upc柔性电力技术(电力电子技术在电力系统中的应用)课件第五章
合集下载
电力电子技术(完整幻灯片PPT
1-3
2.1.1 电力电子器件的概念和特征
电力电子器件的损耗 通态损耗
主要损耗 断态损耗 开关损耗
开通损耗 关断损耗
通态损耗是器件功率损耗的主要成因。
器件开关频率较高时，开关损耗可能成为器件功率损 耗的主要因素。
1-4
2.1.2 应用电力电子器件系统组成
电力电子系统：由控制电路、驱动电路、保护电路
恢复特性的软度：下降时间与
延复迟系时数间，用的S比r表值示tf。/td，或称恢uFFra bibliotek2V0
b) tfr
t
图2-6 电力二极管的动态过程波形
a) 正向偏置转换为反向偏置
b) 零偏置转换为正向偏置
1-17
2.2.2 电力二极管的基本特性
关断过程
IF
diF
dt
trr
须经过一段短暂的时间才能重新获 UF
td
A
G
KK
A A
G
G
P1 N1 P2 N2
J1 J2 J3
K
K G
A
a)
b)
c)
图2-7 晶闸管的外形、结构和电气图形符号
a) 外形 b) 结构 c) 电气图形符号
外形有螺栓型和平板型两种封装。
四层三结三极。
螺栓型封装，通常螺栓是其阳极，能与散热器紧 密联接且安装方便。
平板型晶闸管可由两个散热器将其夹在中间。
电力电子技术(完整幻灯片 PPT
本课件PPT仅供大家学习使用 学习完请自行删除，谢谢！ 本课件PPT仅供大家学习使用 学习完请自行删除，谢谢！ 本课件PPT仅供大家学习使用 学习完请自行删除，谢谢！ 本课件PPT仅供大家学习使用 学习完请自行删除，谢谢！
2.1.1 电力电子器件的概念和特征
电力电子器件的损耗 通态损耗
主要损耗 断态损耗 开关损耗
开通损耗 关断损耗
通态损耗是器件功率损耗的主要成因。
器件开关频率较高时，开关损耗可能成为器件功率损 耗的主要因素。
1-4
2.1.2 应用电力电子器件系统组成
电力电子系统：由控制电路、驱动电路、保护电路
恢复特性的软度：下降时间与
延复迟系时数间，用的S比r表值示tf。/td，或称恢uFFra bibliotek2V0
b) tfr
t
图2-6 电力二极管的动态过程波形
a) 正向偏置转换为反向偏置
b) 零偏置转换为正向偏置
1-17
2.2.2 电力二极管的基本特性
关断过程
IF
diF
dt
trr
须经过一段短暂的时间才能重新获 UF
td
A
G
KK
A A
G
G
P1 N1 P2 N2
J1 J2 J3
K
K G
A
a)
b)
c)
图2-7 晶闸管的外形、结构和电气图形符号
a) 外形 b) 结构 c) 电气图形符号
外形有螺栓型和平板型两种封装。
四层三结三极。
螺栓型封装，通常螺栓是其阳极，能与散热器紧 密联接且安装方便。
平板型晶闸管可由两个散热器将其夹在中间。
电力电子技术(完整幻灯片 PPT
本课件PPT仅供大家学习使用 学习完请自行删除，谢谢！ 本课件PPT仅供大家学习使用 学习完请自行删除，谢谢！ 本课件PPT仅供大家学习使用 学习完请自行删除，谢谢！ 本课件PPT仅供大家学习使用 学习完请自行删除，谢谢！
电力电子技术在电力系统中的应用
电力电子技术在电力系统中的应用摘要：在社会经济快速发展的今天，电力电子技术是我国电力行业经济效益的重要影响因素。
为此，文章概述了电力电子技术的发展，分析了电力电子技术在电力系统中的作用，提出电力电子技术在电力系统中的应用存在的问题，并从电力系统节能、输电环节、发电环节等方面探讨电力电子技术在电力系统中的具体应用，希望可以为电力系统的可持续发展起到良好的推动作用。
关键词：电力电子技术；电力系统；电力电子器件1电力电子技术概述电力电子技术诞生于20世纪50年代，晶闸管的问世代表了电力电子技术的诞生。
