面向三相不平衡负荷的新型补偿装置的研究(可编辑)【完整版】

面向三相不平衡负荷的新型补偿装置的研究（可编辑）【完整版】(文档可以直接使用，也可根据实际需要修订后使用,可编辑放心下载）

面向三相不平衡负荷的新型补偿装置的研究（可编辑）【完整版】(文档可以直接使用，也可根据实际需要修订后使用,可编辑放心下载）论文编号:中图分类号:学科分类号:安徽理工大学硕士学位论文面向三相不平衡负荷的新型补偿装置的研究筮坦作者姓名:.专业名称:控制理论墨控剑王程研究方向:蟹篚控剑撞丕导师姓名:周重然麴援导师单位:塞徵堡王太堂奎塞辩论委员会主席:论文辩论日期:年月日安徽理工大学研究生处年月日●●“.......................???.、▲.::.,,,..,,.’独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方以外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含或其他教育机构的学位或证书而使用过为获得塞徼堡王太堂的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何奉献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名:日期:丝年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解塞徼堡至太堂有保存、使用学位论文的规定,即:研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于塞邀堡三太堂。学校有权保存并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘,允许论文被查阅和借阅。本人授权安徽理工大学可以将学位论文的全部或局部内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。保密的学位论文在解密后适用本授权书签字日期:加砗月日学位论文作者签名:孑碍卜日导师签名:签字日期:年月童?摘要摘要近年来,随着现代工业开展趋势的日益变快,不平衡非线性负荷也随之增多,电网电能质量和谐波治理的问题呈不断上升趋势,因此这方面的问题被不断提出。针对上述中提出的问题以及现代无功补偿技术开展的现状,本文研究和设计了面向三相不平衡负荷的无功补偿装置,以快速、精准以及适应性强的无功补偿为目的,而其最正确补偿对象为低压电网。本文主要研究内容包括此型无功补偿装置对电能质量改善以及谐波的治理,无功补偿装置的软件以及硬件设计,无功补偿控制器的控制策略设计以及利用进行的仿真试验。硬件局部选用了以公司芯片为核心来构架整个无功补偿装置的硬件系统,并且在此根底上设计了相关的外围硬件电路。软件局部那么是以快速傅立叶变换算法和利用对称分量法来分析三相不平衡的负荷补偿为主要理论依据,对采集来的电压、电流数字量进行谐波分析,从而得出主要投切判据。电容投切控制采用智能控制理论,根据无功功率大小选择进行投切电容器的组合以及投切电抗器的程度。最后,通过对整个无功补偿系统进行建模以及仿真,由装置使用前后的仿真波形图得出结论。本文设计的无功补偿装置可以很好的做到以下几点:提高电网处的功率因数;不发生过补偿;无投切震荡;无冲击投切;反响灵敏、迅速。图】表参【】关键词:无功补偿;;无功功率;三相不平衡负荷;分类号:,.鲥,.,童.,鲥.,,,.,.,.〞〞.〞,,.,鲥,,,,,.】【】:,,~【:目录目录.......摘要??.?。.?..??....一绪论..??..?...?..?.??...课题研究背景及意义一.国内外现状及开展动向??一..无功补偿装置简介..各种补偿装置比照..无功补偿技术的开展趋势.