第10章+电力电子开关型电力补偿、控制器.ppt

1、第10章电力电子开关型电力补偿控制器， 10功率电子开关型功率补偿控制器10.0概要10.1可控硅开关型并联电抗补偿控制器10.2可控硅开关型串联电抗补偿器10.3 PWM开关型并联无功功率发生器STATCOM 10.4高次谐波电流补偿器HCC (或并联型功率有源滤波器PAPF ) 10.5谐波电压补偿器HVC (或串联型功率有源滤波器SAPF) 10.6 PWM截止型串联同步电压补偿器SSSC *10.7统一潮流控制器UPFC *10.8超导磁铁储存系统SMES 10.9汇总，10.0概述，由功率半导体开关设备构成实现电力转换。 2 .电力电子补偿、控制器。 输出可控制的电压与线路串联连接，

2、补偿控制线路电压。 输出可控电流与电网并联，补偿控制线电流。 与线路串联地补偿控制线路的等效阻抗。 与电网并联地补偿控制电网的等效负载阻抗。 10.0概述(续)，分类：根据在功率补偿控制器中使用的开关设备及其控制方式，可分为晶闸管相位控制型功率补偿控制器。 全控开关设备高频PWM补偿控制器。 优点：优化电力系统的有效、无功功率潮流，平衡电力系统的有效、无功功率，抑制电力振荡，可以改善电力系统的供电质量和运行特性，提高运行的经济性和可靠性，提高电力设备(发电机、变压器、配电线)的利用率，减少备用电力设备、10.1栅极管开关型并联电阻补偿控制器、10.1.1栅极管投、切并联电容器TSC (thyr

3、istorswitchedcapacitors ) 10.1.2栅极管相控并联电阻器TCR、10.1.1栅极管投缺点：电压过零、切断10.1.2晶闸管相位控制并联电抗器TCR，t=时T1，t=时T2，t=2时10.1.2晶闸管相位控制并联电抗器TCR (接着1 )，导通10.1.2晶闸管相位控制并联电抗器TCR (接着2 )，=90时i(t ) 由于差仍为负值，因此T2仍然导通时T1不能导通，控制范围90180 TSC结合TCR来操作，以连续地改变等效并联电抗的幅度和性质，以确保适当的无效电流补偿。10.2晶闸管开关型串联电抗补偿器、10.2.1晶闸管控制的串联电容补偿器TCSC 10.2.2

4、晶闸管GTO控制的串联电容补偿器GCSC、10.2.1晶闸管控制的串联电容补偿器TCSC、矢量图、无c、a处无负载时30 XL大在远远小于导线发热所允许的功率极限值的情况下，将电容串联连接到线路，可以减小等效线路的电抗，提高传输功率。 固定c、相控电抗XL、结构tscs (thyristorcontrolledseriescapacitor )、矢量图、10.2.1晶闸管控制的串联电容补偿器TCSC (接着2 )、相控电感l的等效电感： t的情况下为- I 使vc减少为0在d点T2截止后-i(t )流过电容器c使负vc增大，在T2时，i(t )使负vc进一步减少为0。 另外，若a点导通T1、b

5、点截止T1，则在AB期间T1中在导通状态下电容c短路，vc=0。 当点c导通T2而点d截止T2时，在CD时段T2期间电容器c导通并且vc=0。可关断晶闸管GTO控制的串联电容补偿器GCSC在对T1的关断控制角即等效基波电容阻抗vc(t )进行傅立叶分析时，得到vc(t )基波电压有效值，在BC期间，在DE、=/2的情况下=0、c接入线路n个g-CSC的串联使用只需要根据所需的等效补偿电容值控制一个g-CSC的90180之间的变化，就可以减小由于g-CSC导致的谐波电压。10.3 PWM开关型并联无功功率发生器STATCOM，图10.5 (a) (b) (c )输出超前无功电流，从电网吸收延迟无

6、功电流。 三相电桥“逆变器”10.3 PWM开关型并联无功功率发生器STATCOM (续1 )，图10.3 PWM开关型并联无功功率发生器STATCOM可以输出三相对称基波电压，以与电网电压相同的频率同相，输出电流，同时输出延迟无功电流，补偿电感性负载无功电流、10.3 PWM开关型并联无功功率发生器STATCOM (续2 )、1 .电压VD闭环控制。 2 .无功功率q闭环控制。 高级(或高级)静态无功功率发生器高级(asvg )。 也被称为静止同步补偿器stat com (staticsynchronouscompensator )，被称为静止调整器STATCON(Static Conden

