PE10-電力電子開關(guān)型電力補償 - 控制器

1、 電力電子開關(guān)型電力補償、控制器1電力電子學電力電子變換和控制技術(shù)（第二版）10 電力電子開關(guān)型電力補償、控制器電力電子開關(guān)型電力補償、控制器引言10.1 晶閘管開關(guān)型并聯(lián)電抗補償控制器10.2 晶閘管開關(guān)型串聯(lián)電抗補償器10.3 PWM開關(guān)型并聯(lián)無功功率發(fā)生器TATCOM10.4 諧波電流補償器HCC（或并聯(lián)型電力有源濾波器PAPF）10.5 諧波電壓補償器HVC（或串聯(lián)型電力有源濾波器SAPF）10.6 PWM開關(guān)型串聯(lián)同步電壓補償器SSSC10.7 統(tǒng)一潮流控制器UPFC10.8 超導磁體儲能系統(tǒng)SMES小節(jié)電力電子學電力電子變換和控制技術(shù)（第二版）引言引言 電力半導體開關(guān)器件所構(gòu)成的電

2、力電子開關(guān)電路有兩類應(yīng)用電力半導體開關(guān)器件所構(gòu)成的電力電子開關(guān)電路有兩類應(yīng)用 1. 1. 電力電子變換電源。電力電子變換電源。實現(xiàn)實現(xiàn)DC/DCDC/DC、DC/ACDC/AC、AC/DCAC/DC、AC/ACAC/AC電力變換。電力變換。 2. 2. 電力電子補償、控制器。電力電子補償、控制器。 含有含有L L、C C的開關(guān)電路可構(gòu)成：的開關(guān)電路可構(gòu)成： 電壓、電流補償控制器：輸出任意波形的周期或非周期性的電壓、電流補償控制器：輸出任意波形的周期或非周期性的電壓、電流。電壓、電流。 1.1 1.1 輸出可控的電壓串聯(lián)在線路上，補償控制線路電壓。輸出可控的電壓串聯(lián)在線路上，補償控制線路電壓。

3、1.2 1.2 輸出可控的電流并聯(lián)在電網(wǎng)上，補償控制線路電流。輸出可控的電流并聯(lián)在電網(wǎng)上，補償控制線路電流。 阻抗補償控制器：等效為一個可變的阻抗。阻抗補償控制器：等效為一個可變的阻抗。 2.12.1串聯(lián)在線路上補償控制線路等效阻抗。串聯(lián)在線路上補償控制線路等效阻抗。 2.22.2并聯(lián)在電網(wǎng)上補償控制電網(wǎng)等效負載阻抗。并聯(lián)在電網(wǎng)上補償控制電網(wǎng)等效負載阻抗。電力電子學電力電子變換和控制技術(shù)（第二版） 按電力補償控制器中所用開關(guān)器件及其按電力補償控制器中所用開關(guān)器件及其控制方式的不同，分為：控制方式的不同，分為：晶閘管相控型電力補償控制器。晶閘管相控型電力補償控制器。全控開關(guān)器件高頻全控開關(guān)器件高

4、頻PWM補償控制器。補償控制器。 在電力系統(tǒng)中采用電力補償控制器，可在電力系統(tǒng)中采用電力補償控制器，可以使電力系統(tǒng)的有功、無功功率潮流優(yōu)化，以使電力系統(tǒng)的有功、無功功率潮流優(yōu)化，平衡電力系統(tǒng)的有功、無功功率，抑制功平衡電力系統(tǒng)的有功、無功功率，抑制功率振蕩，可以改善電力系統(tǒng)的供電質(zhì)量和率振蕩，可以改善電力系統(tǒng)的供電質(zhì)量和運行特性，可以提高運行的經(jīng)濟性和可靠運行特性，可以提高運行的經(jīng)濟性和可靠性，提高電力設(shè)備（發(fā)電機、變壓器、輸性，提高電力設(shè)備（發(fā)電機、變壓器、輸配電線路）的利用率，減少備用電力設(shè)備。配電線路）的利用率，減少備用電力設(shè)備。引言（續(xù)）引言（續(xù)）電力電子學電力電子變換和控制技術(shù)（第二

