電力電子學(xué)課件PPT課件

1、1第十章第十章 電力電子開關(guān)型補(bǔ)償控制器電力電子開關(guān)型補(bǔ)償控制器10.1 電力傳輸基本運行特性 10.2 晶閘管開關(guān)型并聯(lián)補(bǔ)償控制器(TSC、TCR)10.3 晶閘管開關(guān)型串聯(lián)電容補(bǔ)償 (TCSC、GCSC*)10.4 PWM變流器型靜止同步并聯(lián)補(bǔ)償器 (STATCOM)10.5 PWM變流器型靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器(SSSC) 10.6 諧波電流補(bǔ)償器(HCC) 10.7 諧波電壓補(bǔ)償器(HVC) 10.8 統(tǒng)一潮流控制器(UPFC*) 10.9 統(tǒng)一電能質(zhì)量控制器(UPQC*) 第1頁/共34頁2第第1010章章 電力電子開關(guān)型補(bǔ)償控制器電力電子開關(guān)型補(bǔ)償控制器10.1 電力傳輸基本運行特性

2、10.2 晶閘管開關(guān)型并聯(lián)補(bǔ)償控制器(TSC、TCR)10.3 晶閘管開關(guān)型串聯(lián)電容補(bǔ)償 (TCSC、GCSC*)10.4 PWM變流器型靜止同步并聯(lián)補(bǔ)償器 (STATCOM)10.5 PWM變流器型靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器(SSSC) 10.6 諧波電流補(bǔ)償器(HCC) 10.7 諧波電壓補(bǔ)償器(HVC) 10.8 統(tǒng)一潮流控制器(UPFC*) 10.9 統(tǒng)一電能質(zhì)量控制器(UPQC*) 第2頁/共34頁3簡單輸電系統(tǒng)無功導(dǎo)致電壓損失!()/srLrVVVPRQ XV/LrVQ X V第3頁/共34頁4有功無功潮流sin/rprsPVIVVX(cos)rsrLrqLV VVQQV IX(cos )

3、ssrsLV VVQX無功減小輸電功率!(cos )/CrqCrrsQVIV VVX第4頁/共34頁5理想輸電特性電源和補(bǔ)償器均分線路無功!第5頁/共34頁6第第1010章章 電力電子開關(guān)型補(bǔ)償控制器電力電子開關(guān)型補(bǔ)償控制器10.1 電力傳輸基本運行特性 10.2 晶閘管開關(guān)型并聯(lián)補(bǔ)償控制器(TSC、TCR)10.3 晶閘管開關(guān)型串聯(lián)電容補(bǔ)償 (TCSC、GCSC*)10.4 PWM變流器型靜止同步并聯(lián)補(bǔ)償器 (STATCOM)10.5 PWM變流器型靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器(SSSC) 10.6 諧波電流補(bǔ)償器(HCC) 10.7 諧波電壓補(bǔ)償器(HVC) 10.8 統(tǒng)一潮流控制器(UPFC*)

4、10.9 統(tǒng)一電能質(zhì)量控制器(UPQC*) 第6頁/共34頁7TSC原理與特性價格便宜，控制簡單。電壓過零投切，不能相控！sin222IIfCVXVIQCC 22sinfVIC第7頁/共34頁8TCR原理tVvdtdiLABsin22 tLVticoscos2222sin21LVILIVXTCR22sin12第8頁/共34頁9TCR特性能連續(xù)調(diào)節(jié)，可與TSC配合使用。導(dǎo)通延遲控制產(chǎn)生諧波電流！能多個并聯(lián)使用。第9頁/共34頁10SVC=TSC+TCR特性:o協(xié)調(diào)電壓控制o阻尼功率振蕩作用: 增加線路的輸送容量 改善系統(tǒng)的穩(wěn)定性 支撐已有的HVDC第10頁/共34頁11第第1010章章 電力電子

5、開關(guān)型補(bǔ)償控制器電力電子開關(guān)型補(bǔ)償控制器10.1 電力傳輸基本運行特性 10.2 晶閘管開關(guān)型并聯(lián)補(bǔ)償控制器(TSC、TCR)10.3 晶閘管開關(guān)型串聯(lián)電容補(bǔ)償 (TCSC、GCSC*)10.4 PWM變流器型靜止同步并聯(lián)補(bǔ)償器 (STATCOM)10.5 PWM變流器型靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器(SSSC) 10.6 諧波電流補(bǔ)償器(HCC) 10.7 諧波電壓補(bǔ)償器(HVC) 10.8 統(tǒng)一潮流控制器(UPFC*) 10.9 統(tǒng)一電能質(zhì)量控制器(UPQC*) 第11頁/共34頁12TCSC原理：無C1()dLqIXX1()LqI q XX2VEIdIqI1sinqLdXXIE12cosqLqXXI

