华北水利水电大学研究生论文答辩
61页1、EPWM斩控式无功补偿装置的研究,研 究 生:曾 浩 指导教师:侯树文 副教授 专业名称:水 利 水 电 工 程,论 文 整 体 思 路,本文分析研究了无功补偿的原理,介绍了国内外无功补偿的现状与发展趋势,并根据现有无功补偿装置的优缺点,给出了一种新型无功补偿装置EPWM斩控式无功补偿装置。EPWM斩控式无功补偿装置应用静止无功补偿器原理,使用新型电力电子器件IGBT组成的斩控调压电路搭建了无功补偿装置的主电路,利用等脉宽调制技术来控制IGBT的导通和关断,使用AT89C51单片机系统和8253计数器对电网无功功率进行实时监测,并根据单片机系统的自寻优无功补偿算法对电力系统进行合理的动态无功补偿。文中根据搭建出的电路结构,对EPWM斩控式无功补偿装置的原理进行了分析和计算,在MATLAB中的Simulink平台下对它的主电路搭建了模型并进行了相应的模拟仿真。仿真结果表明EPWM斩控式无功补偿装置操作方便、响应速度快,谐波量小易消除,满足系统无功补偿动态的要求。,论文结构,自寻优控制系统的软件实现,5,EPWM斩控式无功补偿装置的研究,3,EPWM斩控式无功补偿装置硬件电路,6,绪论,1
2、,2,现有无功补偿装置的研究,3,4,5,EPWM斩控式无功补偿装置的MATLAB仿真,结论与展望,6,7,绪论,1,本课题的研究背景及意义 无功补偿的基本原理 无功补偿技术的研究现状 当前无功补偿技术的不足无功补偿的技术要求 无功补偿的发展趋势 本文研究目的和主要工作,本课题的研究背景及意义电力系统传统上可以分为发电、输电、配电和用电四大部分。发电系统输出的电能通过输电系统后,经过配电系统给各级用户使用。电网中数量巨大的变压器、配电线路和感性负载等无功负荷每时每刻都要消耗大量无功功率,无功功率传输会导致电网线路损耗增加,使电网电压和用户端电压下降,严重影响系统供电质量,对电网的发电、输电和配电三大系统都会产生不良影响,影响整个电网系统的稳定性和经济性。此外,电网在传输电能过程中,特别是在中低压配电网和感性负载中产生的无功损耗造成了电能的巨大浪费,大大降低了电能的利用率,所以有必要采取有效的措施减小配电网和感性负载的无功损耗,其中比较有效的措施是在电网中加入无功补偿装置。,绪论,1,无功补偿装置可以有效提高电能质量和电能利用率,节约电能成本,在电力系统规划运行中有着举足轻重的地位。合理
3、的无功补偿,可以最大限度的减小电网中电能的损耗,最大程度的提高电能质量,有效地维持系统的电压水平,提高系统的电压稳定性;反之,如果选择不合适的无功补偿或无功补偿使用不当,就可能会造成电力系统电压闪变、电网稳定性下降、电能利用率降低、电网谐波增大等很多不良后果。因此,研究合适的无功补偿装置对电网进行无功补偿,有着重大实际意义。,绪论,1,无功补偿的基本原理 电网输出功率包括有功功率和无功功率两部分。有功功率是指直接消耗的电能或转换为其他形式的能并利用其作功的电能,无功功率指的是可以和其他形式的能相互转化但不能利用其作功的这部分电能。无功功率在电路中传输会加重电气线路和变压器负担,增加线路损耗,降低电能利用率,所以需要减小线路中的无功功率。 在电路中并联电容器,就可以提高电网功率因数,减小线路中的无功功率。当电路中并联的电容产生的电流能有效地减小负载的无功电流,就减小了无功功率的传输,这种在电路中安装补偿电容器用来减少无功功率的方式就叫做无功补偿。,绪论,1,绪论,1,无功补偿技术的研究现状 电网中无功补偿装置方式按照不同安装位置可分为集中补偿、分组补偿及就地补偿。目前配电网中装设的无功补
4、偿装置主要有同步调相机、并联电容器、静止无功补偿器(Static Var Compensator-SVC)和静止无功发生器(Static Var Generator-SVG)等。基于综合性考虑电气性能和经济性的原则,静止无功补偿器和静止无功发生器目前的使用范围越来越广,而且在无功补偿控制中的地位也越来越重要。,当前无功补偿技术的不足国内现有无功补偿装置的功率因数检测大多数采用独立电路对每一相的电压和电流(或三相中的两相电压和剩下的一相电流)进行过零点检测,然后根据相电压和电流过零点的时间差来计算出其相角差,再得到功率因数值,最后把测量出的功率因数的值作为补偿电容投切的判据。这种检测方法设计简单,而且控制起来方便,但是它也存在着以下缺点:(1) 精度不高。(2) 三相负载不平衡时会出现无功过补偿或无功欠补偿的情况。(3) 在轻负载时容易出现补偿电容器投切振荡。(4) 电网谐波较大时,补偿电容器容易损坏。(5) 无功补偿投切瞬间产生很大的冲击电流,降低电网稳定性。,绪论,1,无功补偿的技术要求随着电力系统的快速发展及日益严格的无功要求,无功补偿的发展技术要求如下: (1) 无功补偿装置和配
5、电线路综合测试仪器一体化,以适应城市电网改造,实现电网的实时监控。(2) 实时准确地测量系统无功参数,并根据无功参数快速准确投切补偿电容器,提高系统动态稳定性,以适应无功负荷不太稳定的电力系统。(3) 减小甚至消除无功补偿过程中产生的谐波。研发兼有无功补偿和滤波器双重功能的无功补偿装置,将成为电网无功补偿的研究趋向,成为稳定电网功率因数、稳定电网电压、抑制系统谐波、提高电能质量的有效手段。,绪论,1,无功补偿的发展趋势根据无功补偿技术的要求,无功补偿发展的趋势有:无涌流电容投切器,电力有源滤波器,综合潮流控制器等。其中,无涌流电容投切器的研究积累的经验最深厚,也是目前无功补偿技术领域的研究重点。对于无功补偿技术的发展,还要在快速准确检测无功信号、优化精简主电路、实时保护电力系统、抑制谐波和优化算法上下很大功夫。在未来,无功补偿技术将更加经济有效,更加准确迅速。,绪论,1,本文研究目的和主要工作(1)介绍无功补偿控制技术的背景和现状及无功补偿的发展趋势。(2) 对现有的无功补偿装置进行研究分析,发现现有无功补偿技术中的优缺点。(3) 提出一种新的无功补偿装置EPWM斩控式无功补偿装置。(
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