5、版）10.1 晶閘管開關(guān)型并聯(lián)電抗補償控制器晶閘管開關(guān)型并聯(lián)電抗補償控制器10.1.1 晶閘管投、切并聯(lián)電容器TSC（Thyristor Switched Capacitors)10.1.2 晶閘管相控并聯(lián)電抗器TCR電力電子學電力電子變換和控制技術(shù)（第二版）10.1.1 晶閘管投、切并聯(lián)電容器晶閘管投、切并聯(lián)電容器TSC圖10.1 晶閘管投切電容器TSC) 110(2sinsin2/222fVICIIfCVXVIQCC投、切并聯(lián)電容：減少線路及發(fā)電機、變壓器無功功率，投、切并聯(lián)電容：減少線路及發(fā)電機、變壓器無功功率，提高其有功功率極限，減少提高其有功功率極限，減少P，補償感性負載壓降。，補償

6、感性負載壓降。缺點：只能電壓過零投、切，不能相控。缺點：只能電壓過零投、切，不能相控。電力電子學電力電子變換和控制技術(shù)（第二版）10.1.2 晶閘管相控并聯(lián)電抗器晶閘管相控并聯(lián)電抗器TCRq 在在t=時開通時開通T1圖圖10.2（a) (c) 對對L可相控可相控q 在在t=+時開通時開通T2)410(coscos22)()310(sin22tLVtitVvdtdiLAB)510(cos1 22)(,aLVititm2222( )coscos,(10 6) ;2 , ( )1 cos (10 7)mVVi ttti tiaLL電力電子學電力電子變換和控制技術(shù)（第二版）10.1.2 晶閘管相控并聯(lián)

7、電抗器晶閘管相控并聯(lián)電抗器TCR （續(xù)（續(xù)1）圖圖10.2（a) (c)q 電流電流i(t)負半波：負半波：2222( )coscos (10 6),(1 cos ) (10 5)mVVi ttiLLq 作傅立葉分析作傅立葉分析, ,基波有效值基波有效值 21sin22()(108)VILq 電感電感L L相控角為相控角為時等效基波電抗時等效基波電抗211(10 10)sin22()VXLI，i(t)比v落后90，正弦波90;LXL180 ,0LX q 電流電流i(t)正半波：正半波：22( )coscos (104)Vi ttL電力電子學電力電子變換和控制技術(shù)（第二版）10.1.2 晶閘管相

8、控并聯(lián)電抗器晶閘管相控并聯(lián)電抗器TCR （續(xù)（續(xù)2）圖10.2（a) (d)q =90時時i(t)為完整的正弦波：為完整的正弦波： =t從從90再提前發(fā)觸發(fā)脈沖時，由于再提前發(fā)觸發(fā)脈沖時，由于i(t)還是負值，還是負值，T2仍在導通不能開通仍在導通不能開通T1，待到，待到t= 90時，時，iT2=0才能才能開通開通T1，所以波形與，所以波形與=90相同；相同；調(diào)控范圍調(diào)控范圍90180 q TSC與與TCR聯(lián)合工作，可連續(xù)改變等效并聯(lián)電抗的大聯(lián)合工作，可連續(xù)改變等效并聯(lián)電抗的大小和性質(zhì)，使無功電流的補償恰如其分。小和性質(zhì)，使無功電流的補償恰如其分。t電力電子學電力電子變換和控制技術(shù)（第二版）1

9、0.2 晶閘管開關(guān)型串聯(lián)電抗補償器晶閘管開關(guān)型串聯(lián)電抗補償器10.2.1 晶閘管控制的串聯(lián)電容補償器TCSC10.2.2 可關(guān)斷晶閘管GTO控制的串聯(lián)電容補償器GCSC電力電子學電力電子變換和控制技術(shù)（第二版）10.2.1 晶閘管控制的串聯(lián)電容補償器晶閘管控制的串聯(lián)電容補償器TCSC矢量圖 圖10.3 (a)TSCS單線圖q 無無C，A處無負載時處無負載時:121sin(),cos()dLqqLqEIXXEVIXX222222211(cos)sin,dqLqLqEVVEVPV IQV IXXXX1()dLqIXX1()LqI q XX2VEIdIqIcc2222211(cos)sin,cos(

