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电能质量分析与控制7电能质量控制技术
11.08.2020
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7电能质量控制技术
1、静态无功补偿器(SVC)
最常用SVC的基本元件为晶闸管控制的电抗器 TCR和晶闸管投切的电容器TSC。
为了降低SVC的造价,大多数SVC 通过降压变压器接入系统。由于阀 的控制作用,SVC将产生谐波电流, 为降低谐波污染,SVC中还要有滤 波器。
3、功率因数及波形校正技术
➢
电流连续导通模式(CCM)
控制电流跟踪电压波形,使功率因数接近1
➢
不连续导通模式(DCM)
采用高频开关器件控制电流
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三、交流滤波器
利用电容与电感形成无源滤波器,能够有效滤除某次或某些次的谐
波。理论上讲,当某次谐波滤波器调谐到该频率时,滤波器所呈现 的阻抗为零,可全部吸收该次谐波。
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二、供电能力的提高
1.
为大容量波动性负载架设专用线路,一般将大容量波 动性负荷用户接到较高电压等级的供电系统。
2.
采用母线分段或多设配电站的方法将波动性负荷与一 般负荷适度隔离。
3.
对于易受扰动的灵敏负荷,在其附近安装一台电源设 备。
4. 三、补偿措施的采用
无功功率的不平衡是电压波动与闪变的主要原因。因 而,具有快速无功功率补偿控制功能的装置能够对电 压波动和闪变起到很好的抑制作用。
1、单调谐滤波器
单调谐滤波器通常以需消除的h次谐波频率为出发点进行设计。设
基波频率为f1,谐振频率为:
X L hh1LhX LX C hh1 1CX h C
f
hf1
2
1 LC品质因数 Q 来自L C/R
一般取30~60.
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2.双调谐滤波器
双调谐滤波器是调谐到两个串联
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二、整流设备与谐波控制
1、增加整流装置的脉动数
整流装置产生的特征谐波电流次数: h=kp±1 (k=1,2,…) p脉动数
当脉动数增多时,次数较低、幅度较大的 谐波得到消除,谐波源产生的谐波电流将 减小。
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2、PWM整流器
ip(t)iq1(t) ih(t)
滤波器提供的补偿电流
h
滤除谐波
if (t) ih(t)
h
无功补偿+滤除谐波
if (t) iq(t)
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特点: 补偿快、动态性能好、性能稳定、体积小、可补偿所 有谐波。
例:
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7.3电压波动与闪变的抑制技术
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电力电子器件: 正在向高耐压、大电流、低损耗及高频化方向发展
储能: 铅酸电池、NaS电池、飞轮储能、超级电容、超导储能
信息处理: 检测、控制、通讯、数据共享
本章主要内容:
现代电能质量控制技术:谐波的抑制、电压波动与闪变的控制、 电压暂降与短时中断的缓解
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四、有源电力滤波器
有源电力滤波器采用与交流滤波器完全不同的原理,通过产生与补偿谐
波形状一致、相位相反的电流,来抵消非线性负荷产生的谐波电流,以 使谐波不流入公共供电回路。 即:负荷需要的谐波由补偿装置提供,系 统只提供基波电流,达到消除谐波的目的。
负荷电流 i(t)ip(t)iq(t)
电压波动与闪变通常由波动性或冲击性负荷造成,波动
与闪变的程度与供电系统短路容量的大小、供电网络的 结构以及负荷的用电特性等有关
一、用电设备特性的改善
1、异步电动机启动方式的改善 降压启动、自藕变压器启动、串接变阻器启动、软
启动、采用变频调速装置
2、电弧炉特性的改善 装设电抗器对冲击电流进行限制
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谐振频率的滤波器 串联回路调谐频率:
01
1 L1C 1
并联回路调谐频率:
02
1 L2C2
L2/C2RL2 L2/C2RC2
1 L2C2
一般取串、并调谐频率相等
0102 0
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双调谐滤波器的无功补偿 在工频频率点,串联回路呈容性,并联回路呈感性,无功由串联回 路电容实现,忽略并联回路的感性影响,有:
Z
1
1C1
1L1
1
1C1
(112L1C1)
1
1C1
[1(0
h0
)2
1
02
]
1
1C1
(h02h02 1)
特点:
两个串联谐振点,1个并联谐振点 构成复杂、调谐困难
无功补偿值:Q U 2 / Z U 21C1h02 /(h02 1) 等效补偿电容 C=C1 (h02 1) / h02
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3、二阶减幅滤波器
二阶减幅滤波器是在实际工程中应用最广泛的高通滤波器,用于吸 收某次及以上的各次谐波
截止频率
f0
1 2 RC
结构参数:
m
L R 2C
品质因数: QR/
L C
滤波器工程设计原则:
1 m
一般取0.7~1.4
➢ 滤除谐波
➢ 无功补偿的要求
➢ 由于系统阻抗往往呈现为感性,为防止对调谐点谐波电流的放大, 单调谐滤波器的调谐次数应偏离所要滤除的主要谐波的次数。一般 情况下,可选取调谐次数为所要滤除的主要谐波的次数的 0.96~0.98倍。
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7.2电力谐波抑制技术
一、电源设备与谐波控制
➢ 发电机
1. 在三相发电机中,采用星形连接,线电动势中不出现3次及倍数次谐 波电动势。
2. 凸极同步发电机采用适当的极靴宽度和不均匀的气隙长度,使气隙磁 场的波形尽可能接近正弦分布。
3. 采用短距绕组 4. 绕组的分布等
采用以上措施后,发电机的谐波电动势畸变率小于1(近似理想正 弦波) ➢ 变压器 通过其绕组的巧妙连接,可有效减少某些次数的谐波。如三角形 连接的变压器可有效消除3次及其倍数次谐波。 ➢ 电容器的合理配置(避免谐振、放大)
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7.1 概述
“控制”——控制、抑制、缓解、减缓、消除 传统电能质量:
电压偏差的调整—无功补偿来支撑电压的稳定 频率偏差的调整—有功的调整(电厂) 三相不平衡的补偿 —补偿、合理分配单相负荷 现代电能质量: 谐波的抑制 电压波动与闪变的控制 电压暂降与短时间中断的缓解
现代电能质量的特点是变化快, 传统的方法是很难进行实时的 补偿或控制,因此现代电能质量控制技术是基于电力电子技术、 蓄能技术、信息处理技术发展起来的。