配网无功补偿的规划和目前无功补偿的缺乏??....规划的目的和要求..目前无功补偿的缺乏?.主要研究内容..型静止无功补偿器的理论分析.一.面向三相不平衡负荷的补偿分析?一..理想补偿导纳网络..对称分量法分析负荷补偿.基于瞬时无功功率理论的补偿算法.本章小结型静止无功补偿器的工作原理及方案选择?..晶闸管投切电容器...的根本工作原理?..的分类.??一.晶闸管投切电抗器..的根本工作原理一..的常用接法??..可控硅控制角与补偿器无功功率之间的关系..可控硅控制角与之间的关系?...可控硅控制角与之间的关系?.混合型静止无功补偿:器..的根本工作原理?.目录..的控制策略..本章小结型静止无功补偿器的硬件设计?.?..?.无功补偿器的硬件设计.硬件系统设计.主板电路设计?.电源电路设计.采样电路设计?...触发电路设计.显示电路设计..本章小节型静止无功补偿器的软件设计.一??.??.?一.无功补偿器的软件设计.主程序设计?.投切模块程序设计?.投切振荡判断模块程序设计.采样模块程序设计??...同步触发模块程序设计.保护模块设计.键盘扫描模块程序设计.利用进行软件的快速化设计.软件的调试一.本章小节?..型静止无功补偿器的系统建模及仿真....矩阵实验室的简介一.系统仿真模型的搭建..系统整体仿真模型?....电容器组模块和电抗器组模块??....控制模块....可控硅触发角计算模块??一.仿真结果的分析.本章小节目录...........总结与展望?......工作总结.展望?参考文献??.致谢.?.?..作者简介及读研期间主要科研成果??....?....?.....?.?....?.?..??.?.?..?..??.?...?..??....??..?...?.?.?..?..??..?...?.?.?..?....?...?.?...?...??....?..?一??..??..??..??..?.........?..??...??.?..??.?.?......?一】【.......................................................................................................?....??........?.....十..??.?..Ⅵ桃。..、?...’●..?.:;...??......??.....?.?.........??.?.?..?..?......?...?......??..?..??...?.?....?...?.?.??....??...?.....??...?............................●?..??........?.?......?..?..?..?...?..??.?....??.?.?????????????????旦型坐一??.??一..?一.??..........?..?..??一...一..?...?...??..一?...?.?...?....?.??.......?...?..??...?..??一?..?.......?...?...?..........一??..绪论绪论淮南市科技方案工程编号:资助.课题研究背景及意义无功补偿技术的开展将对电力系统的进一步研究有着重要意义。对电力系统进行适当的无功补偿,可以稳定电网电压,提高功率因素和电网电能质量,降低谐波污染,并且基于此提高系统运行的平安性和稳定性。近年来,随着现代工业开展趋势的日益变快,不平衡非线性负荷也随之增多,电网电能质量和谐波治理的问题呈不断上升趋势,因此这方面的多种电力方向的问题被不断提出。而其中因为缺乏无功调节手段造成了母线电压的剧烈波动那么是其中一个明显的问题,除此之外还具有功率因素低、谐波污染高、三相不平衡、电能质量差、电压闪变和电压波动等等问题。