10、)EELqLqEVEEVPPQEIXXXXq 將圖中的一個將圖中的一個1/2Lc改為改為R，即構(gòu)成同步振蕩阻尼器，即構(gòu)成同步振蕩阻尼器SSRD電力電子學電力電子變換和控制技術(shù)（第二版）10.2.1 晶閘管控制的串聯(lián)電容補償器晶閘管控制的串聯(lián)電容補償器TCSC（續(xù)（續(xù)1）q 為確保發(fā)電機擾動狀態(tài)運行穩(wěn)定性，為確保發(fā)電機擾動狀態(tài)運行穩(wěn)定性，不宜過大。不宜過大。XL很大很大時，時，P傳輸功率受限，遠小于導線發(fā)熱所允許的功率極限傳輸功率受限，遠小于導線發(fā)熱所允許的功率極限值，在線路中串入電容，可減小等效線路電抗，提高傳輸值，在線路中串入電容，可減小等效線路電抗，提高傳輸功率。功率。q 固定固定C，相控

11、電抗，相控電抗XL，構(gòu)成，構(gòu)成TSCS（Thyristor Controlled Series Capacitor)矢量圖 圖10.3 (a)TSCS單線圖1()dLqIXX1()LqI q XX2VEIdIqI電力電子學電力電子變換和控制技術(shù)（第二版）10.2.1 晶閘管控制的串聯(lián)電容補償器晶閘管控制的串聯(lián)電容補償器TCSC（續(xù)（續(xù)2）q 相控電感相控電感l(wèi)的等效感抗的等效感抗圖10.3 晶閘管控制的串聯(lián)電容1sin 22cLClVXlI1/CXC1/ABXC lX lLXLX/ 211CLABCCCLCLXXXXXXXXX傳輸功率傳輸功率21sinqLABE VPXXXq =180時時 ，

12、AB兩點等效容抗兩點等效容抗q =90時時 ，AB兩點等效容抗兩點等效容抗q 串聯(lián)等效電容串聯(lián)等效電容C容抗：容抗：電力電子學電力電子變換和控制技術(shù)（第二版）10.2.1 晶閘管控制的串聯(lián)電容補償器晶閘管控制的串聯(lián)電容補償器TCSC（續(xù)（續(xù)3）q 將將C與晶閘管相控電感并聯(lián)，可得到可控的容抗；將與晶閘管相控電感并聯(lián)，可得到可控的容抗；將C與與GTO并聯(lián)，也可得到可控的容抗；并聯(lián)，也可得到可控的容抗；圖10.4 GTO控制的串聯(lián)電容補償器q 在在B點點T1關(guān)斷后關(guān)斷后+i(t)流過電容流過電容C，使，使vc增大；增大；t 時，時， -i(t)又使又使vc減小為減小為0；在；在D點點T2關(guān)斷后關(guān)斷

13、后-i(t)流過電容流過電容C，使負，使負vc增大，增大，t 2時，時， +i(t)又使負又使負vc減小為減小為0。 ( )2 sini tItq 如果輸電線電流為如果輸電線電流為 ，在，在i正半周的正半周的A點開通點開通T1，在，在B點關(guān)斷點關(guān)斷T1，則在則在AB期間期間T1通態(tài)短接電容通態(tài)短接電容C，vc=0 ；在負半周的；在負半周的C點點開通開通T2，在，在D點關(guān)斷點關(guān)斷T2，則在則在CD期間期間T2通態(tài)短接電容通態(tài)短接電容C，vc=0 電力電子學電力電子變換和控制技術(shù)（第二版）10.2.2 可關(guān)斷晶閘管可關(guān)斷晶閘管GTO控制的串聯(lián)電容補償器控制的串聯(lián)電容補償器 GCSCq 若若為為 T

