【《国内外静止无功发生器发展现状文献综述》5600字】

国内外静止无功发生器发展现状文献综述1.1国外发展现状SVG平行于电网时，无功电流可以随着负载无功电流的变化而迅速变化。功率自动调节无功补偿控制系统必须保证它有所有必要的无功功率。20世纪70年代初，关于SVG的一些相关理论和技术研究较早。1976年，美国著名学者L.gyugyi提出一种电驱动半导体高压变换器元件，可用于设计和构建静态驱动同步直流无源损耗功率补偿器。由于电力和通用电子元件高、低压应用程度和高等级的严格限制，SVG初始技术发展的研究重点是研究电力低压电器容量自动化的相关理论和技术应用前景。自1977年1月以来，一个新的SVG。1980年1月，世界上第一台交流电源样机的第一个主试验回路是SVG试验样机Mvar。由日本关西电力和三菱两家公司开发的超高压交流逆变器和强迫交流逆流电源技术，引起了全国各地电力技术人员、设备制造商等发电企业的广泛关注和关注。受到日本三菱、西门子abb等国际知名企业的积极支持和大力推动，已建成投产的专项发电项目、新项目和发电机组数量不断增加，大量相关的科学技术研究和行业实践在世界各地的SVG也取得了很大的进展。1986年10月,±lMvarSVG开关设备研究所联合开发的电力(epri)的美国和新西兰西屋电气开关被认为是世界上第一个晶闸管静态无功功率信号发生器,在这一点上,相关设备GTO已经发展到一定水平的工作电流,从那时起，GTO和其他全控制器件已经成为SVG主集成电路中通用通用开关设备。然后，日本关西电力公司和日本三菱电力公司联合开发了一种液压变压器多模块驱动结构SVG控制传动单元，电源:10kw±80Mvar,4.5kV/3kASVG晶闸管，旨在不断提高154千伏远程专用液压供电和传输系统线路的运行稳定性、传输性能和运行可靠性，2001年日本犬山和水力开关电站工程竣工并正式使用后，它不仅大大提高了传动系统的运行稳定性，而且可以充分利用传统传动网络中的各种液压传动控制装置。他与美国田纳西州西屋电力公司合作，基于电力变压器多输电结构技术，开发了一种功率范围约为100米的新型SVG水力输电装置，1996年10月，美国加利福尼亚州沙利文500千伏大型变电站正式投入使用，取得了SVG传输技术相关关键技术基础研究和实际应用技术进展，并广泛应用于各种交流电压和功率等级较高的大型电力系统中。16MvarSVG设计开发的广播电台于2004年在法国埃弗顿变电站正式使用，然后自己开发的100MvarSVG在美国德克萨斯州佩德罗Nales变电站正式投入使用，IGBT主开关电路用作主开关元件。与此同时，德国、韩国、芬兰等国家也开展了一批项目的建设和运营。从以上的发展过程可以看出，SVG的发展趋势主要有以下几个方面：（1）随着现代电力、微电子技术和元器件应用技术的不断发展，SVG的广泛应用不再局限于低电压、小电容的应用。（2）GTO，广泛应用于早期SVG级变流器，逐渐发展成为IGBT级变流器的使用。复杂全型电控开关设备IGBT是一种技术起步晚，但性能稳定优势明显，具有高GTR（电流密度、高电阻）、电机（高启动速度、高输入阻抗）的优点，广泛应用于中、以上民用及电子设备系统。其主要用途是二次电压缓冲驱动开关装置，高频高，开关损耗低，驱动功率小；与其他高压部件相比，没有二次压冲或击穿，不再仅依赖高压缓冲连接电路；该高压IGBT在中国开发使用，还有3300V/1200A或4500V/900Ao（3）SVG电流补偿技术和研究目标也是基于早期对输电系统的电流补偿技术的研究，对热输电系统电压补偿、配电系统的电流补偿，甚至对较大的负载系统补偿每个技术维度。例如，1997年，德国西门子公司生产的8M万SVG混凝土的设计和开发在德国丹麦第一个大型风电场正式投入运行，广泛用于帮助提高和持续优化丹麦风能发电高效风能储存系统的质量。