电力电子技术是电力系统中一种重要的传动技术，以晶闸管技术为基础，可以开发得到可控硅整流装置。
可控硅整流装置的问世，表明电力电子技术取得了大的进步，标志着电能的变换和控制进人变流器控制时代。
由此可见，可控硅整流装置是电力电子技术的主要标志。
2电力电子技术及电力电子器件的发展历程(1)第一代电力电子器件。
自从开始应用电力电子技术，电力系统和电力电子器件取得了良好的发展，电力二极管和晶闸管是第一代电力电子器件的主要代表。
晶闸管具有耗能低与体积小的特点，可以取代原有电力系统中的老式汞弧整流器，推动电力电子技术的可持续发展；电力二极管可以提高电路的性能，有利于降低电路损耗、提高电源使用率。
(2)第二代电力电子器件。
随着电力电子技术的发展，电力电子器件得到了发展，如整流二极管的多样化。
20世纪70年代，第二代电力电子器件诞生，其主要特点为可以自动关断。
第二代电力电子器件显著提升了开关速度，被应用在开关频率较高的电路.(3)第三代电力电子器件。
20世纪90年代，产生了第三代电力电子器件，其体积更小、结构更紧凑。
此外，还出现了将几种电力器件结合的电子模块，推动了电力电子器件的发展。
在此之后，研究人员以集成模块为基础，将用于电力技术的多种电力器件结合,得到了集成电路。
集成电路的产生标志着我国电力电子技术已经进人智能化与集成化的阶段。
中国石油大学柔性电力技术(电力电子技术在电力系统中应用)课件第一章
变压器的有载调压开关可具有调节高压线路无功潮流的作用。
(3）架空输电线路 4个参数： 由导体电阻率引起的串联电阻R， 由相与地之间漏电流引起的并联电导G， 由导体周围磁场引起的串联电感L，
由导体之间的电场引起的并联电容C。
线路的功率传输特性
（只考虑在功率传输分析中起主导作用的电感参数）
可控性好、高效节能的用电系统：
用电设备控制特性的需求 节能与环保的需求
现代社会对电力需求的新特点
控制灵活、形式多样的发电系统： 出力动态调节的需求 分布式发电技术的发展 潮流可控、安全稳定的输电系统: 电力市场发展的需求 远距离、大功率、高电压电能传输的需求 模式多样、质量可控的配电系统： 分布电源技术发展与应用的需求 动态电能质量控制的需求 可控性好、高效节能的用电系统： 用电设备控制特性的需求 节能与环保的需求
1.2 电力系统柔性化的必要性
现代社会对电力需求的新特点
控制灵活、形式多样的发电系统：
出力动态调节的需求 分布式发电技术的发展
潮流可控、安全稳定的输电系统:
电力市场发展的需求 远距离、大功率、高电压电能传输的需求
模式多样、质量可控的配电系统：
分布电源技术发展与应用的需求 动态电能质量控制的需求
课程内容
第一章 电力系统的柔性化技术 第二章 电力变换电路与控制 第三章 发电领域的电力电子技术 第四章 直流输电技术 第五章 输电系统柔性并联补偿 第六章 输电系统柔性串联及混合补偿 第七章 柔性化用电与负荷特性
第一章 电力系统的柔性化技术
第一节：传统电力系统的构成与特点
5）统一潮流控制器 （UPFC-Uniform Power Flow Controller） • 统一潮流控制器是并联补偿和串联补偿的结合。并 联部分通常由不控或半控器件构成，串联部分则由 全控器件构建。通过在交流输电线路中注入大小与 相位都可控的等效电源，改变电网的潮流分布。
《电力电子技术》电子课件(高职高专第5版) 5.1 交流调压电路
一些； 4） 角相同时，随着阻抗角的增大，谐波含量有所
减少；
5.1.2 三相交流调压电路
1、三相四线制调压电路特点：
1）相当于三个独立的单相交流调压 电路组合而成的；
2）存在中性线，但是3次谐波在中 线中的电流大，故中线的导线截面要求 与相线一致；
3）晶闸管的门极触发脉冲信号，同 相间两管的触发脉冲要互差180°。
)e tan
]dt
IT
1
(
2U
) 2 [s in(t
)
