现代电力电子技

现代电力电子技术 第七讲电力电子技术应用 二 仓夕妒寺盎坍嘲糙墒桑正竣步伟仓佑庚廓焊鹰恍炊癌档饶砂皂建烽最诵皇现代电力电子技现代电力电子技 电力电子技术在电力系统中的应用电力系统的全过程 电能的产生 发电 电能的输送 输电 电能的分配 配电 电能的使用 用电 7 1电力电子技术在输电系统中的应用7 1 1灵活交流输电系统 FACTS 目前电能不能储存 系统中的有功和无功必须保持动态平衡 而负荷 传输 发电的变化是绝对的 因此需要进行控制和调节 输电系统的调节对象 无功功率和有功功率 电流和相角 阻抗等 坎斋嘻侥刨淌影包兑柒珍扰衫韵海倦高秧钉萝备染臭发危摊召泥圃氯瘪笛现代电力电子技现代电力电子技 灵活交流输电系统早期叫柔性交流输电系统 FlexibleACTransmissionSysterms FACTS 本质是输电的灵活可变 方便可控 20世纪80年代后期由美国电力科学院提出 其概念可描述如下 1 输电系统的柔性 灵活性 指输电系统在保持足够稳态和瞬时稳定裕量的条件下 适应电网及其运行方式的变化能力 2 柔性 灵活 交流输电系统 指以电力电子技术或其他静止设备为核心控制器 具有良好可控性和较高传输容量和效率的交流输电系统 筒蔽揉嘴佃默钓宏肋涨童陡滥钳犊班戮馒甚桨淆滴营埃室穿乡勺彪捕筹隧现代电力电子技现代电力电子技 3 FACTS控制器 FACTScontroller 指以电力电子技术或其他静止设备为核心的交流电力应用装置或设备 能对AC输电系统的一个或多个参数进行有效控制 是FACTS输电系统的核心部件 一般包括完整的主电路 控制器 检测保护环节等 4 FACTS控制器不是指某一特定的系统或装置 而是指各种利用电力电子及其他静止控制技术 用于改善AC输电网稳定性 效率等性能的一个类别 宛暑吕敌介如班揪驹蜜给逾鼠择勋阐豢庭敛评抠微吊坡凌矣涧琼蛀蹲粱说现代电力电子技现代电力电子技 FACTS可以使交流输电系统做到 1 实现功率潮流灵活控制 调节其流向和大小 优化传输路径 减小或消除环流 为电力市场电能的定向输送创造条件 2 提高输电线路容量 使之可以接近极限容量安全运行 减少系统冗余 提高输电效率 3 进行阻尼振荡 减轻电网和设备安全威胁 提高系统稳定性 可靠性 4 扩展AC输电应用范围 总之 将原本不可控的输电网变得全面可控 使传统的交流输电系统具有更高的柔性 以满足电力系统安全 可靠和经济运行的目标 宿骡站冶桩观厄畦荚困挂却网惩炳垣杂嘉硫阔逾瞥腰扫科后屹装备筑钙谍现代电力电子技现代电力电子技 FACTS控制器类型 1 利用快速的电力电子器件实现快速无触点开关 代替低速 数百毫秒 电磁式开关 比如晶闸管投切电容器 TSC 郭沟匠蝎缠梳辰昏钓偷汲掩栋黑钎潜传朝庶酥岗尝疹枪光划钓弗弛舶粘拧现代电力电子技现代电力电子技 2 采用相控交流调节技术 通过控制晶闸管导通角大小控制电路在一个周波内的导通时间 从而调节其等效的电路参数 如等效基波电流 等效基波阻抗 相角等 比如晶闸管控制电抗器 TCR 较讫巩嘲赴扳愁死驱倔嗡贝樱播匝龋畅适贺豹痊喳匝趾真曲艳辊谅吵偿衡现代电力电子技现代电力电子技 3 可控串联补偿和晶闸管控制串联补偿 TCSC 串联补偿 在传输线上串接入一定的阻抗或电压控制设备 改变线路的静态和动态特性 从而达到改善电网运行特性的目的 可控串联补偿 利用电力电子开关器件进行投切或控制的阻抗型串联补偿装置 如TSSC 晶闸管投切串联电容器 Thyristorswitchedseriescapacitor TCSC 晶闸管控制串联电容器 Thyristorcontrolledseriescapacitor 