第7章电力系统用电力电子装置

1、第七章电力系统用电力电子装置 第第7章章 电力系统用电力电子装置电力系统用电力电子装置无功补偿有源滤波直流输电系统 无功补偿无功功率的危害：降低电网设备的利用率增加线路损耗和压降冲击性无功负载使局部电网产生剧烈电压波动阻抗无功补偿器阻抗补偿是利用电力开关器件在电路中接入合适的电容或电感，使得电路的总阻抗补偿是利用电力开关器件在电路中接入合适的电容或电感，使得电路的总阻抗接近阻性，功率因数接近阻抗接近阻性，功率因数接近1。 图7.1 阻抗无功补偿器LULUa)(TSCCTLXLXLTCRTTLXCL21LTSC晶 闸 管 投 切 电 容 器TCRb晶 闸 管 相 控 电 抗 器)(TCSCc器晶

2、 闸 管 控 制 的 串 联 电 容)(1U1ICIPQIII 1U1IxI1ULU21PQIII TCSCv晶闸管投切电容器TSC（Thyristor Switched Capacitor）调节是调节是有级有级的，但补偿电流中的，但补偿电流中不含谐波不含谐波。检测无功大小，判断投入的检测无功大小，判断投入的电容器组数电容器组数检测电压，投入的检测电压，投入的时刻时刻 v晶闸管控制电抗器晶闸管控制电抗器TCR（Thyristor Controlled Reactor）控制电抗器电流的导通角，可连续调节无功输出 。装置本身有一定的功率损耗,电抗器体积较大。 .TCC型无功补偿装置 （Thyris

3、tor Controlled Capacitor） 通过控制可关断电力电子器件 G1，G2的导通角来调节主回路补偿电流。 无功功率发生器电容C的充电电压作为直流电源逆变器输出电压跟踪电网电压，输出电流滞后电感上电压调控逆变器输出电压的大小，可以方便地改变向电网输出无功功率的大小和性质 PWM开关型串联基波电压补偿器 变换器输出电压与负载电流相差90度，将无功功率串联注入电网，以调节电网电压。 图7.3 PWM开关型串联基波电压补偿器1U1XI2UUCUCILUC负载先进无功发生器ASVG18脉冲电压型逆变器直流储能电容器与电网连接的变压器P 脉波变流器较高脉波数变流器通常由两个或者更多的6脉波

4、变流器经特殊的相位移动的并联变压器组合而成。一个P脉波变流器可以由P/6个6脉波变流器构成，这些6脉波变流器是通过一个（P/6+1）绕组的变压器（P/6个双绕组的变压器或者P/12个三绕组的变压器）供电的。变压器二次绕组之间的相位差为360度/p。三单相桥三重化18脉冲电压型逆变器 0三相桥臂单相逆变器 CLAPRAPLANRAN11TRANGLAPG2CUCU11TU)(a)(b图7.5 0桥单相逆变器I的触发及输出电压波形电网的供电质量 图4.2 电网中产生的干扰示意图. 无源与有源滤波技术无源滤波器的滤波特性是由系统和滤波器的阻抗比所决定。 电力有源滤波器提供非线性负载所需的谐波电流，而

5、电网只需提供基波电流。按APF与系统的连接方式分： 并联型 APF串联型 APF串并联型 APF混合型 APF 按 APF中逆变器直流侧储能元件的不同分：电压型 APF(储能元件为电容 )电流型 APF(储能元件为电感) . 有源滤波器的分类. 串联型 APF消除带电容二极管整流电路等电压型谐波源负载对系统的影响。由于流过的是正常负荷电流，损耗较大。 . 并联型 APF产生与负载谐波大小相等、方向相反的谐波电流。 图7.8 串并联型APF图7.8 串并联型APF基 波谐 波1 svshvTshssvvv1vS1L2CDV2isLvvvLi 2siiIII2Li. 控制策略控制策略 谐波信号的检

6、测补偿分量的产生 u(t)为电网电压信号， R1(t)和R2(t)是与电网电压同步的信号。is(t)为电源侧电流，if(t)、ih(t)分别为电源侧基波电流和谐波电流。 电网谐波自适应检测原理图 . 自适应谐波检测自适应谐波检测平均化平均化90相移带通滤波器ipIpio(t)iqIqR2(t)=Dcosrtis(t)=if(t)+ih(t)u(t)R1(t)=Dsinrt.谐波与无功功率综合补偿系统ChCrRrCqLqCLLsUpcc逆变器逆变器负载v 逆变器的控制策略 基于瞬时无功功率理论的dq分解法可对谐波和无功功率进行实时检测。 PI调节器无功功率补偿因子Kd-q 变换低通滤波反变换反变换iqidiqfidfiqhidhUdcUdc*Qifiq1iqfidf 直流输电基本原理图 图7.18 直流输电基本原理图1P1dU2dUdI1H换 流 站2H换 流 站I系 统交 流II系 统交 流2P直流输电直流输电特点特点 优点优点 方便电网互联两端连接的交流