鉴于以上所述种种危害,解决电力系统中的出现的上述问题,那么是现在以及未来一段时间内科研人员研究的热点。.国内外现状及开展动向..无功补偿装置简介无功补偿装置类型如下图。图无功补偿装置类型安徽理工大学硕二学位论文同步调相机即空载运行的同步电动机【。它有利于提高系统的稳定性,虽然目前仍有使用,但是运行维护比拟复杂,而且技术已经落后。固定补偿电容器在改善线路参数的同时,还补偿系统无功,起到了一种无功补偿作用。但是其电容器的无功功率调节特性相对于其他产品还是较差的,所以也逐渐被其他产品所替代。柔性交流输电系统,是随着电力电子技术的开展及其在工业开展中的广泛应用而随之产生的。目前应用于无功补偿技术领域最多的为静止无功补偿器,其是基于技术而产生的,作用是连续而快速地进行无功功率的控制。我国对技术的研究与应用也紧跟着世界开展的步伐取得了相当的研究成果,并在年成功地运用了一套的装置。装置由于其相对于其他产品维修简单、工作环境要求低,所以其应用相当广泛。有以下几种形式:晶闸管投切电容器型、饱和电抗器型、固定电容一晶闸管控制电抗器型、机械投切电容器一晶闸管控制电抗器型型,和晶闸管投切电容器一晶闸管控制电抗器型型,几种结构图如图所示【】。图的几种形式可控串联电容补偿是一种比拟普通的串联电容补偿装置,其主要用于提高输电网络的传输能力和电网系统的稳定性。具有无触点的快速控制特性并且因此具有以下功能:可利用来进行潮流分析,改变电网系统中的潮流分布情况,可以这样做的原因那么是等值的串联电容的容抗被持续的改变。用来提高动态稳定性,其是利用电网系统在系统因为阻尼缺乏发生扰动时的低频绪论功率振荡。即静止无功发生器或者又称为高级静止无功补偿器,它是基于瞬时无功功率理论而开展出来的无功电流检测原理。..各种补偿装置比照各种无功补偿装置性能的比照见表。调相性能机’型型型型型超前超前/超前超前/调节范围超前/超前超前/超前/滞后滞后滞后滞后滞后连续不连续连续连续连续连续连续连续控制方式好差差好好好好很好调节灵活性慢快快快最快响应速度较快快快差好差好调节精度好好好最好少无产生高次谐波无少多多多少控制难易程度简单简单简单稍复杂稍复杂稍复杂稍复杂复杂好好好好好一般技术成熟程度好好噪声大小小小小大小小分相调节有限可以不可以有限可以可以可以可以大小单位投资中等中等中等中等中等大表各种无功补偿装置的性能比照..无功补偿技术的开展趋势随着大功率全控型晶闸管的出现,并且特别是脉宽调制技术、相控技术、四象限变流技术的出现,使得无功补偿技术得到快速开展,如电力无源滤波器、电力有源滤波器、单位功率因素变流器等等。电力无源滤波器即调谐滤波器,该装置主要由并联电容器、电抗、电阻安徽理工大学硕士学位论文等无源元件组成,为了实现抑制高次谐波的作用,其必须用一个低阻抗通路来滤除某次谐波。一阶单调滤波器的其主要缺点是品质因数的提高会导致电能损耗的降低,而与此同时谐波次数的减少也会导致电能损耗的增加;而对于二阶单调谐滤波器,如果要求其基波损耗降低到%至%之间,那么其品质因素必须要定为以下;三阶单调谐滤波器虽然其损耗相对较小,不过其因为组成更为复杂所以也就导致本钱也更为高昂。综上所述可知,电力无源滤波器其优点在于技术成熟、本钱低,被广泛使用。但是它的缺点也是很明显的,非常容易发生并联谐振。电力有源滤波器是一种技术上采用技术控制的逆变器,其组成那么是主要为全控电力电子器件组成,通过提供补偿电流到达使电网中只含有基波电流的作用。具有对频率大小时刻在变得谐波和不断变化的无功功率同时进行补偿,不但可以连续调节而且反映迅速,受电网阻抗影响甚微,不容易发生并联谐振等等一系列优点。不过目前我国目前已经进入实用的电力有源滤波器相对其他产品比拟少的,其主要原因是需要全控元器件的使用量相当大,而目前大功率的电力电子器件我国仍是以进口为主。