14、1的關(guān)斷控制角則的關(guān)斷控制角則圖10.4 GTO控制的串聯(lián)電容補償器( )cv t( )cv t1sin22CIVC1sin221( )CCVXIC ，等效基波電容容抗等效基波電容容抗對對 作傅立葉分析，可得到作傅立葉分析，可得到 的基波電壓有效值的基波電壓有效值12( )2 sin(coscos)tcIv tItdttCC在在BCBC期間，期間，12( )2 sin(coscos)tcIv tItdttCC 在在DEDE期間，期間，電力電子學電力電子變換和控制技術(shù)（第二版）10.2.2 可關(guān)斷晶閘管可關(guān)斷晶閘管GTO控制的串聯(lián)電容補償器控制的串聯(lián)電容補償器GCSC（續(xù)（續(xù)1）q T1的關(guān)斷控

15、制角的關(guān)斷控制角為為時，時，T導通角導通角=()=2，起始導，起始導通角即觸發(fā)開通角通角即觸發(fā)開通角為為，這時等效基波容抗，這時等效基波容抗圖10.4 GTO控制的串聯(lián)電容補償器sin 22( )(1012)CIXCCX1/0Cq /2 時，時， 在在 之間改變。之間改變。 ()0CXq =時時 ，T導通角導通角=180，vc=0，C不起作用；不起作用；( /2)1/CXCq =/2時時 ，T導通角導通角=0， C 在整個周期中都接入在整個周期中都接入線路，線路，vc為完整的正弦波；為完整的正弦波；電力電子學電力電子變換和控制技術(shù)（第二版）10.2.2 可關(guān)斷晶閘管可關(guān)斷晶閘管GTO控制的串聯(lián)

16、電容補償器控制的串聯(lián)電容補償器GCSC（續(xù)（續(xù)2）q =和和 =/2時時GCSC的的 vc都不會引起諧波電壓。都不會引起諧波電壓。 q 采用采用N個個GCSC串聯(lián)使用，根據(jù)所需的等效補償容抗值，串聯(lián)使用，根據(jù)所需的等效補償容抗值，只控制一個只控制一個GCSC的的 在在90180 之間變化，可以減小之間變化，可以減小GCSC所引起的諧波電壓所引起的諧波電壓。 圖10.4 GTO控制的串聯(lián)電容補償器電力電子學電力電子變換和控制技術(shù)（第二版）10.3 PWM開關(guān)型并聯(lián)無功功率發(fā)生器開關(guān)型并聯(lián)無功功率發(fā)生器 STATCOM 圖10.5 (a) (b) (c)isVVQIq 當當 時，輸出超前無功電流時

17、，輸出超前無功電流 ，從電網(wǎng)吸收滯后無功電流。，從電網(wǎng)吸收滯后無功電流。q 三相橋三相橋“逆變器逆變器”輸出三相對稱基波電壓輸出三相對稱基波電壓 ，令，令 與電網(wǎng)電壓與電網(wǎng)電壓 同頻同頻同相位，輸出電流同相位，輸出電流iVsViViSiSSiLLLV VV VVVIjjjXXXisVVQIq 當當 時，輸出滯后無功電流時，輸出滯后無功電流 ，可補償感性負載無功電流；，可補償感性負載無功電流；電力電子學電力電子變換和控制技術(shù)（第二版）10.3 PWM開關(guān)型并聯(lián)無功功率發(fā)生器開關(guān)型并聯(lián)無功功率發(fā)生器 STATCOM（續(xù)（續(xù)1）圖10.5 (a) (d)sin(10 17)iSSPV VPVIX(c