sin(
t
)e tan
]2
dt
2 Z
U sin cos(2 )
Z
cos
(5.1.9) (5.1.10)
(5.1.11)
IO 2IT
(5.1.12)
5.1.1 单相交流调压电路
调压电路在不同α时的工作情况
2、α =ф
由
式中 n=1为基波，n=3,5,7,…为奇次谐波。随着谐波次数n的增加，谐 波含量减少。
5.1.1 单相交流调压电路
2、阻感性负载 （R-L负载）
单相交流电压器带阻感负载时， 工作情况同可控整流电路带电感负 载相似；
当电源电压反向过零时，负载 电感产生感应电动势阻止电流的变 化，故电流不能立即为零；
1、α>ф，导通角θ≺1800，正负半波电流断续。α愈大，θ愈小， 波形断续愈严重。
负载电压的有效值UO、晶闸管电流平均值IdT、电流有效值IT以及负 载电流有效值IO分别为：
U 0
1
(
2U
sint)2 dt U
sin2 sin2( )
I dT
1 2
[sin(t
)
sin(
减少；
5.1.2 三相交流调压电路
1、三相四线制调压电路特点：
1）相当于三个独立的单相交流调压 电路组合而成的；
2）存在中性线，但是3次谐波在中 线中的电流大，故中线的导线截面要求 与相线一致；
3）晶闸管的门极触发脉冲信号，同 相间两管的触发脉冲要互差180°。
)e tan
]dt
IT
1
(
2U
) 2 [s in(t
)
sin(
t
)e tan
]2
dt
2 Z
U sin cos(2 )
Z
cos
(5.1.9) (5.1.10)
(5.1.11)
IO 2IT
(5.1.12)
5.1.1 单相交流调压电路
调压电路在不同α时的工作情况
2、α =ф
由
式中 n=1为基波，n=3,5,7,…为奇次谐波。随着谐波次数n的增加，谐 波含量减少。
5.1.1 单相交流调压电路
2、阻感性负载 （R-L负载）
单相交流电压器带阻感负载时， 工作情况同可控整流电路带电感负 载相似；
当电源电压反向过零时，负载 电感产生感应电动势阻止电流的变 化，故电流不能立即为零；
1、α>ф，导通角θ≺1800，正负半波电流断续。α愈大，θ愈小， 波形断续愈严重。
负载电压的有效值UO、晶闸管电流平均值IdT、电流有效值IT以及负 载电流有效值IO分别为：
U 0
1
(
2U
sint)2 dt U
sin2 sin2( )
I dT
1 2
[sin(t
)
sin(
电力电子技术在电力系统中的应用
有源电压电流补偿装臵
•PWM开关型并联无功功率发生器（STATCOM) 功用：先进的（或高级的）静止型无功功率发生器ASVG。 也被称为静止同步补偿器STATCOM,又称为静止调相器。
装臵图
电感上电流
V V V V V V i S i S S i I j j jX L XL XL
补偿原理
装臵图
阻抗补偿装臵
设计公式：
Pe V2Icos Pmax sin
发电机功角特性导电
Pmax
V1V2 XG XT XL
极限最大功率
阻抗补偿装臵
•晶闸管控制串联电容器(TCSC)
功用：输电线路的电感越大，其传输功率极限值越小，在 输电线电路中串联介入电容器可以补偿线路电感，提高输 电线的输电能力改善系统稳定性。为了改变等效串联电容 的大小，可将一定容量的电容C与一个晶闸管控制的电感L 相并联，再共同串联在线路上。
结语
引入大功率半导体开关型电力变换器、补偿器、控制 器以后，原有电力系统的结构将发生重大变化。无论是发 电、输配电和电力应用都将获得更好的技术经济效益、更 高的安全可靠性、更灵活有效的控制特性和更优良的供电 质量。随着现代电力电子技术的不断发展和电力电子技术 在电力系统领域中的广泛应用，传统的电力系统将成为一 个其运行更加安全、可靠、经济、控制灵活的柔性电力系 统，传统的电力技术将发生革命性的变革。
T1导电