是不产生谐波并且功率单位功率因素变流器因素为的新型变流器,其是一种显得更为积极的无功补偿方法【。因而单位功率因素变流器已经成为无功补偿技术领域的新的研究方向。.配网无功补偿的规划和目前无功补偿的缺乏..规划的目的和要求在电力系统中存在着大量的无功负荷,系统运行中大量的无功功率将使线路电压损失和电能损失同时增大,并且功率因素也会受此因素产生降低,从而进一步影响企业的经济效益,而无功补偿那么是解决这些问题的一个有效方法。同时为了达成电网运行的一个重要指标??无功功率,我们可以采用一种新型的无功补偿规划方式,在整体规划中提高电网电能质量,通过这些措施电网才能平安、可靠、经济的运行。其规划目的为以下:保证规划地区到达无功平衡的效果,维持用电系统的无功稳定。提高电网的电能质量,使得电压最正确状态运行。提高功率因素,提高电力企业的经济效益。合理确实定补偿容量、无功补偿方式,从而到达合理的补偿效果。绪论防止过补偿情况的产生。..目前无功补偿的缺乏近年来低压无功补偿技术已经日益成熟,虽然已经获得了丰富的运行经验,但是许多缺乏之处仍值得我们去深究。在供电方面,伴随着城网改造的开展,公用变压器区内无功补偿容量的缺乏日益严重,有功损耗越来越大,从而导致公用变压器利用率一直不高。电网在顶峰期倒送无功功率过多,而在用电低谷的时候那么往往接受无功功率。在无功补偿装置方面,经常采用通过综合一相的电流参数和另外两相的电压参数来得出一个无功信号并且基于这个无功信号作为投切判断的依据,但是这种方式也许会对非采样相造成过补偿或者欠补偿。在无功补偿出发点方面,当前许多部门只关心补偿用户的功率因素这一指标,而不是从根本上去解决电网的损耗的难题。要想真正的解决电压降损这一难题,可以先进行潮流分析,确定各相的最优补偿方式,确保有限的资源能够在关键之处发挥作用。在投切无功容量方面,现有的一些无功补偿装置容易发生“投切振荡〞和“频繁错误投切〞的现象,而且开关的动作过于频繁会导致开关器件和电容器的使用寿命降低。所以有的装置会延长阀组的投切间隔时间,牺牲控制器灵敏度的种种方法来躲避这个问题,但是问题本身并没有被解决。虽然无功补偿装置中的阀组具备一定的抗谐波能力,但是含量过大的谐波会对阀组的寿命产生影响;或者投入的阀组会产生放大电网中的谐波作用,使电网系统中的谐波干扰更严重。因此在有大谐波干扰的环境下,应当考虑添加有效的滤波装置,但是这一问题经常被忽略。.主要研究内容.概述了本论文课题的选取以及课题的研究背景,着重阐述了无功补偿装置的现状及开展动向,介绍了配网无功补偿的规划,分析了目前无功补偿装置的不足。.详细的介绍了面向三相不平衡负荷的无功补偿分析的理论,包括理想补偿导纳网络分析、利用对称分量法来分析三相不平衡的负荷补偿以及基于瞬时无功安徽理工大学硕士学位论文功率理论的补偿算法的研究等等。.分别介绍了型无功补偿装置、型无功补偿装置以及型无功补偿装置的根本工作特点及其方式,并且详细介绍了型无功补偿装置的工作原理、电气特性及其控制理论,着重阐述了的控制策略的设计思路。.根据型无功补偿装置的技术标准、功能需求以及补偿目的设计了相关的系统方案,确定了此装置的硬件电路设计,包括主板电路、电源电路、采样电路、触发电路以及显示电路等设计,并且同时确定了软件的模块化设计,包括采样模块、投切控制模块、投切振荡判断模块、同步触发模块、显示模块、键盘扫描及通讯模块等等。.介绍了软件的根本信息,随后在基于此平台下对型的无功补偿系统进行了系统的、模块化的建模,包括电容器组模块、电抗器组模块、控制模块、可控硅触发角计算模块。在系统建模完成后便进行了相关的仿真,得出的实验结果说明本文所设计的无功补偿装置将具有相当的实用价值。型静止无功补偿器的理论分析型静止无功补偿器的理论分析.面向三相不平衡负荷的补偿分析无功平衡对于提高电网的经济效益和改善电能质量起着决定性作用,并且响应了国家低碳的开展战略。