1999年7月，华盛顿州西雅图钢铁公司安装了一个4>16kV，德国赫兹现场±5Mvar新型配电网无功静补偿无功光电发电机，2000年2月，配电网安装投入运行，无功发电机控制装置采用先进的高速工业自动化配电网控制系统技术，对无功功率快速补偿、抑制电压信号闪烁、配电网电压稳定和提高配电网功率振动因子具有良好的高速振动控制效果。在对配电变压器系统驱动补偿和配电负荷驱动补偿的两级技术分析中，最后选择了基于驱动性能更好的IGBT变频器结构的PWM转换器，近年来，一些大型通用电气设备制造商和企业及其在各种SVG转换器技术中的应用得到了介绍和广泛推广。(4)从这一点来看,我们可以清楚地看到,一个常用的电路设计方案在过去在主电路的多个转换变压器,虽然这种设计方法的特点,增加设备的容量减少输出谐波和形成倍数,会出现很多问题。首先，使用各种建筑结构设备，其面积增加了40左右，损耗增加了50左右，耗费了大量的人力物力。其次，其生产成本占整车总成本的25%左右，成本较贵，性价比较低。最后，在控制传动系统的设计中，变压器的非线性和铁磁动态特性使其在设计过程中面临很大的困难。电力和传统电子设备被广泛应用于大功率或高压场合时，能够承受最大功率可能产生的电压等级，具有最大功率可能产生的电压等级。这是器件技术发展的两个主要目标。但那些需要高电压电阻和高开关频率的开关元件在短期内难以投入实际生产和使用。目前，在我国推动各类电气和民用电子开关元件的技术研究和应用中，该装置的当前功率需求等级、耐压等级和当前功率等级仍与电源开关装置的频率处于相反的计量关系。多电压卧式电压变换器技术的初步引进和应用，可以有效地帮助我们克服多种电化学卧式变压器给我们带来的不便。因此，将多电压水平电压变换器引入智能无源低功率电流补偿系统领域具有十分现实和重要的意义。在多回路电路的主要产品中，包括光电二极管环路钳位、飞跨环路电容、链电路H桥和由各种模块构成的多回路级等几种整体拓扑电路。多器件电阻水平钳位变换器的流体拓扑和机械运动结构模型是1980年日本九州长崎电子科技大学物理学家Yamada首次成功提出的电阻二极管水平钳位变换器。它被称为中点水平钳位晶体管电阻水平钳位变换器。在这种统一拓扑功能结构的基础上，1983年以前提出了一个具有统一拓扑的npnpc微电路功能拓扑。nnpc钳位电路从三电平钳位电路扩展到任何或更多的发光电路水平钳位功能，丰富了LED电平钳位功能拓扑的基本结构。然而，在箝位多电平逆变器的拓扑结构中，随着输出电平系数的减小，箝位二极管的数量可能会增加，输出电平系数的平方逐渐增大。图1-1二极管钳位三电平SVG结构法国学者t.a.maynard和h.fhoch在1992年的电力电子专家会议上提出了一种电容箝位多级(飞行电容多级，FCML)。与二极管钳位多电平拓扑相比，飞跨电容拓扑减少了钳位二极管的数量，避免了钳位二极管反转难以恢复的问题。然而，该结构也存在由于直流侧电容充放电时间不同而导致直流侧电容电压不平衡的问题。大量电容器的引进使变流器体积增大，成本高，包装困难。在高压、大功率的情况下，高压电容存在尺寸大、易衰减、寿命短、可靠性差、工作不稳定等问题。图1-2电容钳位三电平SVG结构早在1975年，R.H.Baker等人就对链式多电平变流器拓扑结构进行了专利申请，但此后多年，此拓扑的优点没有被广泛认识和应用。在1988年PESC会议上，M.Marchesoni等人为了实现等离子体的稳定性要求，在实际应用中首次釆用链式多电平变流器拓扑结构。在1996年，美国田纳西大学的彭福忠等人，完整地提出来链式H桥多电平变流器拓扑结构。该拓扑结构易于实现模块化和扩展，首次将链式H桥多电平拓扑运用于SVG中，验证了链式H桥拓扑结构SVG的基本原理和控制方法。1999年Alstom在英国EastClaydon安装了±75Mvar容量的SVG,是SVG应用装置中首次釆用链式H桥多电平拓扑结构。该SVG中采用的是4.5kV/4kA的GTO作为主开关器件，直流侧电容的容值每个为8000μF,每相阀组由16个H桥模块和4.8mH的连接电抗串联组成，三相阀组三角形连接，釆用的是分散控制和特定谐波消除的阶梯波调制方法。