i(t)
2V 2 (cos cost ) L
V2 L I1 sin 2 2( )
T2导电
X 1
等效基波电抗
阻抗补偿装臵
带TPCI及TSC的电力系统
阻抗补偿装臵
•晶闸管投切电阻(TSR) 功用：防止故障时发电机功率不平衡所引起的矢步，应在 原动机功率调节作用尚未动作之前增加发电机的输出功率。 通过晶闸管接入一个制动（负载）电阻R。以增大发电机 的输出功率使发电机转子受到附加的制动力矩，防止电动 机失步。
《电力电子技术 》课件
电机控制
电机控制是指通过电力电子技术实现对电机速度 、方向和位置的精确控制。
电机控制广泛应用于工业自动化、交通运输、家 用电器等领域，如变频空调、电动汽车等。
电机控制有助于提高能源利用效率，降低能耗， 实现更智能化的生产和制造。
新能源发电系统
新能源发电系统是指利用可再生能源进行发电 的系统，如太阳能、风能等。
、更高可靠性和更小体积的方向发展。
系统集成和智能化的发展
系统集成
随着电力电子系统规模的不断扩大，系统集成成为了一个重要的研究方向，通过将多个电力电子模块集成在一个系统 中，可以实现更高的功率密度和更小的体积。
智能化
智能化是电力电子技术的另一个重要发展方向，通过引入人工智能和机器学习等技术，可以实现电力电子系统的自适 应控制和智能管理，提高系统的稳定性和可靠性。
针对高效能转换的挑战，需要不断研 究和开发新的电力电子器件、电路拓 扑和控制策略，以实现更高的转换效 率和更低的能耗。
技术瓶颈
目前电力电子技术面临的主要挑战是 如何进一步提高转换效率，降低能耗 ，以满足不断增长的高效能转换需求 。
新材料和新技术的发展
01
新材料的应用
随着新材料技术的不断发展，新型半导体材料如碳化硅（SiC）和氮化
电力电子技术的应用实例
不间断电源（UPS）
不间断电源（UPS）是一种能够提供持续电力供应的电源设备，主要用于保护重要 设备和数据免受电力中断的影响。
UPS通过使用电力电子转换技术，将电池或其他形式的储能装置与电网连接，确保 在电网故障或停电时，能够继续为设备提供稳定的电力。
UPS在医疗、金融、通信等领域有广泛应用，对于保证关键设备和服务的正常运行 至关重要。
详细描述
《电力电子技术》电子课件(高职高专第5版) 5.4 交-交变频电路
图5.4.3交－交变频电路的波形图（a变化）
5.4.1 单相输出交－交变频电路
2、变频电路的工作过程（电感性负载）
图5.4.4 交-交变频电路电感性负载时的输出电压和电流波形
对于电感性负载，输出电压超前电流。一个周期可以分为六个阶段 第一阶段：输出电压过零， u0为正，i0<0，反组整流器工作在有源 逆变状态，正组整流器被封锁；
5.4.1 单相输出交－交变频电路
2、变频电路的工作过程（电感性负载）
图5.4.4 交-交变频电路电感性负载时的输出电压和电流波形
第二阶段：电流过零。为无环流死区；
第三阶段：i0>0，u0>0。正组整流器工作在整流状态，反组整流器
被封锁。
5.4.1 单相输出交－交变频电路
2、变频电路的工作过程（电感性负载）
◆以低于电源的频率切换正反组整流器 的工作状态,在负载端就可获得交变的输出 电压；（如图5.4.2 ）
◆晶闸管的开通与关断必须采用无环流 控制方式，防止两组晶闸管桥同时导通；
图5.4.2 单相交流输入时交－ 交变频电路的波形图
5.4.1 单相输出交－交变频电路
电路控制特点：
（1）一个周期内控制角a固定不变时，输出电压为含有大量的谐波矩
电源进线通过进线电抗器 接在公共的交流母线上。
电源进线端公用,故三相单 相变频电路的输出端必须隔离， 为此，交流电动机的三个绕组 必须拆开，同时引出六根线。
主要用于中等容量的交流 调速系统。
图5.4.7公共交流母线进线方式的
三相交－交变频电路原理图
5.4.2 三相输出交－交变频电路