但是对于三相供电系统来说,除了存在大量的三相平衡负荷之外,许多三相不平衡负荷也是存在的。下面将逐步地进行分析。..理想补偿导纳网络是复数假设电源电压是平衡的,负载如图的网络来表示,图中导纳】,,〞且都不相等。假设负荷的变化很微小且负荷时线形的,然后进行向量分析。吃吃吃吃吃吃图普通的不平衡三相负荷图三相功率因素校正电纳连接??在这里一个理想的负荷补偿器我们可以用任意的无源导纳来表示,当它与负荷并联时,可以作为一个实际的对称负荷来看待。如果?巧动酽酽那么.相似地,补偿电纳雠。前。和带彳分别并联到巧缸和巧。,如下图。完成并联的合成负荷导纳都是纯电导,如图。虽然整体功率因素为,但是不平衡的现象仍然是存在的。安徽理工大学硕二:学位论文日掣图补偿后的负荷不平衡、功率因素为图功率因素为的单相负荷的正序平衡?为了开始平衡这不平衡的负荷,首先我们先研究负荷,。通过在相和相之间的电容性电纳,三相正序线电流可得到平衡。电容性电纳为:,口.矽华√同样的原理连接在相和相之间的电感性电纳:一?矽下√以上所说如图。正序电压吃,吃。,吃产生线电流乞,毛,之。上述这些平衡的线电流与各自相应的相电压是同相的,所以星形连接的电源的每相可以提供/的功率,并且不需要供应无功功率。用正序电压的视角来看,等效电路可以看成一个三相三角形接法的电阻器。每一相电导的值都为钟,所以从这里可以看出,既没有无功功率产生,也没有无功功率消耗。用同样的方法来平衡剩下两相的纯电导。我们可以得到一个一个理想补偿网络,此网络中的三角形接法中每一个支路都有三个并联补偿电纳,这些电纳可以型静止无功补偿器的理论分析通过下式得出::一;七姆尹一、叫.≯.;十姆;?一≯哦一赋、而且可以得出补偿后这是由.提出的。这种网络仅对正序电压有效,的负荷导纳是平衡的这一结论。。..对称分量法分析负荷补偿通过式.的所述,说明了关于无功补偿一些根本的理论推导,但是在设计补偿器时,直接用式.用来作为控制系统是很繁琐的。因为需要求得的补偿器电纳通过式中可以看出是用负荷导纳来表示的,而在实际的运用中并不能像测线电流和线电压方法一样测得负荷导纳,所以我们就需要推出利用线电压和线电流来表示补偿器电纳的公式。而这个公式将直接说明如何产生一些信号,这些信号代表所要求的容性电纳或者感性电纳。对称分量法对确定不平衡负荷下的无功补偿器的性能起很大作用,下面将对对称分量法进行分析。从图中可以看出,平衡三相正序电压是向不平衡负荷供电的,其中相线对中性点的电压有效值为吃:矿;吃:办矿;吃:矿其中办:伽,:一丢,粤,线电压为:%圪一圪一虼。圪一圪?’吃矿一吃办一矿三角形接法中支路的负荷电流:酽吃巧动一矿.丘。巧缸圪。施办一矿乞巧。圪巧。而线电流为:乙一乙巧动一一巧。.厶乞。一【巧抛而一办一曲一】矿丘乞一乞。巧“办一一巧如办一向】矿安徽理工大学硕::学位论文线电流的对称分量:。、?厶兰乞办,乃/,掰/式.中毛,五,之分别为零序、正序、负序电流。另式.中的因子/√是为了使对称分量变换成为酉变换,即~。将式?代入式.得:厶?巧曲巧巧。矿√之一办巧口巧巧“矿√式?的第三行就是平衡负荷无负序电流。因为巧曲巧巧。,那么办办变成之的组成因子,而它等于零。从式.可以得出三角形接法的线电流对称分量:厶,五,,群矽。尹矿压‘√芎之,一/办膨蟛十。,补偿之后的负荷,可以得出其负序电流为零这一结果,并且要求:?厶,乞,如果正序线电流虚部为零,那么可以得出补偿后总功率因素为的结论。从而再要求:厶,厶,再把式.代入式.,式?,得出彤,矽。,:。夥一一压熹加?彤。一??五一//。“一压】【五廊卜“没有零序电流,那么结果为:型静止无功补偿器的理论分析一专岫厶。牟厶办铀矽。一专力气而厶。一疋。一专办厶疋,一办厶】以上的结果那么是我们所需要的用负荷线电流相量乞,厶,疋来表示的补偿电纳。