7、ser )。 图10.5 (a )、(e )是实时检测iA、iB、iC，分离ih、iL1Q，将ih、iL1Q作为变流器指令输出电流，控制变流器的实际输出电流，追随指令电流，使电网中没有高次谐波电流，进而， 10.4谐波电流补偿器HCC (或并联型功率有源滤波器PAPF )、10.5谐波电压补偿器HVC (或串联型功率有源滤波器SAPF )、非线性负载或电源vS为非正弦，在重要负载端子a、b、c电压中存在谐波vh。 实时检测a、b、c的高次谐波电压，取变流器的指令输出电压，重要的是r、s、t没有高次谐波电压。10.6 PWM开关型串联同步电压补偿器SSSC相当于线路上串联连接电容电阻k，等效串联

8、电容补偿部向电网串联注入无效功率。 2 .如果向电网串联注入有效功率，3 .如果大小、相位不变，串联注入可增加线路电流，改变大小、相位，控制线路的有效、无效功率的潮流。 4 .如果大小、相位不变，可以改变负载的电压大小、相位。 10.7统一潮流控制器UPFC，I经由PT1与电网并联连接，补偿电流ic。 II经由PT2，补偿电压v与线路串联连接。 I在逆变状态下向电网发送有效电力时，II在高频整流中从电网吸收有效电力，I在高频整流状态下从电网吸收有效电力时，II逆变向电网发送有效电力。 电流互感器II输出的串联补偿电压向角前进，串联输入后，线路上增加的电流、延迟、延迟的相角为10.7统一潮流控制

9、器UPFC (续1 )、10.7统一潮流控制器UPFC (续2 )、10.7统一潮流控制器UPFC (续3 )、10 电网负载发电机电力：变流器逆变器向电网输出交流电力PAC，超导线圈磁能经由DC/DC输出PDC，经由逆变器向电网输出PAC。10.8超导磁铁储能系统SMES (续1 )、电力系统任意时刻P0、发电机p负载p。 储藏类型：电池、压缩空气、抽水储藏、飞轮惯性储藏。 优点：储存损失小、存取效率高、响应快、控制灵活性建设不受地点限制、运行维护简单、投资越来越低、经济效益高。、10.8超导磁铁储存系统SMES (接下来为2 )、(1)三相桥高频整流，从商用输入PAC向DC/DC变换器输出

10、ID，Buck型变换器降压，在开关周期整体中T8导通，在开关周期TS的Ton=DTs期间，T7 vEFVD T7是截止状态，T8保持导通，Isc经由T8、D7继续流过，vEF0、平均值VEFDVD、线圈输入功率T7的导电占空比dton/ts=。 DC/DC变换器从超导线圈获得直流电力，进行DC/DC-Boost变换，升压后输出电压VD、iD、iD反转，在开关周期TS整体中T7断开，在Ton=DTs期间中T8导通，ISC经由T8、D7继续流动的ISC变换为DC VEF的直流平均电压、10.8超导磁铁储能系统SMES (接下来3 )、指令要求的PAC以及检测到的VD、ISC可以确定，根据交流电网发

11、电机和负载的电力不平衡状况，得到或输出三相桥式变换器输入交流电的指令值P*AC -、q *。 还可以基于经过实际测量的VD和ISC来确定DC/DC转换器的情况和占空比d或d。 另一方面，当按下P*AC、Q*AC及交流电网电压值时，确定三相桥式变换器的指令电压，以的大小、相位确定开关管的SPWM控制信号，使三相变换器的交流侧电压与电源电压之差产生电流。 10.8超导磁铁储能系统SMES (续4 )、10.9总结：利用功率半导体开关器件可以控制电感、电容器、电阻的数值，利用功率电子开关构成的开关型功率转换电路可以构成各种电压、电流补偿器和控制器这些功率补偿器和控制器可以改变电网等效负载的感应电阻、

12、电容电阻和电压、电流，可以补偿谐波电流和谐波电压，可以控制电网负载的基波电压的大小和相位，可以补偿线路电抗，可以改变输电线路的有效和无效功率(1)灵活控制电力系统有功功率和无功功率潮流，优化电力系统、电网潮流分布，减少损耗，提高运行经济性。 (2)线路传输的电力可能接近导线的热极限(比以往电力系统的稳定要求限制的电力极限值高50100% )，能够最大限度地利用输电线的传输能力，确保电力系统的运行稳定性。 (3)减少备用发电机组的容量。 (4)补偿无功功率，减少功耗，提高配电设备利用率。 (5)提高电力系统运行的稳定性和供电可靠性。 (6)消除非线性负载的谐波和无效冲击对电力系统的污染和危害。 如果引入10.9总结