2、输出星形联结方式
5.4.2 三相输出交－交变频电路
交－交变频器主要用于交流调速系统中， 实 际使用的主要是三相交－交变频器。
5.4.1 单相输出交－交变频电路
2、变频电路的工作过程（电感性负载）
图5.4.4 交-交变频电路电感性负载时的输出电压和电流波形
对于电感性负载，输出电压超前电流。一个周期可以分为六个阶段 第一阶段：输出电压过零， u0为正，i0<0，反组整流器工作在有源 逆变状态，正组整流器被封锁；
5.4.1 单相输出交－交变频电路
2、变频电路的工作过程（电感性负载）
图5.4.4 交-交变频电路电感性负载时的输出电压和电流波形
第二阶段：电流过零。为无环流死区；
第三阶段：i0>0，u0>0。正组整流器工作在整流状态，反组整流器
被封锁。
5.4.1 单相输出交－交变频电路
2、变频电路的工作过程（电感性负载）
◆以低于电源的频率切换正反组整流器 的工作状态,在负载端就可获得交变的输出 电压；（如图5.4.2 ）
◆晶闸管的开通与关断必须采用无环流 控制方式，防止两组晶闸管桥同时导通；
图5.4.2 单相交流输入时交－ 交变频电路的波形图
5.4.1 单相输出交－交变频电路
电路控制特点：
（1）一个周期内控制角a固定不变时，输出电压为含有大量的谐波矩
电源进线通过进线电抗器 接在公共的交流母线上。
电源进线端公用,故三相单 相变频电路的输出端必须隔离， 为此，交流电动机的三个绕组 必须拆开，同时引出六根线。
主要用于中等容量的交流 调速系统。
图5.4.7公共交流母线进线方式的
三相交－交变频电路原理图
5.4.2 三相输出交－交变频电路
2、输出星形联结方式
5.4.2 三相输出交－交变频电路
交－交变频器主要用于交流调速系统中， 实 际使用的主要是三相交－交变频器。
电力电子技术--电力电子技术概述及其在智能电网中的应用简介 ppt课件
之后，研究机构、信息服务商和设备制造商与电力 企业合作，纷纷推出自己的智能电网方案和实践
奥巴马将智能电网提升为美国国家 战略
年份
ppt课件
26
国外智能电网研究概况
欧洲智能电网发展里程碑
成立“智能电网(SmartGrids)欧洲技术论坛”
提出智能电网愿景，制定（1）《欧洲未来电网的 远景和策略》（2）《战略性研究议程》《战略部 署文件》报告
2）交通运输
ppt课件
18
3 电力电子技术的应用
3）电力系统
柔性交流输电FACTS
高压直流装置HVDC
ppt课件
SVC
19
3 电力电子技术的应用
4）电子装置用电源
电子装置
程控交换机
ppt课件
微型计算机
20
3 电力电子技术的应用
5）家用电器
ppt课件
21
3 电力电子技术的应用
航天技术
大型计算机的UPS
一个分支。
ppt课件
10
1.3 与相关学科的关系
与控制理论（自动化技术）的关系
控制理论广泛用于电力电子系统中。
电力电子技术是弱电控制强电的技术， 是弱电和强电的接口；
控制理论是这种接口的有力纽带。
电力电子装置是自动化技术的基础元件和
重要支撑技术。
ppt课件
11
1.4 地位和未来
电力电子技术和运动控制一起，和计算机技术共同成
ppt课件
39
风轮机直接驱动的同步发电机系统
Us Is
Uc Ic
• 基于永磁同步发电机的变速风电机组通过全功率 变频器接入电网，由于变频器的解耦控制，使变
速同步风电机组与电网完全解耦，其特性完全取 决于变频器的控制系统和控制策略。
奥巴马将智能电网提升为美国国家 战略
年份
ppt课件
26
国外智能电网研究概况
欧洲智能电网发展里程碑
成立“智能电网(SmartGrids)欧洲技术论坛”
提出智能电网愿景，制定（1）《欧洲未来电网的 远景和策略》（2）《战略性研究议程》《战略部 署文件》报告
2）交通运输
ppt课件
18
3 电力电子技术的应用
3）电力系统