18、os)(1018)SiSSQVVVQVIX 輸入有功功率輸入有功功率 輸出滯后無功功率輸出滯后無功功率q 從電網(wǎng)輸入有功功率從電網(wǎng)輸入有功功率P用于補充變流器功耗使用于補充變流器功耗使VD恒定。恒定。iVsViVsViVcos0,0isVVQsViVq 超前超前 一個一個角，角， 向向 提供有功功率提供有功功率P； 數(shù)值大，數(shù)值大， 向向 提供感性無功功率提供感性無功功率Q。q 當當 滯后滯后 一個相位角一個相位角時，時，Ip為負，輸出有功功率為負，從電為負，輸出有功功率為負，從電網(wǎng)吸收的有功功率為正，網(wǎng)吸收的有功功率為正，iVsV電力電子學電力電子變換和控制技術(shù)（第二版）10.3 PWM開關(guān)

19、型并聯(lián)無功功率發(fā)生器開關(guān)型并聯(lián)無功功率發(fā)生器STATCOM （續(xù)（續(xù)2）q 1.電壓電壓VD閉環(huán)控制。閉環(huán)控制。q 2.無功功率無功功率Q閉環(huán)控制。閉環(huán)控制。先進的（或高級的）靜止型無功功率發(fā)生器先進的（或高級的）靜止型無功功率發(fā)生器ASVG（Advanced Static Var Generator）。也被稱為靜止同）。也被稱為靜止同步補償器步補償器STATCOM（Static Synchronous Compensator），又稱為靜止調(diào)相器），又稱為靜止調(diào)相器STATCON(Static Condenser)。圖10.5 (a) (e)電力電子學電力電子變換和控制技術(shù)（第二版）10.4

20、諧波電流補償器諧波電流補償器HCC（或并聯(lián)型電力有源濾波器（或并聯(lián)型電力有源濾波器PAPF） 圖10.6 并聯(lián)有源濾波器 q 非線性負載電流非線性負載電流 =基波有功電流基波有功電流 + +基波無功電流基波無功電流 + +諧波諧波1L PI1L QIhiLi11L PL QSiIIhi1hL Qii1SL Piiq 諧波電流補償器諧波電流補償器HCCHCC輸出輸出 ，則電源電流，則電源電流 若電流補償器輸出若電流補償器輸出 ，則，則hi1L Qihi1L Qi實時檢測實時檢測i iA A、i iB B、i iC C，分離出，分離出 、 ，取，取 、 為變流器指令輸出為變流器指令輸出電流，控制變

21、流器實際輸出電流，使其跟蹤指令電流，使電網(wǎng)無諧電流，控制變流器實際輸出電流，使其跟蹤指令電流，使電網(wǎng)無諧波電流，甚至無無功電流。波電流，甚至無無功電流。 電力電子學電力電子變換和控制技術(shù)（第二版）10.5 諧波電壓補償器諧波電壓補償器HVC （或串聯(lián)型電力有源濾波器（或串聯(lián)型電力有源濾波器SAPF） q 非線性負載，或電源非線性負載，或電源vS為非正弦，使重要負載端為非正弦，使重要負載端A、B、C電壓有諧波電壓有諧波vh。圖10.7 串聯(lián)型電力有源濾波器 hrv*chvv q 實時檢測實時檢測A、B、C處的諧波電壓，取變流器的指令輸處的諧波電壓，取變流器的指令輸出電壓，則重要負載出電壓，則重要

22、負載R、S、T處無諧波電壓。處無諧波電壓。電力電子學電力電子變換和控制技術(shù)（第二版）10.6 PWM開關(guān)型串聯(lián)同步電壓補償器開關(guān)型串聯(lián)同步電壓補償器SSSC 圖10.8 PWM開關(guān)型串聯(lián)同步電補償器 若若 ，相當于線路上串接了一，相當于線路上串接了一個容抗個容抗K，等效串聯(lián)電容補償向電網(wǎng)串聯(lián)注入無功功率。，等效串聯(lián)電容補償向電網(wǎng)串聯(lián)注入無功功率。,/BAABABBAVVVjkI ZVIVIjk BAVVVkIPVI 2. 若若 ，向電網(wǎng)串聯(lián)注入有功功率，向電網(wǎng)串聯(lián)注入有功功率1V2VV/()LIVjX V3. 若、大小、相位不變，串入則增加線路電流若、大小、相位不變，串入則增加線路電流 改改變

