第10章电力电子开关型电力补偿控制器.ppt

电力电子学 —— 电力电子变换和控制技术（第二版） 第 10 章 电力电子开关型电力补偿、控 制器 10 电力电子开关型电力补偿、控制器 10.0 概述 10.1 晶闸管开关型并联电抗补偿控制器 10.2 晶闸管开关型串联电抗补偿器 10.3 PWM 开关型并联无功功率发生器 STATCOM 10.4 谐波电流补偿器 HCC （或并联型电力有源滤波器 PAPF ） 10.5 谐波电压补偿器 HVC （或串联型电力有源滤波器 SAPF ） 10.6 PWM 开关型串联同步电压补偿器 SSSC *10.7 统一潮流控制器 UPFC *10.8 超导磁体储能系统 SMES 10.9 小结 10.0 概述 电力半导体开关器件所构成的电力电子开关电路有两类 应用： 1. 电力电子变换电源。 实现电力变换。 2. 电力电子补偿、控制器。 输出可控的电压串联在线路上，补偿控制线路电压。 输出可控的电流并联在电网上，补偿控制线路电流。 串联在线路上补偿控制线路等效阻抗。 并联在电网上补偿控制电网等效负载阻抗。 10.0 概述（续） 分类： 按电力补偿控制器中所用开关器件及其控制方式的不同， 可以分为： 晶闸管相控型电力补偿控制器。 全控开关器件高频 PWM 补偿控制器。 优点： 使电力系统的有功、无功功率潮流优化，平衡电力系统的 有功、无功功率，抑制功率振荡，可以改善电力系统的供 电质量和运行特性，可以提高运行的经济性和可靠性，提 高电力设备（发电机、变压器、输配电线路）的利用率， 减少备用电力设备。 10.1 晶闸管开关型并联电抗补偿控制器 10.1.1 晶闸管投、切并联电容器 TSC （ Thyristor Switched Capacitors) 10.1.2 晶闸管相控并联电抗器 TCR 10.1.1 晶闸管投、切并联电容器 TSC 图 10.1 晶闸管投切电容器 TSC ) 1 10 ( 2 sin sin 2 / 2 2 2 ? ? ? ? ? ? fV I C I I fCV X V I Q C C ? ? ? ? 投、切并联电容： 减少线路及发电机、变压器无功功率， 提高其有功功率极限，减少 ΔP ，补偿感性负载压降。 缺点：只能电压过零投、切，不能相控。 10.1.2 晶闸管相控并联电抗器 TCR ? 在 ωt=α 时开通 T 1 ? 在 ωt=π+α 时开通 T2 2 2 ( ) [cos cos ] ,(10 6) ; 2 , ( ) m V i t t t i t i L ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 在 ωt=π 时 ? 在 ωt=2π 时 10.1.2 晶闸管相控并联电抗器 TCR （续 1 ） ? 电流 i (t) 负半波： 2 2 2 2 ( ) [cos cos ] (10 6), (1 cos ) (10 5) m V V i t t i L L ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 作傅立叶分析 , 基波有效值 2 1 sin 2 2( ) (10 8) V I L ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 电感 L 的等效基波电抗为 2 1 1 (10 10) sin 2 2( ) V X L I ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ， i (t) 比 v 落后 90 ，电流为正弦波 90 ? ? ; L X L ? ? 180 , ? ? 0 L X ? ? 电流 i (t) 正半波： 2 2 ( ) [cos cos ] (10 4) V i t t L ? ? ? ? ? ? 10.1.2 晶闸管相控并联电抗器 TCR （续 2 ） ? α=90 °时 i (t) 为完整的正弦波： α=ωt 从 90 °再提前发触发脉冲时，由于 i (t) 还是负值， T2 仍在导通不能开通 T1 ，待到 ωt= 90 °时， i T2=0 才能开通 T1 ，所以波形与 α=90 °相同； α 调控范围 90 ° ~180 ° ? TSC 与 TCR 联合工作，可连续改变等效并联电抗的大小和 性质，使无功电流的补偿恰如其分。 10.2 晶闸管开关型串联电抗补偿器 10.2.1 晶闸管控制的串联电容补偿器 TCSC 10.2.2 可关断晶闸管