柔性交流输电FACTS
高压直流装置HVDC
ppt课件
SVC
19
3 电力电子技术的应用
4）电子装置用电源
电子装置
程控交换机
ppt课件
微型计算机
20
3 电力电子技术的应用
5）家用电器
ppt课件
21
3 电力电子技术的应用
航天技术
大型计算机的UPS
一个分支。
ppt课件
10
1.3 与相关学科的关系
与控制理论（自动化技术）的关系
控制理论广泛用于电力电子系统中。
电力电子技术是弱电控制强电的技术， 是弱电和强电的接口；
控制理论是这种接口的有力纽带。
电力电子装置是自动化技术的基础元件和
重要支撑技术。
ppt课件
11
1.4 地位和未来
电力电子技术和运动控制一起，和计算机技术共同成
ppt课件
39
风轮机直接驱动的同步发电机系统
Us Is
Uc Ic
• 基于永磁同步发电机的变速风电机组通过全功率 变频器接入电网，由于变频器的解耦控制，使变
速同步风电机组与电网完全解耦，其特性完全取 决于变频器的控制系统和控制策略。
电力电子技术在电力系统中的应用PPT幻灯片课件
电池包主体。模块化的结构设计实现了电芯的集成，通过热管理设计与仿真 优化电池包热管理性能，电器部件及线束实现了控制系统对电池的安全保护及连 接路径；通过BMS实现对电芯的管理，以及与整车的通讯及信息交换。
23
3.能源互联网全景展望图
24
3.电力电子技术对能源互联网的支撑
电网运行安全关键技术 支撑 建设调相机解决无功与电压问题 支撑 建设抽蓄电站解决有功与频率问题 突破 跨洲际互联的特高压输变电技术 突破 特殊环境下特高压核心装备制造及应用 突破 交流半波长输电技术 突破 适应复杂电网结构和大规模清洁能源接入的先进控制保护技术 突破 风电、光伏等清洁能源发电自同步技术
在中低压电力系统中，电压暂降可引起企业的生产中断、设备损坏和产品报废。 动态电压恢复器（DVR）是一种基于电压源逆变技术的串联型电能质量控制器，可 以动态补偿正序、负序和零序电压，抑制不平衡的电压暂降。目前，采用从电网提 取能量、无串联变压器的多电平逆变器方案是动态电压恢复器的发展方向。
17
3.电力电子技术的发展趋势
18
3.电力电子技术的发展趋势
19
3.电力电子器件的发展趋势
高频化、集成化、标准模块化和智能化是电力电子器件未来的主要发展方向。
（1）随着电力电子技术应用的不断发展，对电力电子器件性能指标和可靠性的 要求也日益苛刻。具体而言，要求电力电子器件具有更大的电流密度、更高的工 作温度、更强的散热能力、更高的工作电压、更低的通态压降、更快的开关时间， 而对于航天和军事应用，还要求有更强的抗辐射能力和抗振动冲击能力。特别是 航天、航空、舰船、输变电、机车、装甲车辆等使用条件恶劣的应用领域，以上 要求更为迫切。
随着电力电子技术的发展，出现了更多应用于增强电网稳定性和电能质量 问题治理的功率变换装置，比如用于输电等级的静止同步补偿器(staticsynchronous-compensator，STATCOM)、统一潮流控制器(unified-power-factorcontroller，UPFC)等。
23
3.能源互联网全景展望图
24
3.电力电子技术对能源互联网的支撑
电网运行安全关键技术 支撑 建设调相机解决无功与电压问题 支撑 建设抽蓄电站解决有功与频率问题 突破 跨洲际互联的特高压输变电技术 突破 特殊环境下特高压核心装备制造及应用 突破 交流半波长输电技术 突破 适应复杂电网结构和大规模清洁能源接入的先进控制保护技术 突破 风电、光伏等清洁能源发电自同步技术
在中低压电力系统中，电压暂降可引起企业的生产中断、设备损坏和产品报废。 动态电压恢复器（DVR）是一种基于电压源逆变技术的串联型电能质量控制器，可 以动态补偿正序、负序和零序电压，抑制不平衡的电压暂降。目前，采用从电网提 取能量、无串联变压器的多电平逆变器方案是动态电压恢复器的发展方向。
