电力电子-陈坚第10章.ppt

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1、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10.3PWM开关型并联无功功率发生器STATCOM10.4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）10.6PWM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SMES10.9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

2、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

3、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（ThyristorSwitchedCapacitors)10.1.2晶闸管相控并联电抗器TCR10.1.1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T1在ωt=π+α时开通T2在ω

4、t=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：作傅立叶分析,基波有效值电感L的等效基波电抗为，i(t)比v落后90，电流为正弦波电流i(t)正半波：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，iT2=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

5、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TCSC10.2.2可关断晶闸管GTO控制的串联电容补偿器GCSC10.2.1晶闸管控制的串联电容补偿器TCSC矢量图无C，A处无负载时:将图中的一个1/2Lc改为R，即构成同步振荡阻尼器SSRD10.2.1晶闸管控制的串联电容补偿器TCSC（续1）为确保发电机扰动状态运行稳定性，δ不宜过大。XL很大时，P传输功率受限，远小于导线发热所允许的功率极限值，在线路中串入电容，可减小等效线路电抗，提高传输功率。固定C，相控电抗XL，构成TSCS（T

6、hyristorControlledSeriesCapacitor)矢量图10.2.1晶闸管控制的串联电容补偿器TCSC（续2）相控电感l的等效感抗：传输功率α=180°时，AB两点等效容抗α=90°时，AB两点等效容抗串联等效电容C容抗：10.2.1晶闸管控制的串联电容补偿器TCSC（续3）在B点T1关断后+i(t)流过电容C，使vc增大；ωt>π时，-i(t)又使vc减小为0；在D点T2关断后-i(t)流过电容C，使负vc增大，ωt>2π时，+i(t)又使负vc减小为0。A点开通T1，B点关断T1，则在AB期间T1通态

7、短接电容C，vc=0；C点开通T2，D点关断T2，则在CD期间T2通态短接电容C，vc=0。10.2.2可关断晶闸管GTO控制的串联电容补偿器GCSC若α为T1的关断控制角则等效基波电容容抗对vc(t)作傅立叶分析，可得vc(t)基波电压有效值在BC期间，在DE期间，10.2.2可关断晶闸管GTO控制的串联电容补偿器GCSC等效基波容抗π/2<<π时，=π时,θ=180°，vc=0，C不起作用；=π/2时θ=0°，C接入线路，vc为完整的正弦波；10.2.2可关断晶闸管GTO控制的串联电容补偿器GCSC=π和=

8、π/2时GCSC的vc都不会引起谐波电压。采用N个GCSC串联使用，根据所需的等效补偿容抗值，只控制一个GCSC的α在90°~180之间变化，可以减小GCSC所引起的谐波电压。10.3PWM开关型并联无功功率发生器STATCOM图10.5(a)(b)(c)当时，输出超前无功电流，从电网吸收滞后无功电流