但是在实际电路中负荷线电流的实部和虚部不能直接测得,那么我们便需要寻找有利于实际电路进行测量的信号,比方说用负荷电流和电压的瞬时值来表示补偿电纳,这里有两种常用方法以供选择:采样法和平均法。首先是采样法,利用艺这一项与瞬时电流幺的关系:?儿〞√屯√在一和的瞬间,厶也就是等于屯。这里将选择一个参考量来确定这一瞬间,选择对中性点电压吃作为参考量。?埘口√由此这一个瞬间时刻,我们可以用一个函数式来确定,即:盟式.的存在是必须的,这可以将瞬时时刻与随后的半波即将发生屹时,瞬时时刻区别开来。至此我们得出:协四丘老所以乞可以在口和鲁也就是当电压屹过零变正的一瞬间用抽样/的方法来测量。同理,式?的右侧便可以用线电流及相线对中性安徽理工大学硕二学位论文矽一击×引茹乇菱一之兰弦一、/歹×马。之萎一乞萎】矽一击删鸟。乞嚣一黑】通过式,使口以用二相电流的抽样值采补偿电纳。向且此式也司以亘接用作补偿器控制系统的根底。因相电压过零变正的瞬间是以万/的时间出现,所以我们补偿电纳的信号完全可以采用一个周期更新三次。以上所述便是采样法,下面所述将是用功率平均值表示补偿电纳的平均法。因为吃矿;圪办矿;吃矿,我们可以用以下方法将吃,吃,吃代入在式.中:矽一二吃圪一;】群。一土吃靠,吃艺,一吃,矽一面夕.吃甜一吃甜】利用以下关系:咿亭,一三凇上式中一三表示信号在基频下移相一兰电弧度,这一式可以用无功功率在一个完整周期的平均值来解释。所以式.中的首个无功功率项是:【吃参且一三屹出上式所表达的无功功率因为是对负荷电路的一相或一个支路所以这里是没有什么意义的,这由定义圪,圪,圪是平衡的但是负荷电流乞,厶,,厶却不是平衡的可以得出上式无意义的结论。但是实际的信号吃一要之类可根据相电压对线电压的相量关系来导出,因为一歹√玩,圪。一/√或和吃一/√或,所以:型静止无功补偿器的理论分析么屹一争芳√协时争芳岈争芳因此式?最后可以变成:矽一击碍曼慨∽饥,一口‰,冲.彤。一面×丁肫饥。乞渺节一万×丁蜘饥乞叱‘渺和式.相似,上式也可以直接作为无功补偿的控制系统的根底,因为右边的所有参数可直接在实际电路中测出。虽然积分的周期或平均周期都如同上式取基频一周,却不需要严格地调整电子积分器,无功补偿器每条支路都能得到一个连续的用以表示所求电纳的信号。除了上面所述的采样法和平均法,我们将进一步表达用单独的正序和负序导纳网络来表示无功补偿器。用两个网络来表示无功补偿器是存在的,一个网络为供应补偿电流的正序分量,另一个网络那么为提供负序分量。式.里面,我们可以用式.代入,得到::簧寰?矽。磷磅詈嚣七畏正序网络由下式组成:聊磷鲜一告【群群。罕】负序网络那么有以下组成:三群。节一酽鹾一击酽一研。.罕矽一群。酸一去掣一旰三酽群。一罕碳一去畔。一掣从上面的式中可以看出,负序补偿网络中的负序电流使负荷平衡,所以没有负序安徽理工大学硕士学位论文电流从电源中流进或流出。而正序网络所提供的无功补偿将使功率因素校正到。这些正如下图。/’。】之也。乃厶:砬。,?乞。丘。】一,】厶。,?一,、,、,乞】】.】、厶\趴砑八鹾“矽巧。心:诊:移,正序补偿网络负序补偿网络负载正序被平筏:单位功率因素图正序及负序元件单独画出的理想补偿网络.基于瞬时无功功率理论的补偿算法目前基于瞬时无功功率的常用算法有很多种,比方法、,一‘法、屯一屯法、改良的。一法等等,这些补偿算法同时也具有不同的目的有的是为了稳定电网的电网电压、有的是为了提高系统功率因数、还有一些是为了解决供电负荷中三相不平衡的问题。下面我们将会就上面一小节所述的对称分量法进行进一步的算法分析。电网的三相交流电压在时域可表示成以下:型静止无功补偿器的理论分析%‰?%咖争%%四三万同理三相负载电流在时域可表示为:乙纯?乇厶。国卜詈万%之“咖争纯口把式.变换到:纯,随臣式中相阻抗角为纯、纯、纠%一Ⅲ‘,一∞万%?.厶∞石%圈~研、经卧过零氰酉可别得序再变换分●,协捌一予●。卫甲甲北一●』。。。.。。