17
3.电力电子技术的发展趋势
18
3.电力电子技术的发展趋势
19
3.电力电子器件的发展趋势
高频化、集成化、标准模块化和智能化是电力电子器件未来的主要发展方向。
（1）随着电力电子技术应用的不断发展，对电力电子器件性能指标和可靠性的 要求也日益苛刻。具体而言，要求电力电子器件具有更大的电流密度、更高的工 作温度、更强的散热能力、更高的工作电压、更低的通态压降、更快的开关时间， 而对于航天和军事应用，还要求有更强的抗辐射能力和抗振动冲击能力。特别是 航天、航空、舰船、输变电、机车、装甲车辆等使用条件恶劣的应用领域，以上 要求更为迫切。
随着电力电子技术的发展，出现了更多应用于增强电网稳定性和电能质量 问题治理的功率变换装置，比如用于输电等级的静止同步补偿器(staticsynchronous-compensator，STATCOM)、统一潮流控制器(unified-power-factorcontroller，UPFC)等。
电力电子技术在输电系统中的应用-PPT精选
1.2.1 输电网运行的需要
4、由于负荷和电力市场的需求以及环境问题 的日益严峻，获得能多送电力的新建输电线 的走廊更加困难，使已有输电线的负担日益 加重，输送能力不足的矛盾日益突出。
输送能力主要受制于暂态稳定或动态稳定极限， 因此，对提高输送能力的有关技术措施的需 求日益迫切。
1.2.2 直流输电的竞争
1、静止无功补偿器（SVC） 2、静止调相器（STATCON） 3、次同步振荡阻尼器（NGH） 4、可控串补（TCSC) 5、静止同步补偿器（STATCOM）
形式上：串联、并联。
3.1 静止无功补偿器（SVC）
静止无功补偿器(SVC)对系统的主要作用是连 续、快速地进行电压控制。
第一台输电用静止无功补偿器(SVC)装置于70 年代中期投运（77年，GE公司），它用晶闸 管快速投切并控制与线路并联的电抗器或电容 器组，也可与机械开关控制的电容器组配合运 行，为系统提供无功支持。
1、速度更快 2、功能更强 3、体积更小 4、成本更低 5、可靠性更高 以往一些难以实现的，成为现实
1.2.5 已有FACTS技术产品的研制 和运行经验积累
70年代，静止无功补偿器（SVC）、静 止调相器（STATCON）
80年代，次同步振荡阻尼器（NGH） 90年代，可控串联补偿（TCSC）
验积累
1.2.1 输电网运行的需要
1、同发电、配用电相比，输电可控性能很差， 功率分布中的自由潮流和负荷变化很大。 美国东、西两个大互联网中的环流高达几十 万千瓦，前苏联全国统一电力系统中不可控 的联络线功率振荡高达60至70万千瓦。
大电网运行中的这类问题长期困扰着运行调度 人员，并且在电网中造成大量电能损耗或被 迫降低输送能力。
3.6 其他FACTS控制器
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
SVC的TCR+TSC型式示意图
SVC的TCR+FC型示意图
1、晶闸管投切电容器TSC
(Thyristor Switched Capacitor)
晶闸管投切电容器TSC （a）有TSC的电力系统；（b）矢量图； （c）感性电流矢量图；（d）容性电流矢量图
2、晶闸管相位控制电抗器TCR
(Thyristor Phase Controlled Reactor)
5.1.3
电力系统并联补偿装置的分类
(1)阻抗控制型并联补偿装置，即按照并联补偿装置 器件不同可以分为机械投切阻抗型装置，如传统 的断路器投切电抗器、电容器等；晶闸管投切或 控制的阻抗型装置，如SVC等。 (2)电流控制型并联补偿装置，即基于变流器的可控 型有源补偿装置，如STATCOM，APF等。 (3)能量控制型并联补偿装置，即补偿装置配置有储 能系统，可输出功率的性质分为有功功率与无功 功率。如抽水蓄能电站、并联超导储能系统、电 池储能系统、飞轮储能系统等。