23、大小、相位，可調(diào)控線路有功、無功功率潮流。變大小、相位，可調(diào)控線路有功、無功功率潮流。1VV4. 若大小、相位不變，串入可改變負載的電壓大小、相位。若大小、相位不變，串入可改變負載的電壓大小、相位。電力電子學電力電子變換和控制技術(shù)（第二版）10.7 統(tǒng)一潮流控制器統(tǒng)一潮流控制器UPFC q 三相橋變流器三相橋變流器I經(jīng)經(jīng)PT1并聯(lián)在電網(wǎng)上，輸出（輸入）補償電流并聯(lián)在電網(wǎng)上，輸出（輸入）補償電流ic；q 三相橋變流器三相橋變流器II經(jīng)經(jīng)PT2，輸出補償電壓，輸出補償電壓V串接在線路上。串接在線路上。q 變流器變流器I在逆變狀態(tài)向電網(wǎng)送出有功功率時，在逆變狀態(tài)向電網(wǎng)送出有功功率時，II則高頻整流從

24、電網(wǎng)吸則高頻整流從電網(wǎng)吸取有功功率。取有功功率。q 變流器變流器I高頻整流從電網(wǎng)吸取有功功率時，高頻整流從電網(wǎng)吸取有功功率時， II則逆變向電網(wǎng)送出有功則逆變向電網(wǎng)送出有功功率。功率。 圖10.9 統(tǒng)一潮流控制器 電力電子學電力電子變換和控制技術(shù)（第二版）變流器變流器IIII輸出的串聯(lián)補償電壓超前為輸出的串聯(lián)補償電壓超前為角；超前為角；超前為+， 串入后，在線路上增加的電流，滯后串入后，在線路上增加的電流，滯后 , ,滯后的相角為滯后的相角為10.7 統(tǒng)一潮流控制器統(tǒng)一潮流控制器UPFC（續(xù)（續(xù)1） 圖10.9 統(tǒng)一潮流控制器 q 輸電線首端電源電壓超前輸電線末端電壓：輸電線首端電源電壓超前輸

25、電線末端電壓：角。角。1V2V2VVV/LLIV jXj V X I902V90()V1V1VI電力電子學電力電子變換和控制技術(shù)（第二版）10.7 統(tǒng)一潮流控制器統(tǒng)一潮流控制器UPFC（續(xù)（續(xù)2） 圖10.9 統(tǒng)一潮流控制器 2222coscos90()sin()(10 19)PLV VPVIVIVIX2222sinsin90()cos()(1020)QLV VQVIVIVIX串入后產(chǎn)生，使輸電線末端的有功功率增量為，無功功率串入后產(chǎn)生，使輸電線末端的有功功率增量為，無功功率增量為增量為VIPQ電力電子學電力電子變換和控制技術(shù)（第二版）10.7 統(tǒng)一潮流控制器統(tǒng)一潮流控制器UPFC （續(xù)（續(xù)3

26、） 圖10.9 統(tǒng)一潮流控制器 22sin() ;cos()LLV VV VPQXXV12220sinsin();LLVVVVPPPXX222012( cos)cos()LLVV VQQQVVXX 1V2VVVPQq 串入后，串入后，、不變時，改變的大小和相位不變時，改變的大小和相位，可連續(xù)調(diào)控、，可連續(xù)調(diào)控、的大小和方向，調(diào)控輸電線潮流的大小和方向，調(diào)控輸電線潮流P2、Q2。q 不串入電壓時，不串入電壓時，0V1220012sin;(cos)LLVVVPQVVXX電力電子學電力電子變換和控制技術(shù)（第二版）10.7 統(tǒng)一潮流控制器統(tǒng)一潮流控制器UPFC （續(xù)（續(xù)4） 圖10.9 統(tǒng)一潮流控制器