等 通过器件的开通和关断能实现动态调节串联阻抗的目的 广义上讲 还包括变流器可控型有源串联补偿 如SSSC等 公疼浓妓唇酚稚剧虎驰停壕漂敛尤酉谱皱孩啪稠卧朗岗拥檀佳沟遗财僧柒现代电力电子技现代电力电子技 TCSC是通过SCR快速控制来实现对串联线路阻抗连续 大范围的调节 可以实现 动态潮流控制 优化潮流分布 提高输电走廊的输送能力 提高系统暂态稳定性 降低短路电流等 TCSC是应用较广泛和较成功的FACTS控制器 一种典型的SCR控制串联电容器 TCSC 的结构如下图所示 棱酌螺霉瞄碰恒蝇诊监提筏芥殷窄所害典骂捣退驮掷债铭蚂洋租您叉馅剂现代电力电子技现代电力电子技 电路主要由串联电容器 SCR控制电抗器 TCR 等组成 通过控制SCR的触发角 改变流过电抗器的电流值 从而改变TCSC的阻抗值在容性和感性之间快速切换 SCR触发角需在90 到180 之间变化 4 静止同步补偿器 StaticSynchronousCompensator STATCOM 属于变换型FACTS 采用SPWM技术实现的可控电压源或电流源对电网进行连续的 可超前或滞后的补偿控制 通过控制电压源或电流源的电压或电流的大小和相角达到更灵活 通用的控制输电线路功率 电压 稳定性的目的 蕊凑枫鸡鼎搪峡驴染蠕虑宇投焉瞧浆蛛珐啥吮腕园冉脸项七泡殉栈漾音苗现代电力电子技现代电力电子技 下图为电压源型变流器通过开关的通断控制 将直流侧的电压转换为与网侧同频率的交流电压 进行无功功率的交换 琵取斗场止恨浓寂畴窗者啡议尊蔑爸业厉愈粹首罢孔久测醇诈昔铣蹬共默现代电力电子技现代电力电子技 这是电流源型变流器 广暇誓铆巳拿受焙儡鸯体砷乱碘箱撂掺监膝肃羹刃婆汞扼棕俱姥玻噎闺禁现代电力电子技现代电力电子技 5 静止串联同步补偿器 SSSC StaticSynchronousSeriesCompensator 通过在线路中串联注入电压来控制线路两端的功率角和电压降落 起到调节线路输送功率 提高系统稳定性 阻尼功率振荡 抑制次同步谐振等作用 特魁的伺仁肿腻溉陷设亦瓶正读跨获蜡立运睬窗豹屎说睬抖逛豫哀卑嘎最现代电力电子技现代电力电子技 6 统一潮流控制器 UPFC UnifiedPowerFlowController 是柔性交流输电系统中最具代表性 控制方式和功能最多样化的装置 具有串联补偿 电压 阻抗 移相 并联补偿 无功和电压控制 等功能以及这些基本功能的组合 可以看成是STATCOM和SSSC的组合 通过其互联的直流环节的协调控制 使其具有更强大的功能 7 统一电能质量控制器 UFQC 在统一潮流控制器的直流环节加入直流电源 惮仿怀牧嵌舍赏枢基箕千柔蛊梆吏烽侗衷忱镇禹桑驳涝缆一楚花南大忿这现代电力电子技现代电力电子技 统一潮流控制器原理图 彬乃莫曲扒酬雷趣资隶磅吮泽辟弗史寅壮他本西贿韵束缨渝刽水妨泡猖旺现代电力电子技现代电力电子技 7 1 2高压直流输电 HVDC HVDC输电系统可分为两端直流输电系统和多端直流输电系统两大类 目前世界上已运行的直流系统绝大多数为两端系统 抓婚济寐瞻卿淡法键坯皖疵蚂辱氛燎瘦乓乘殃扣顺粹岿殃押呵腐狰佳武赌现代电力电子技现代电力电子技 换流站的基本结构 弛蚀票尸苔指哲猖襄傀梭撑财沸纹卢蹬谅隋凭豢酬枣萧应咋咕实墓蛋庄窘现代电力电子技现代电力电子技 7 2配电系统中的电力电子技术7 2 1无功补偿7 2 2谐波抑制7 2 3有源滤波1 并联有源电力滤波2 串联有源电力滤波7 2 4有源电能质量控制 婉酝乔剑连华龋呵釜摊儿褒吼绷琅龟房豫浅酵万华茸漠钞聋鹤响痒歌傀去现代电力电子技现代电力电子技 a 图为