一●负川叫对式.进行把三相变换成筇两相的矢量变换得出下式:??亿捌纠。~。一压?.........................。....。.....挑对于式?我们把实部与虚局部离:?。一?。一。.√厶。一压√,一压安徽理工大学硕士学位论文由式.和式。联立可得:,,一.?●一‖●一阡豳上式也可以进行简化:,一.阡囫?,一●~基于式?对‘、之进行有功分量和无功分量的别离,也即是对虚部与实部的别离:一.乞.乞.乞.易.%.易??,一..,.乞曩风嘲?.。..................一一.乞.乞.乞.易.易.易??●一?●一?●一??●●●●●●●●●●?.....。...。.........。...............式?中正序无功电流为五。,正序有功电流为五,负序无功电流之。,负序有功电流之,在这四个参数中我们需要消除掉产生无功功率的正序无功电流以及产生电压波动和闪变的负序无功电流。那么从式?和式.即可以得出补偿器需要产生的电流与负荷之间的关系:?广一厶压一?。一万。~压厶阱』上撕一一√压至此补偿器所需要的具体补偿参数便被得出。上述即为该补偿算法的核心,此算法可以有效解决三相不平衡负荷的问题。,一。¨一、型静止无功补偿器的理论分析.本章小结详细的介绍了面向三相不平衡负荷的无功补偿分析的理论,包括理想补偿导纳网络分析、利用对称分量法来分析三相不平衡的负荷补偿以及基于瞬时无功功率理论的补偿算法的研究等等。安徽理工大学硕二学位论文型静止无功补偿器的工作原理及方案选择.晶闸管投切电容器..的根本工作原理。●。,逸?毒?匕厂单组三相投切电路电压一电流特性图根本原理图晶闸管投切电容器的根本原理图如下图。图中两个反并联的晶闸管用来投切电容,每一相上串联的那么是小电感,其作用在于抑制投切动作时可能会产生的冲击电流及高次谐波。当然很多时候这个小电感往往可以略去不在图中指名。图表示,在实际电网中用于三相电路时,一般电容器组一般分为多组进行投切,接法可以为三角形接法,星形接法。图那么表示当投切不同组数时的电压、电流特性曲线机械投切电容器装置的分组投切在早期应用的过程中根本是用接触器来实现的。其与常规机械投切电容器相比,器件使用寿命相当长,晶闸管使用的是无触点的开关,而且可以很准确的控制投切时刻,到达快速地、无冲击地将电容器组、电抗器组投入电网中,从而可以到达减小投切时的冲击涌流和操作的困难。所以虽然与最新的其他补偿方式相比仍有缺乏,但是它具体快速跟踪冲击负荷变化,不产生谐波,所耗少,所以目前仍在大量运用。型静止无功补偿器的工作原理及方案选择..的分类系统因为是一个相对独立的动态补偿系统,所以其具有灵活的组成方案,可以按补偿组合、应用范围和电压等级方式来划分。按电压等级分类:适用于及其以下电压的无功补偿装置,其便可以直接接入低压系统进行动作,唯一需要注意的是只需要使用单一的晶闸管阀即可。适用于及其以上电压的无功补偿装置,也即是系统直接接入电网进行高压补偿。装置晶闸管阀的耐压问题那么是应用前迫切需要解决的一个关键问题,即晶闸管触发的同步控制以及晶闸管串联时的均压。按应用范围分类:负荷补偿方式即直接对某一个负荷进行针对性动态补偿,基于此到达用来降低电网的无功冲击的目的。集中补偿方式即主要是用来解决电网中各种无功功率的波动问题。按补偿组合方式分类:动态补偿与固定补偿相组合。随着现代补偿技术的不断开展,仅仅光靠固态补偿是缺乏够的,动态与固态相结合那么可以满足我们的技术要求指标。分相补偿与三相共补相结合。由于电网系统中三相不平衡的情况普遍存在,但是全部采取单相补偿投资又很大,而三相共补已经无法很好去解决这一问题,所以两种补偿方式相结合的方法那么是必然的趋势。快速跟踪补偿与稳态补偿相结合。其主要运用于大型重工业领域,其具有工艺复杂、负载变化很大、用电量大、电压扰动大等特性。