致电压转移零相交或改变逐步采用电压的一个阶段高于其他阶段成为逐步采用电压的点。他们都是不同种类的电力电子控制线路的重点。这些点的误解由控制系统的可能导致控制系统的故障。电信设备的干扰也可能归结于在电力和电信线路之间的引人或电容耦合。计算机和可编程序控制器的电子设备通常要求总谐波(THD)供应比5%一单独调和分量较少比3%根本电压是较少。更高的失真值也许导致控制设备的故障，可能反过来导致生产和过程中断，也有可能造成严重的经济损失。25功率因数补偿电容器电容器与其它设备相较有很大区别，电容器组的容抗随频率升高而降低，因此，电容器组起到吸收高次谐波电流的作用，这将导致电容器组温度提高并增加绝缘材料的介质应力。频繁地切换非线性电磁组件如变压器会产生谐波电流，这些谐波电流将增加电容器的负担。交流端用电感电容滤波:去掉高频低频干扰脉冲。变压器双隔离措施:变压器初级输入端串接电容,初、次级线圈间屏蔽层与初级间电容中心接点接大地,次级外屏蔽层接印制板地,这是硬件抗干扰的关键手段。次级加低通滤波器:吸收变压器产生的浪涌电压。应当注意的是熔丝通常不是用来当作电容器之过载保护。由谐波引起的发热和电压增加意味着电容器使用寿命的缩短。在电力系统中使用电容器组时，因其容性特点在系统共振情况下可显著的改变系统阻抗。必需考虑系统产生谐振的可能性。系统谐振将导致谐波电压和电流会明显地高于在无谐振情况下出现的谐波电压和电流。26电容器功率因数校正电容器的电容特性不同于其他类型的设备，因为which can dramatically change the system impedance under它可以极大地改变系统阻抗下达到系统共振的条件。该设备的一个电容的电抗减小with the higher frequencies, and therefore, bank acts as a sink for higher具有较高的频率，因此，该设备作为高harmonic currents.谐波电流会对电流产生影响。 This effect increases the heating and dielectric stress这种效应增加了加热和介质压力of the insulation material.的绝缘材料Frequent switching of non-linear magnetic 频繁开关的非线性磁components like transformers can produce harmonic currents, which will。如能生产变压器组件的谐波电流，这将add to the loading of the capacitors.添加到电容加载中。It should be noted that the fuses应该指出的是，保险丝usually do not provide overload protection for the capacitors.通常不提供过载保护的保护电容器。The result of其结果是the increased heating and voltage stress due to harmonics is a shortened增加的发热和电压应力，这是由于谐波缩短lifetime.设备的寿命。 The major concern arising from the use of capacitors in power systems is主要关注系统所产生的电力，电容器的使用是可能性的制度的the possibility of the system resonance.共振。This effect leads to harmonic这种效应会导致谐波voltages and currents that are considerably higher than they would be in电压和电流共振，一般认为高于他们将在the case without resonance.共振情况下没有。 2.6.1 Harmonics and Parallel Resonance 2.6.1谐波和并联谐振 产生Harmonic currents produced for example by variable speed drives can be谐波电流，例如，可通过变速驱动器amplified up to 10-15 times in parallel resonance circuit formed by the放大到10-15倍，由capacitance of the capacitor bank and the network inductance.电容电容的设备和网络电感组成并联谐振电路。Amplified harmonic currents through the capacitors can lead to internal通过电容器谐波电流放大可以导致内部over heating of the capacitor unit.对单位供热的电容。Please note that currents having higher请注意，有较高的电流 frequency than fundamental frequency cause more losses than 50Hz频率频率超过50赫兹以上的根本原因是更多损失。current having same amplitude.目前具有相同的幅度。An example of parallel resonance circuit一个并联谐振电路的例子with its equivalent circuit is shown in figure 8.其等效电路如图8所示图8并联谐振电路及其等效电路。2.6.2谐波和串联谐振 In case the voltage of the upstream network is distorted the series在电网电压的情况下，上游被扭曲系列谐振电路，由电容组成的电容器组和short circuit inductance of the supplying transformer, can draw high供应变压器的短路电感，可以得出高harmonic currents through the capacitors.压电容器谐波电流通过。Series resonance can lead to串联谐振可导致变压器高低压侧电压失真水平低。For an对于串联谐振电路的例子，请参考图9。图9 串联谐振电路，其等效电路2.6.3建议。 每当有LMI的非线性负载（直流驱动器，逆变器，不间断电源，所有种类)整流器等连接到总线上的电容器设备拟使用应注意当设计无功补偿制度。为了避免平行或串联谐振电压水平低过滤或封锁，电容型设备应该被使用。在实用工具的情况下有限制或施加的谐波。当局往往产生滤波电容器设备原来是要满足这样的要求表示的IEEE标准，例如在对于典型的滤波器，电容器设备安排在有5家分行，3调整谐波请参考图10调谐数树枝上需要依赖和被吸收的谐波。无功功率补偿。在某些情况下甚至一调科可能足以达到所需的电压失真和目标电源因素。为了能够设计谐波滤波电容器生产负荷应 在确定和现有工厂的谐波测量是可取的。图10 Reactive power compensation with filter capacitor banks. 无功补偿电容器与过滤器根据IEEE 519-1992,个人电压失真获准3。如果负载线性，例如，在一些巴士非有造成不同的电压失真已测得小于3的电容。假设电气设备的可连接在同一总线上没有任何失真，有可能导致任何形式失真。但是请注意，每当