27、 V1V12()sinLVVPX 2212()cosLVQVVVX 180時，與反相，降低了輸電線首端電壓。時，與反相，降低了輸電線首端電壓。 ，P P2 2減??；減??； ，Q Q2 2可能為負。可能為負。變流器變流器I I、IIII協(xié)調(diào)控制，可使潮流值為指令值。協(xié)調(diào)控制，可使潮流值為指令值。超前超前 的相位角為的相位角為可在可在02之間的任意調(diào)控之間的任意調(diào)控 。 0時與同相，時與同相，提高了輸電線首端電壓。提高了輸電線首端電壓。P2P2增大；增大； ，Q2Q2增大。增大。V1VV12()sin,LVVPX 2212()cosLVQVVVX1V電力電子學電力電子變換和控制技術(shù)（第二版）10.

28、8 超導磁體儲能系統(tǒng)超導磁體儲能系統(tǒng)SMES q SMES由：由：1、ACDC雙向三相橋四象限變流器；雙向三相橋四象限變流器；2、二象限、二象限D(zhuǎn)C/DC變變換器（電壓換器（電壓+、，電流方向不變）；、，電流方向不變）；3、超導線圈；、超導線圈；三部分組成。三部分組成。q 電網(wǎng)負載小于發(fā)電機功率時，三相橋變流器高頻整流，吸收電網(wǎng)交流功電網(wǎng)負載小于發(fā)電機功率時，三相橋變流器高頻整流，吸收電網(wǎng)交流功率率PAC輸出輸出PDC，經(jīng)，經(jīng)DC/DC變換后給超導線圈供電：變換后給超導線圈供電：isc增大，存儲磁能增增大，存儲磁能增加。加。q 電網(wǎng)負載大于發(fā)電機功率時，三相橋變流器逆變，向電網(wǎng)輸出交流功率電網(wǎng)

29、負載大于發(fā)電機功率時，三相橋變流器逆變，向電網(wǎng)輸出交流功率PAC，超導線圈磁能經(jīng)超導線圈磁能經(jīng)DC/DC變換輸出變換輸出PDC，再經(jīng)逆變器向電網(wǎng)輸出再經(jīng)逆變器向電網(wǎng)輸出PAC。圖10.10 超導磁體儲能系統(tǒng)的電力電子變換電路電力電子學電力電子變換和控制技術(shù)（第二版）10.8 超導磁體儲能系統(tǒng)超導磁體儲能系統(tǒng)SMES（續(xù)（續(xù)1）q 電力系統(tǒng)任何時刻電力系統(tǒng)任何時刻 P0， 發(fā)電機發(fā)電機P 負載負載P。q 儲能類型：電池，壓縮空氣，抽水儲能，飛輪慣性儲能。儲能類型：電池，壓縮空氣，抽水儲能，飛輪慣性儲能。q 優(yōu)點：儲能損耗??；存取效率高；響應(yīng)快；控制靈活；優(yōu)點：儲能損耗?。淮嫒⌒矢?；響應(yīng)快；控制

30、靈活；建造不受地點限制；運行維護簡單；投資不斷下降，經(jīng)建造不受地點限制；運行維護簡單；投資不斷下降，經(jīng)濟效益高。濟效益高。圖10.10 超導磁體儲能系統(tǒng)的電力電子變換電路電力電子學電力電子變換和控制技術(shù)（第二版）10.8 超導磁體儲能系統(tǒng)超導磁體儲能系統(tǒng)SMES （續(xù)（續(xù)2）q （1）三相橋高頻整流，從電網(wǎng)輸入）三相橋高頻整流，從電網(wǎng)輸入PAC向向DC/DC變換器輸出變換器輸出ID，Buck型變換器降壓，在整個開關(guān)周期中型變換器降壓，在整個開關(guān)周期中T8都導通，在開關(guān)周期都導通，在開關(guān)周期TS的的Ton=DTs期間，期間，T7、T8同時通態(tài)；同時通態(tài)；vEFVD，在，在Toff=(1-D)Ts

