集中式无功功率补偿器的设计——软件设计文献综述

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1、文献综述集中式无功功率补偿器的设计——软件设计1前言部分（阐明课题的研究背景和意义）随着变配电网络的不断发展，用户对电网无功电源的要求与日俱增。电力网中，要保持有功功率与无功功率的平衡，否则将会使系统电压降低，电气设备出力不足，网络传输能力下降，损耗增加，严重时会导致设备损坏，系统解列。因此，解决好网络无功补偿问题，对电网降损节能有着重要意义。在电力系统中，电网传输功率分有功功率和无功功率。电网的自然平均功率因数在0.70～0.85之间。企业消耗无功功率占总的无功功率的60%～70%，约占有功功率的60%～90%，若把功率因数提高到0.

2、95左右，则无功消耗只占有功消耗的30%左右。由于减少了电网无功功率的输入，会给用电企业带来效益。（1）节省企业电费开支。提高功率因数对企业的直接经济效益很明显，在电价目录中，利用调整电价来节省企业的电费开支。（2）提高设备的利用率。对原有的设备来说，在同样的有功功率下，因功率因数的提高，负荷电流减少，因此，向负荷传送功率所用的供配电设备的利用率高了，可减少设备投资费用和基本电费。（3）降低系统的能耗。补偿前后系统传送的有功功率不变，P=IUcosφ，由于cosφ提高，补偿后的电压U2稍大于补偿前电压U1，为分析问题方便，可认为U2≈U

3、1，从而导出I1cosφ1=I2cosφ2。即I1/I2=cosφ2/cosφ1，这样线损P减少的百分数为：△P%=（1-I22/I21）×100%=（1-cos2φ1/cos2φ2）×100%，当功率因数从0.70～0.85提高到0.95时，由上式求得有功损耗将降低20%～45%。（4）改善电压质量。以线路末端只有一个集中负荷为例，假设线路电阻和电抗为R、Q，则电压损失为：△U=（PR+QX）/Ue×10-3（kV）两部分损失：PR/Ue→输送有功负荷P产生的；QX/Ue→输送无功负荷Q产生的；配电线路：X=（2～4）R，△U大部分为

4、输送无功负荷Q产生；变压器：X=（5～10）R，QX/Ue=（5～10）PR/Ue，变压器△U几乎全为输送无功负荷Q产生的。由此可知，若减少无功功率Q，则有利于线路末端的电压稳定，有利于大电动机的启动。2主题部分（阐明课题的国内外发展现状和发展方向，以及对这些问题的评述）2.1无功补偿技术的现状2.1.1基于自换向逆变器电路的静止无功功率补偿方法其基本原理可用图1、图2表示~~EVI交流系统变压器补偿器图1SVG等效电路图2SVG的拓扑结构从电力系统一侧来观察,我们可以把逆变器电路看成是一个产生基波和谐波电压的交流电压源,控制补偿器基波

5、电压大小与相位来改变基波无功电流的大小与相位。当逆变器基波电压比交流电源电压高时,逆变器就会产生一个超前(容性)无功电流。反之,当逆变器基波电压比交流电源电压低时,则会产生一个滞后(感性)无功电流,因此能与系统进行有功无功之间的交换,有资料称其为静止无功发生器(StaticVargeneration-SVG),它能对一个宽范围的交流电压环境提供额定的无功补偿,并且比起传统的TSC-TCR装置其调节速度更快且不需要大容量的电容,电感等储能元件,谐波含量小,工作范围宽,特别在系统欠电压条件下无功调节能力强从理论上讲,逆变的交流侧输出为方波的

6、情况下直接投入电网运行显然是不可行的,从谐波抑制角度来看目前大多数采取多重化,多电平技术来解决。在国外,90年代中期以进入实用化阶段,如美国西屋电气公司与电力研究院联合为田纳西峡谷电力系统研制的100MVar-SVG,其变流器主电路由8个12.5MVA的三相桥式变流器构成形成48脉波的多重化结构,通过平衡电抗器及变压器连接到161kV母线上,变压器的漏抗被用作连接电抗该装置以于1994年投入电网实际运行,以改善所在电网连接点处的电压调整在我国正逐步进入实用化阶段,清华大学研制300kVA静止无功补偿器,采用一种借助变压器连接的谐波消除方

7、法即6n脉冲变流器,这也是一种多重化技术其主电路采用单相桥式结构,其基本组成单元为三个单相桥组成的三相逆变器,将多个这样的三相逆变器进行多重化连接,便构成了大容量的主电路,成功地将SVG应用于大型电力系统中由此看来基于自换向逆变器电路的静止无功发生器必将成为未来无功补偿的重要发展方向。2.1.2电力有源滤波器其系统构成的基本原理如图3所示：图3电力有源滤波器的系统构成实际上,上述原理是单独使用的并联有源电力滤波器。为适应降低有源电力滤波器,适应补偿电压源型谐波等要求,出现了多种其他类型的有源电力滤波器,详细可参看文献。无论那种类型,其基

8、本原理是由全控型电力电子器件构成的采用PWM控制的逆变器提供与谐波电流大小相等极性相反的补偿电流,使电网只含有基波电流,同时还可以提供无功电流补偿无功功率。其优点是对频率和大小都变化的谐波以及变化的无功功率