智能电器 教学课件 作者 何俊佳 孙辉等编著 智能电器9.ppt

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1、《智能电器》第九章统一电能质量调节系统孙辉教授大连理工大学电气工程与应用电子技术系提纲电能质量问题及电能质量调节的必要性瞬时无功理论的基本概念动态无功补偿原理有源滤波不间断电源统一电能质量调节器9.1电能质量问题及电能质量调节的必要性9.1.1电能质量问题理想三相交流系统9.1.1电能质量问题造成电能质量问题是双方面的产生电能质量的原因——元件参数、负荷性质、调控手段以及外来干扰等等9.1.2电能质量问题的分类及其危害分类：电压质量、电流质量、供电质量、用电质量电压质量（voltagequality）——

2、用实际的电压与理想电压间的偏差。问题：闪变、瞬时过电压、谐波畸变及电压不平衡电流质量(currentquality)——对用户取用电流提出恒定频率、标准正弦波形要求，并使电流波形与供电电压同相位，来保证系统以高功率因数运行。问题：谐波、无功，不平衡负荷电流等供电质量(qualityofsupply）——包括技术含义和非技术含义两部分：技术含义包括电压质量和供电可靠性；非技术含义是指服务质量（qualityofservice）包括供电企业对用户投诉与抱怨的反应速度和电力价格等用电质量（qualityofconsum

3、ption）——包括电流质量和非技术含义，如用户是否按时、如数缴纳电费等，它反映供、用双方相互作用影响中用电方的责任和义务9.1.2电能质量问题的分类及其危害危害电能质量问题谐振引起设备烧毁干扰通讯产生振动与噪声电气设备过热绝缘老化9.1.4电能质量指标电磁瞬态,短期电压变动,长期电压变动，电压不平衡，波形失真，电压波动，频率偏差9.1.3电能质量调节的必要性用户精密仪器、自动控制设备、计算机系统等要求供电公司的经济利益低频传导现象高频传导现象——谐波、间谐波——感应连续波电压与电流——信号电压——单

4、项瞬态——电压波动——振荡瞬态——电压跌落与短时瞬态高频辐射现象——电压不平衡——磁场——电网频率变化——电场——低频感应电压——电磁场（连续波、瞬态）——交流网络中的直流低频辐射现象静电放电现象——磁场——电场9.2.瞬时无功功率的基本概念9.2.1传统的无功定义正弦电路：有功功率定义：平均功率无功功率定义：9.2.瞬时无功功率的基本概念9.2.2无功理论的研究与发展对于单相电路或三相对称正弦电路，传统的概念明确。但当电压或电流中含有谐波，或三相电路不平衡时，功率现象比较复杂，传统的概念无法正确地对其进行解释和

5、描述。需要建立包含畸变和不平衡现象的完善的功率理论。对新提出的功率定义和理论的要求：（1）物理意义明确（2）利于对谐波源和无功功率的辨识和分析，利于对谐波和无功功率流动的理解（3）利于对谐波和无功功率的补偿和抑制，为其提理论指导9.2.瞬时无功功率的基本概念9.2.3瞬时无功功率理论——赤木泰文(H.Akagi)提出，解决了谐波和无功功率的瞬时检测和不用储能元件实现谐波和无功补偿问题。但其物理意义较为模糊，与传统理论的关系不够明确。三相电路瞬时功率定义基于瞬时无功理论的谐波实时检测9.3.动态无功补偿动态无功补偿

6、的功能功率因数校正改善电压调整提高稳定性、阻尼振荡降低过电压减少电压闪烁阻尼次同步谐振减少电压、电流的不平衡动态无功补偿功能9.3.1基本补偿原理以改善电压调整为例说明：系统图：系统电压与无功关系曲线：9.3.2典型补偿设备简介晶闸管控制电抗器(TCR)各部分无功之间关系若功率因数为0.9，则组成：TCR—起稳定器的作用滤波器组—提供基波无功并吸收谐波调节控制单元—检测、改变晶闸管的触发角9.3.2典型补偿设备简介TCR的u-i特性9.3.2典型补偿设备简介静止无功发生器（SVG）—采用全控开关器件组成的自换相变

7、流器辅之以小容量储能元件所构成原理结构图控制系统9.4.有源滤波器（APF)9.4.1基本原理基于PWM变流器的电力有源滤波器。并联于系统的APF可以等效为一谐波电流源，串联于系统的APF可以等效为一谐波电压源，它们分别代替电网电源向负荷提供谐波电流或电压补偿，从而保证电网电流或电压不含谐波，起到改善供电质量的作用。9.4.2系统结构并联型串联型9.4.有源滤波器（APF)9.4.3控制系统补偿效果9.5.不间断电源（UPS)9.5.1原理结构包括：整流回路、逆变回路、充电回路、DC/DC升压隔离回路9.5.不间

8、断电源（UPS)9.5.2控制方式模拟控制——半模拟和半数字控制——全DSP控制9.5.不间断电源（UPS)9.5.3接线方式互动热备份式、主从热备份式、冗余并联式等9.6.统一电能质量调节系统（UPLC)电能质量调节器的起源1971，最早提出有源补偿概念，采用线性放大方法获得补偿电流；1976，提出采用PWM控制变流器构成有源滤波器1996，提出基于PWM的串/并联构成