图1-3链式多电平SVG结构相比于多重化结构和钳位式多电平结构，基于链式H桥结构的SVG具有无需变压器、损耗小、占地面积小、釆用PWM调制技术、谐波特性好、主电路釆用模块化H桥设计、输出同样的电平数所需的开关器件少等优点，这引起了广泛的关注和研究。1.2国内发展现状我国新型SVG工业技术应用研究工作起步较晚，1994年，河南电力公司与清华大学联合设计开发了一种新型SVG工业技术装置±20Mvar，并于1995年首次设计、安装开发，已成功生产并推出首台200kvar钢筋混凝土中间工艺工业技术样机，与清华大学成功对接后，该中间工艺工业技术样机在河南省孟壁变电站进行了现场试验和工程试验运行，中国在1997年。根据河南省稀土20MvarSVG配电厂多年的实践经验，清华大学柔性输配研究所与中国徐济集团合作，2002年2月国家电网公司投资建设了国家重点核心技术示范工程“上海电网黄都区地球50MvarSVG示范工程”2006年2月，该网络在上海黄都区西郊铁路变电站投入运行。2007年，融信电力电子有限公司研制的国内第一台牵引换流站使用SVG投入运行。2010年3月22日，由清华大学柔性输配电研究院、浙江省电气工程设计研究院、绍兴电力公司、浙江省电力局、上海思源电力公司等联合研制的第一套35kv电压级SVG直挂式装置，并在绍兴220千伏三港变电站顺利投产。运营利用率的统计分析表明，三港电力工程建成投产后，三港主要供电节点有效能量利用的质量控制水平和三港电网与三港电网之间平衡无功利用的可靠性进一步提高和提高;经过多年的经验，无极有功功率的响应速度有了大幅度的降低和提高，响应时间从5分钟左右明显缩短到不到7ms;这种供电设备不仅可以大大提高三港电网在停电条件下使用暂态功率调节器的适应性。北京融信电力总部设计开发的两套60千伏SVG小型变电站机组，于2011年6月在北京朝阳凌源供电分公司建成安装，并已顺利建成并投入运行。新SVG变电站的建设和运行取得了成功，取得了良好的经济、社会等效益，不仅可以直接降低凌城66kv高速线上两条高速铁路的损耗电压，Durdenningen地区比较的价格值也可以进一步补偿为63.9kv。最低电压为58.2千伏，低于陵城线路66kV额定电压。35kv/±200Mva链式发电SVG发电装置及生产技术开发设计。这是国家“十五”期间实施高技术研发支撑产业行动计划支持的重大技术研究项目。新项目由广东荣信电力电子公司、南方电网电力公司和清华大学三方共同承担。2011年8月19日，主要研究课题及主要研发成果在南方电网东莞电力公司成功投入运行。成为世界上第一个基于德国IEGT技术设计制造的单一SVG传感器系列器件，IEGT传感器器件是最先进的直流静态功率系列传感器元件;该传感器在直流串联响应频率和电流串联、响应持续时间、电压和无限大电流等级、容量等方面处于全球领先地位，是目前世界上串联容量最大的直流静态自动同步直流补偿电路设备。成功建成并投入运行35kv/±200Mva这一链传动型新型SVG传动装置，是我国链传动技术研发和现代电气传动装置生产设计的重大里程碑。它对当今国内外众多成功的电力补偿驱动技术的发展产生了巨大而深远的影响，其加强直接促进了我国现代电工驱动装置的产业化发展。除清华大学外，国内许多高校也对其SVG原型进行了大量深入的学术研究和应用工作，先后设计开发了多个原型。但仍处于理论探索与实践相结合的主要阶段。上海四方清能(北京思源清能)、辽宁鞍山四方融信等，大多采用传统技术合作研发合作或先进的产业技术研发引进生产模式，SVG的生产各类自动化设备技术大多从清华事实自动化研究所的R&D技术,目前,它已经在关键技术研发和应用推广阶段,但有些小批量研发生产系统和试验系统进行了早期的阶段,技术产业化和规模化尚未完全形成。然而，随着我国电子电源控制系统技术和工业电源及应用电子元器件的不断发展和完善，SVG将继续在我国现代工业生产和应用电源系统中得到广泛应用。参考文献李媛《新型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