6、VEsin1222qLdXXEVIVP12222cosqLqXXVEVIVQsin122qLEXXEVPP12coscosqLEXXVEEEIQ第12頁/共34頁13TCSC=FC+TCRLIVXLCL22sin11CXC1LCCCLLCABXXXXXXXX11sin12ABLqXXXEVP第13頁/共34頁14TCSC特性能連續(xù)調(diào)節(jié)，容性與感性工作區(qū)。TCR導(dǎo)通延遲控制產(chǎn)生諧波電流！TCR支路增加電阻可抑制次同步振蕩（SSRD）。第14頁/共34頁15GCSC原理* tCItdtICtvtCcoscos2sin2122sin1CIVC 22sin11CIVXCC第15頁/共34頁16GCSC

7、特性*能連續(xù)調(diào)節(jié)。關(guān)斷延遲控制產(chǎn)生諧波電壓！能串聯(lián)使用。第16頁/共34頁17第第1010章章 電力電子開關(guān)型補(bǔ)償控制器電力電子開關(guān)型補(bǔ)償控制器10.1 電力傳輸基本運行特性 10.2 晶閘管開關(guān)型并聯(lián)補(bǔ)償控制器(TSC、TCR)10.3 晶閘管開關(guān)型串聯(lián)電容補(bǔ)償 (TCSC、GCSC*)10.4 PWM變流器型靜止同步并聯(lián)補(bǔ)償器 (STATCOM)10.5 PWM變流器型靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器(SSSC) 10.6 諧波電流補(bǔ)償器(HCC) 10.7 諧波電壓補(bǔ)償器(HVC) 10.8 統(tǒng)一潮流控制器(UPFC*) 10.9 統(tǒng)一電能質(zhì)量控制器(UPQC*) 第17頁/共34頁18STATCOM

8、原理LiSLSiLSiXVVjXVVjjXVVI同步電壓源，感性、容性工作區(qū)?？煽匦詮?qiáng)，損耗不大。第18頁/共34頁19STATCOM功率XVVXVVIVPSiSiPSsinXVVVXVVVIVQSiSSiSQScos第19頁/共34頁20STATCOM控制幅值、相位控制框圖。直流側(cè)電壓、無功功率閉環(huán)調(diào)節(jié)。第20頁/共34頁21第第1010章章 電力電子開關(guān)型補(bǔ)償控制器電力電子開關(guān)型補(bǔ)償控制器10.1 電力傳輸基本運行特性 10.2 晶閘管開關(guān)型并聯(lián)補(bǔ)償控制器(TSC、TCR)10.3 晶閘管開關(guān)型串聯(lián)電容補(bǔ)償 (TCSC、GCSC*)10.4 PWM變流器型靜止同步并聯(lián)補(bǔ)償器 (STATCO

9、M)10.5 PWM變流器型靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器(SSSC) 10.6 諧波電流補(bǔ)償器(HCC) 10.7 諧波電壓補(bǔ)償器(HVC) 10.8 統(tǒng)一潮流控制器(UPFC*) 10.9 統(tǒng)一電能質(zhì)量控制器(UPQC*) 第21頁/共34頁22SSSC原理IjkVVVABjkIVIVZBAABABI kVVVABIVPLjXVI與STATCOM電路對偶。阻抗與電壓觀點。第22頁/共34頁23第第1010章章 電力電子開關(guān)型補(bǔ)償控制器電力電子開關(guān)型補(bǔ)償控制器10.1 電力傳輸基本運行特性 10.2 晶閘管開關(guān)型并聯(lián)補(bǔ)償控制器(TSC、TCR)10.3 晶閘管開關(guān)型串聯(lián)電容補(bǔ)償 (TCSC、GCSC*)