如有效地投入无功补偿装置,那么不仅可以提高功率因素,而且还可以充分发挥企业用电设备的工作容量,并且可以提高相当的经济效益。安徽理工大学硕士学位论文.晶闸管投切电抗器..的根本工作原理“‘单相投切电路单组三相投切电路简单的控制规律图根本原理图晶闸管投切电抗器的根本原理图如下图。图中两个反并联的晶闸管用来串联电抗器,并且每一相上还需串联小电感,此处小电感的作用同中小电感的作用,可以吸收多余的谐波电流并且用来防止电网中出现的冲击电流。在实际电网中用于三相电路时,一般电抗器组一般也是进行三相多组投切,接法可以为三角形接法,星形接法,而图表示的就是三角形接法。图那么说明了一种简单控制原理,我们称之为相控。它可以用导通角盯和可调节基频电纳反五来表示:一盯一?仃■;其中,为电抗器的基频电抗,另外特别需要强调下导通角仃与控制角口是两个不同的概念,它们之间存在这么一个关系:口詈万。..的常用接法虽然的接法很多,但是一般常用的还是如图中的三角形接法。图中这种每相只有两个反向并联晶闸管连接的形式称为脉波,在此种中线电流只含有次的特征谐波而次的谐波那么被阻止。虽然在普通状态下,非特征谐波很小,但是一旦出现严重的扰动,其便会扩散进线路,在这种型静止无功补偿器的工作原理及方案选择情况下产生的直流分量会进一步引起谐波扩散。除了上述的脉波还有一种为脉波,在此种形势下谐波的产生量会大大地降低,而其与脉波的最大区别那么是其是有两个供电电压相角相差。的脉波组成。系统母线上的降压器与相连,而降压器的二次侧的两个绕组的接法分别为三角形连接和星形连接,这两个绕组再分别连接上脉波就形成了脉波。其优点那么是线电流中只含有次谐波,任意一个脉波不会受另外一个脉波的工作状态影响,仍将继续稳定工作。.可控硅控制角与补偿器无功功率之间的关系由上述两个小节的表达可以得知,根本所有的可控硅控制补偿器的根本元件都是与交流可控硅进行串联的电容器或者电抗器。而用其开关来控制有效基频电纳,继而把控制信号加在可控硅的门极上。在补偿系统中,恒定的无功功率通常与负载的最大无功功率峰值相等,总功率因素以并联的电容器来校正,这种补偿即为间接补偿。在补偿系统中,恒定无功功率接近于零,产生的无功功率那么被负载所吸收,这即为直接补偿,此种方式可以减少补偿器连接点及其上游电路的电压脉动。..可控硅控制角与之间的关系可控硅投切电容器的每一相由假设干较小的并联电容器组成,每一组又有其本身的可控硅开关。一组电容器运行的理想电压和电流切换波形如图所示。安徽理工火学硕:土学位论文卜’“????????一计算间隔导电间隔与确定间隔相重合图投切电容器中理想的切换电压与切换电流的波形图在断开的状态时,电容器上会有一个预充电电压,数值上等于交流电压的正负峰值,如果在上一次电流过零的瞬间将电容器切除,那么电容器将会保持这个电压数值。为了使暂态电流减少到最小,电容器组只有在电源电压接近于预充电电压时接入电路,而这种情况在一个周期中只能出现一次,所以在实际控制电路最少需要花一个完整周期来确定是否将一个电容器进行投入。同样的,控制电路也至少需要半个周期来确定是否将一个电容器进行切除。为了得到快速的响应,无功功率的测量、可控硅与电容器和电感的状态配合等这些决策的制定通常都需要在最后几个毫秒才作出。可控硅一旦导通,它就将维持其导通状态,直到下一个电流过零时刻为止。如果外部没有谐波源的话,那么导通时间是半周的整数倍,而自身不产生谐波。向一个可控硅门极开关送去触发脉冲,使其相应的电容器组在下一个半波周期中导电,并且按照下世补偿无功功率:,产.三。/上式.强调了一个事实:无功功率响应不是瞬间就可以得到的,而是通过一个时间间隔的平均值来确定的。又因为积分间隔不是一个完整的周期,所以电压和电流中的谐波一定会畸变,那么谐波总效应那么一定需要足够小,以便于控制电路能将合理的电容器组数投入,从而到达提供基波的无功功率。式.中的积分限可称为补偿器无功功率确实定间