5.3 电流控制型并联补偿 5.3.1 STATCOM的工作原理
静止同步补偿器 (Static Compensator-STATCOM) 也称为先进静止无功发生器 (ASVG，Advanced Static Var Generator)。 STATCOM = ASVG STATCOM的主回路主要是由逆变器组成的。
第5章 输电系统柔性并联补偿
5.1概述 5.1.1输电技术和电力系统的发展现状 我国电力发展的基本国策为“西电东送， 全国联网，南北互济，厂网分开”。 面临的问题：
(1)长距离输电。 (2)线路的潮流的控制。 (3)系统互联后系统阻尼的增强控制。 (4)大电网出现事故的对策
根据连接方式不同，电力系统补偿方式可以分为 并联补偿、串联补偿和串并联混合补偿3种。
六脉动的逆变器原理接线图
STATCOM的基本工作原理
STATCOM的实际等效电路
5.3.2 逆变器产生电压的方法
该逆变器由A、B、 C、D 4个GTO晶闸 管开关构成。 通过切换与关断 GTO晶闸管产生直 流电压Ed的极性， 从而产生矩形波状 的交流电压。
通过脉动宽度调制(PWM，Pulse width Modulation)来调节 逆变器的输出电压的大小，也即通过改变脉动宽度控制 角θ来调整输出电压的基波成分，从而达到控制输出电 压的目的。
并联补偿的作用
1)维持或控制节点电压。 2)向电力系统提供或从系统中吸收有功功率。 3)向电力系统提供或从系统中吸收无功功率。 4)通过控制功率变化，阻尼系统振荡。 5)改变电力系统的动态特性。 6)提高电力系统的静态稳定性。 7)快速可控的并联补偿可以提高电力系统的暂态稳 定性。 8)改变系统的阻抗特性。
5.2 阻抗控制型并联补偿
5.2.1 静止无功补偿器 静止无功补偿器SVC(Static Var Compensator) 包括晶闸管控制电抗器(TCR)、晶闸管投切 电容器组(TSC)、TCR并联固定电容（FC）、 TCR并联TSC等形式，可动态地将系统电压 保持在一定范围内，有利于提高系统的稳定。 • SVC主要的两种型式为TCR+TSC和 TCR+FC(固定电容器)
TCR电路原理和特性曲线
晶闸管电抗器是将电抗器和两个反并联的晶闸管 串联，在电压的每个负半周的后1/4周中，即从电 压峰值到电压过零点的间隔内，触发晶闸管，此 时承受正向电压的晶闸管将导通，使电抗器进入 导通状态。一般用触发延迟角α来表示晶闸管的 触发瞬间，它是从电压过零点到触发时刻的角度， 决定了电抗器中电流i的有效值大小
(a)短路电流限制器
(b)可控串联补偿
(c)统一潮流控制器UPF
(d)静止无功补偿器SVC
(e)静止同步补偿器STATCOM
(f)静止同步串联补偿器SSSC
FACTS装置的结构和原理
电力系统并联补偿具有如下特点： 1)易于接入电力系统。 2)可以无冲击投入运行和无冲击退出运行。发电机： 无冲击并网。 3)接入后电力系统的复杂程度增加不多，利于分析。 4)并联补偿适合于补偿电流，对于电压的补偿能力 相对较弱。 5)由于并联补偿适合于电力部门采用；而串联补偿 对特定用户的补偿采用串联补偿更加合适。 6)并联补偿装置通常受系统电压的限制。
最初的并联补偿装置 ：机械投切 →同步调相机 （动态响应慢） →晶闸管投切和控制的并联补偿装置，如 TSC、TSR、TCR及综合补偿装置SVC。 （补偿能力弱 ） →新一代并联补偿装置
synchronous compensator 运行于电动机状态，不带机械负载也不带原动机，只向电力系 统提供或吸收无功功率的同步电机。又称同步补偿机。用于改 善电网功率因数，维持电网电压水平。