混合動態(tài)無功補償系統(tǒng)的控制與應(yīng)用.pdf

1、全球能源緊張，溫室效應(yīng)凸顯，世界都在關(guān)注能源問題以及能源使用引起的環(huán)境問題，我國在“十三五”規(guī)劃綱要也提出了綠色發(fā)展的理念。電能作為現(xiàn)代社會最重要的能源之一，如何提供安全穩(wěn)定、優(yōu)質(zhì)經(jīng)濟(jì)的電能，是廣大電力工作者必須面對的問題。我國輸配電線損率目前大概在6.6％，如果將這一數(shù)字提高到國際水平的4.70%，我國每年將會節(jié)約1054.5億度電能，比三峽、葛洲壩水電站2015年一年發(fā)電量總和還要多，可見我國的電能損耗相當(dāng)驚人，電力節(jié)能尚有很大的空

2、間。電能的高效使用對節(jié)能減排有非常重要的作用。因此，減少電能損耗，提高電能利用率，提高電能供電質(zhì)量，具有非常重要的現(xiàn)實意義。無功補償是減少電能損耗、改善電能質(zhì)量有效的技術(shù)手段之一。隨著電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，以靜止同步補償器（Static Synchronous Compensator，STATCOM）為代表的先進(jìn)無功補償技術(shù)不斷涌現(xiàn)，為電力系統(tǒng)提供了更加優(yōu)質(zhì)的無功補償。但是，高昂的成本限制了此類先進(jìn)技術(shù)的推廣運用。針對電力系統(tǒng)中無功補

3、償成本和補償效果之間的矛盾，本文研究了混合動態(tài)無功補償技術(shù)，利用連續(xù)的無功輸出系統(tǒng)配合傳統(tǒng)的補償裝置晶閘管投切電容器（Thyristor Switched Capacitor，TSC），構(gòu)成混合動態(tài)無功補償系統(tǒng)，使混合動態(tài)無功補償具有滿意補償效果的同時具有較高的性價比。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴分析了傳統(tǒng)補償裝置TSC的開關(guān)過程引起的沖擊問題，研究了晶閘管開關(guān)過程的動態(tài)特性及觸發(fā)開通過程所引起電壓沖擊機(jī)理，詳細(xì)研究了晶閘管的過零

4、觸發(fā)原理、數(shù)學(xué)模型、頻譜特性，并針對目前現(xiàn)有過零觸發(fā)電路的不足，提出了適用于反并聯(lián)晶閘管的改進(jìn)型觸發(fā)方法，并研究了觸發(fā)策略，最后開發(fā)了工業(yè)樣機(jī)。樣機(jī)的測試表明了所提出的觸發(fā)電路以及控制策略的可行性及有效性。⑵研究了一種基于TSC和配電網(wǎng)靜止同步補償器（Distribution Static Synchronous Compensator，DSTATCOM）混合動態(tài)無功補償系統(tǒng)，不僅使DSTATCOM的容量降低了，同時又優(yōu)化了TSC的補償

5、性能，實現(xiàn)低成本的大容量動態(tài)無功補償。介紹了該混合動態(tài)無功補償系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)、工作原理、穩(wěn)態(tài)控制方法以及暫態(tài)控制方法，詳細(xì)分析了電壓快速控制和無功儲備控制方法，優(yōu)化了混合動態(tài)無功補償系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)性能，并分析了混合動態(tài)無功補償系統(tǒng)內(nèi)部的容量分配，搭建了DSTATCOM+TSC仿真模型，并對所提出的控制方法和策略進(jìn)行了仿真驗證，仿真結(jié)果表明，該方案可以明顯減小DSTATCOM容量，并提高了混合補償系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)特性，為后續(xù)的工業(yè)樣機(jī)研制提

6、供了理論基礎(chǔ)。⑶根據(jù)前面介紹的混合動態(tài)無功補償理論及控制方法，針對某汽車工廠生產(chǎn)車間的具體工業(yè)背景，研究并研制了一臺400V/160kVAR的混合動態(tài)無功補償裝置樣機(jī)，詳細(xì)介紹了樣機(jī)元件的參數(shù)設(shè)計選擇過程，并進(jìn)行了實驗室測試和現(xiàn)場試驗。實驗室測試結(jié)果和現(xiàn)場試驗結(jié)果均表明所設(shè)計的工業(yè)樣機(jī)及控制策略的可行性和有效性。⑷提出利用鋼鐵企業(yè)的高爐余壓余氣回收發(fā)電裝置（Blast Furnace Top Gas Recovery Turbine U