31、期間，期間， T7斷態(tài)，斷態(tài)， T8仍導通，仍導通，Isc經(jīng)經(jīng)T8、D7續(xù)流，續(xù)流， vEF0，平均值，平均值VEFDVD圖10.10 超導磁體儲能系統(tǒng)的電力電子變換電路SCIDV*ACPACP*ACPq 起導線圈輸入功率起導線圈輸入功率T7導電占空比導電占空比DTon/Ts=PAC+ / VDISC，檢測、，按指令要求的檢測、，按指令要求的確定確定D，即可使，即可使DDACSCDSCEFSCIVPIDVIVP電力電子學電力電子變換和控制技術(shù)（第二版）（2 2）三相橋工作在逆變狀態(tài)向電網(wǎng)輸出）三相橋工作在逆變狀態(tài)向電網(wǎng)輸出PACPAC，DC/DCDC/DC變換器從超導線圈獲變換器從超導線圈獲得

32、直流功率，得直流功率，DC/DC-BoostDC/DC-Boost變換，升壓后輸出電壓變換，升壓后輸出電壓VDVD，iDiD、IDID反向，在整個開反向，在整個開關(guān)周期關(guān)周期TSTS中中T7T7都斷態(tài)，在都斷態(tài)，在Ton=DTsTon=DTs 期間令期間令T8T8導通，導通，ISCISC經(jīng)經(jīng)T8T8、D7D7續(xù)流，續(xù)流， VEFVEF0 0 ，在，在Toff=(1-D)TsToff=(1-D)Ts 期間期間T7T7、 T8T8都處于斷態(tài)，都處于斷態(tài)， ISCISC經(jīng)經(jīng) D8 D8 、D7D7反送回直流母線，反送回直流母線， VEFVEF VDVD， VEFVEF的直流平均電壓的直流平均電壓10

33、.8 超導磁體儲能系統(tǒng)超導磁體儲能系統(tǒng)SMES （續(xù)（續(xù)3）圖10.10 超導磁體儲能系統(tǒng)的電力電子變換電路(1)11(1029)ACFEDDCDSCACDSCPVDVPD VIPDVI (/)onSD TT按指令要求的按指令要求的PAC及檢測到的及檢測到的VD、 ISC即可確定即可確定電力電子學電力電子變換和控制技術(shù)（第二版） 根據(jù)交流電網(wǎng)發(fā)電機和負載的功率不平衡情況，得到三相橋變換器輸入交流根據(jù)交流電網(wǎng)發(fā)電機和負載的功率不平衡情況，得到三相橋變換器輸入交流功率的指令值功率的指令值P P* *AC+ AC+ 、Q Q* *AC+ AC+ ，或輸出的交流功率指令值，或輸出的交流功率指令值P P

34、* *AC - AC - 、Q Q* *AC - AC - ，再根據(jù)實測的再根據(jù)實測的VDVD及及ISCISC即可確定即可確定DC/DCDC/DC變換器的工況及占空比變換器的工況及占空比 D D 或或 D D 。而按。而按 P P* *AC AC 、Q Q* *ACAC及交流電網(wǎng)電壓及交流電網(wǎng)電壓 值即可確定三相橋變換器的指令電壓值即可確定三相橋變換器的指令電壓 ，再由再由 的大小、相位確定開關(guān)管的的大小、相位確定開關(guān)管的SPWMSPWM控制信號，并使三相變換器交流側(cè)電控制信號，并使三相變換器交流側(cè)電壓與電源電壓壓與電源電壓 之差產(chǎn)生電流，使之差產(chǎn)生電流，使 。10.8 10.8 超導磁體儲能系統(tǒng)超導磁體儲能系統(tǒng)SMES SMES （續(xù)（續(xù)4）圖10.10 超導磁體儲能系統(tǒng)的電力電子變換電路*iV*iVI*,ACACACACPPQQSV電力電子學電力電子變換和控制技術(shù)（第二版）小節(jié)小節(jié) 利用電力半導體開關(guān)器件可以調(diào)控電感、利用電力半導體開關(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、電流補償器和控制器。這些電型的電壓、電流補償器和控制器。這些電力補償器和控制器可以改變