10、10.4 PWM變流器型靜止同步并聯(lián)補(bǔ)償器 (STATCOM)10.5 PWM變流器型靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器(SSSC) 10.6 諧波電流補(bǔ)償器(HCC) 10.7 諧波電壓補(bǔ)償器(HVC) 10.8 統(tǒng)一潮流控制器(UPFC*) 10.9 統(tǒng)一電能質(zhì)量控制器(UPQC*) 第23頁/共34頁24HCC原理并聯(lián)型有源電能質(zhì)量調(diào)節(jié)：電流諧波抑制和無功補(bǔ)償。第24頁/共34頁25第第1010章章 電力電子開關(guān)型補(bǔ)償控制器電力電子開關(guān)型補(bǔ)償控制器10.1 電力傳輸基運行特性 10.2 晶閘管開關(guān)型并聯(lián)補(bǔ)償控制器(TSC、TCR)10.3 晶閘管開關(guān)型串聯(lián)電容補(bǔ)償 (TCSC、GCSC*)10.4 PW

11、M變流器型靜止同步并聯(lián)補(bǔ)償器 (STATCOM)10.5 PWM變流器型靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器(SSSC) 10.6 諧波電流補(bǔ)償器(HCC) 10.7 諧波電壓補(bǔ)償器(HVC) 10.8 統(tǒng)一潮流控制器(UPFC*) 10.9 統(tǒng)一電能質(zhì)量控制器(UPQC*) 第25頁/共34頁26HVC原理串聯(lián)型有源電能質(zhì)量調(diào)節(jié)：電壓諧波隔離和動態(tài)恢復(fù)。第26頁/共34頁27第第1010章章 電力電子開關(guān)型補(bǔ)償控制器電力電子開關(guān)型補(bǔ)償控制器10.1 電力傳輸基運行特性 10.2 晶閘管開關(guān)型并聯(lián)補(bǔ)償控制器(TSC、TCR)10.3 晶閘管開關(guān)型串聯(lián)電容補(bǔ)償 (TCSC、GCSC*)10.4 PWM變流器型靜止

12、同步并聯(lián)補(bǔ)償器 (STATCOM)10.5 PWM變流器型靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器(SSSC) 10.6 諧波電流補(bǔ)償器(HCC) 10.7 諧波電壓補(bǔ)償器(HVC) 10.8 統(tǒng)一潮流控制器(UPFC*) 10.9 統(tǒng)一電能質(zhì)量控制器(UPQC*) 第27頁/共34頁28UPFC*=STATCOM+SSSC變流器I在逆變狀態(tài)向電網(wǎng)送出有功功率時， 變流器II則高頻整流狀態(tài)從電網(wǎng)吸取有功功率。變流器I在高頻整流狀態(tài)從電網(wǎng)吸取有功功率時， 變流器II則逆變狀態(tài)向電網(wǎng)送出有功功率。第28頁/共34頁29UPFC*：有功、無功潮流sin90coscos2222LPXVVIVIVIVPcos90sinsin

13、2222LQXVVIVIVIVQsinsin22102LLXVVXVVPPPcoscos221202LLXVVVVXVQQQ第29頁/共34頁30第第1010章章 電力電子開關(guān)型補(bǔ)償控制器電力電子開關(guān)型補(bǔ)償控制器10.1 電力傳輸基運行特性 10.2 晶閘管開關(guān)型并聯(lián)補(bǔ)償控制器(TSC、TCR)10.3 晶閘管開關(guān)型串聯(lián)電容補(bǔ)償 (TCSC、GCSC*)10.4 PWM變流器型靜止同步并聯(lián)補(bǔ)償器 (STATCOM)10.5 PWM變流器型靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器(SSSC) 10.6 諧波電流補(bǔ)償器(HCC) 10.7 諧波電壓補(bǔ)償器(HVC) 10.8 統(tǒng)一潮流控制器(UPFC*) 10.9 統(tǒng)一電能質(zhì)量控制器(UPQC*) 第30頁/共34頁31UPQC*=HCC+HVCUPFC用于控制輸電系統(tǒng)的功率潮流，UPQC則用于調(diào)節(jié)配電系統(tǒng)的電能質(zhì)量。這種雙變換器串并聯(lián)結(jié)構(gòu)如用于不停電電源領(lǐng)域，則可稱之為增量式UPS。第31頁/共34頁32全章小結(jié)（1） 利用電力半導(dǎo)體開關(guān)器件可以調(diào)控電感、電容、電阻的數(shù)值； 利用電力電子開關(guān)組成的開關(guān)型電力變換電路可以構(gòu)成各種類型的電壓、電流補(bǔ)償器和控制器。 利用這些電力補(bǔ)償器和控制器：可以改變電網(wǎng)等效負(fù)載的感抗、容抗和電壓、電流；可以補(bǔ)償諧波電流和諧波電壓；可以調(diào)控電網(wǎng)負(fù)載的基波電壓的大小和相位