
无功补偿与谐波治理,现有控制方法?
一、晶闸管控制电抗器(TCR)
TCR的基本原理。其单相基本结构就是由两个反并联的晶闸管与一个电抗器相串联,而三相多接成三角形。这样的电路并入到电网中,就相当于交流调压器电路接电感性负载。
由分析可知,此电路触发延迟角的有效移相范围为90°~180°。当触发角α=90°时,晶闸管全导通,导通角δ=180°,与晶闸管串联的电抗器相当于直接接到电网上,此时电抗器吸收的无功电流和无功功率最大。当触发延迟角在90°~180°之间时,晶闸客为部分区间导通,导通角δ<180°。增大触发延迟角的效果就是减少电流中的基波分量,相当于增大补偿装置的等效感抗,因而减小了其吸收的无功功率。
由于单独的TCR只能吸收无功功率,而不能发出无功功率,为了解决此问题,可以将并联电容器与TCR配合使用构成无功补偿装置。根据投切电容器的元件不同,又可分为TCR与固定电容器配合使用的静止无功补偿器(TCR+FC)和TCR与机械开关投切电容器配合使用的静止无功补偿器(TCR+MSC)。这种具有TCR型的补偿器装置反应速度快,灵活性大。由于固定电容器的TCR+FC型补偿装置在补偿范围从感性范围延伸到容性范围时要求电抗器的容量大于电容器的容量,另外当补偿器工作在吸收较小的无功电流时,其电抗器和电容器都已吸收了很大的无功电流,只是相互抵消而已。TSC+MSC型补偿器通过采用分组投切电容器,在某种程度上克服了这种缺点,但应尽量避免机械开关频繁的投入与切除,减小机械开关的工况。
二、晶闸管投切电容器(TSC)
TSC的基本原理。其单相原理图3.5a中的两个反并联晶闸管只时起将电容器并入电网或从电网断开的作用,而串联的小电感只是用来抑制电容器投入电网时可能造成的冲击电流的。因此,当电容器投入时,TSC的电压——电流特性就是该电容的伏安特性,即如图3.5c中OA所示。在程实际中,一般将电容器分成几组,见图3.5b,每组都右由晶闸管投切。这样,可根据电网的无功需求投切这些电容器,TSC实际上就是断续可调的吸收无功功率的动态无功补偿装置,其电压——电流特性按照投入电容器组数的不同可以是图3.5c中的OA、OB、OC。当TSC用于三相电路时,可以是角接,也可以是星接,都设计成分组投切。
电容器的分组投切在较早的时候大都是用机械开关来实现的,这就是机械投切电容器(MSC)。和机械开关相比,晶闸管的操作寿命几乎是无限的,而且晶闸管的投切时刻可以精确控制,以减小投切时的冲击电流和操作困难。另外,与TCR相TSC虽然不能连续调节无功功率,但具有运行时不间生谐波而损耗较小的优点。因此,TSC已在电力系统获得了较广泛的应用,而且有许多是与TCR配合使用构成了TCR+TSC混合型补偿装置。
TSC的关键技术问题是投切电容器时刻的选取。选取投入时刻总的原则是,TSC投入电容的时刻,也说是晶闸管开通的时刻,必须是电源电压与电容器预先充电电压相等的时刻。因为根据电容器的特性,当加在电容器上的电压有阶跃变化时,将产生一冲击电流,很可能破坏晶闸管或给电源带来高频振荡等不利影响。
三、静止无功补偿装置的控制系统
控制系统应能检测系统的有关变量,并根据测量的大小以及给定输入量的大小,产生相应的晶闸管触发延迟角,以调节补偿装置吸收的无功功率。因此,其控制系统一般应包括以下三部分电路:
1、 检测电路:检测控制所需的系统变量和补偿装置变量。
2、 控制电路:为获得所需的稳态和动态特性对检测信号和给定输入量进行处理。
3、 触发电路:根据控制电路输出的控制信号产生相应触发延迟角的晶闸管触发脉冲。
四、静止无功发生器(SVG)
随着电力电子技术的进一步发展,特别是美国学者L.Gyugyi提出利用变流器进行无功补偿的理论以来,逐步出现了应用变流技术进行动态无功补偿的静止补偿装置。
1980年年日本研制出第一台20Mvar的强迫自换相的桥式SVG之后,经过10多年的发展,SVG的容量不断增大,1991年和1994年日本和美国又相继研制出80Mvar和100Mvar的SVG,在1995年,清华大学和河南省电力局共同研制了我国第一台SVG,其容量为300kvar,开辟了我国研制SVG补偿设备的先河。
与传统的以TCR为代表的SVC装置相比,SVG的调节速度更快,运行范围宽,而且在采取多重化、多电平或PWM技术等措施后可大大减少补偿电流中谐波的含量。更重要的是,SVG使用的电抗器和电容元件远比SVC中使用的电抗器和电容元件要小,这将大大缩小装置的体积和成本。SVG具有如此优越的性能,显示了动态无功实偿装置的发展方向。
简单的说,SVG的基本原理就是将自换相桥式电路直接并联到电网上或者通过电抗器并联到电网上,适当地调节桥式电路交流侧输出电压的相位和幅值,或者直接控制其交流侧电流,就可以使该电路吸收或者发出满足要求的无功电流,实现动态无功补偿的目的。
SVG可以分为电压型和电流型两种,如图3.6所示。直流侧分别采用电容和电感两种不同的储能元件,对电压型桥式电路,还需再串联电抗器才能并入电网;对电流型桥式电路,还需在交流侧并联上吸收换相产生的过电压的电容器。实际上,由于运行效率的原因,迄今投入使用的SVG大都采用电压型桥式电路(以下的内容以电压型桥式电路为主)。
由于SVG正常工作时就是通过电力半导体开关的通断将直流侧电压转换成交流侧与电网同频率的输出电太,就像一个电压型逆变器,只不过其交流侧输出接的不是无源负载,而是电网。因此,当仅考虑基波频率时,SVG可以等效地被视为幅值和相位均可以控制的一个与电网同频率的交流电压源。它通过交流电抗器连接到电网上。
此外,对于那些以输电为补偿目的的SVG来讲,如果直流侧采用较大的的储能电容,或者其他直流电源,则SVG还可以在必要时短时间内向电网提供一定量的有功功率。这对于电力系统来说是非常有益的,而又是传统的SVC装置所望尘莫及的。至于在传统SVC装置中令人头痛的谐波问题,在SVG中则完全可以采用桥式变流电路的多重化技术、多电平技术或PWM技术来处理,以消除次数较低的谐波,并使较高次数的谐波电流减小到可以按受的程度。
应指出的是,SVG接入电网的连接电抗,其作用是滤除电流中可能存在的较高次谐波,另外起到将变流器和电网这两个交流电压源连接起来的作用,因此所需的电感值出并不大,也远小于补偿容量相同的TCR等SVC装置所需的电感量。如果使有降压变压器将SVG连入电网,则还可以利用降压变压器的漏抗,所需的连接电抗器将进一步减小。
当然,SVG的控制方法和控制系统显然要比SVC复杂。另外,SVG要使用数量较多的较大容量全控型器件,其价格目前仍比SVC使用的普通晶闸管高得多,因此,SVG由于用小的储能元件而具有的总体成本的潜在优势,还有待于随着器件水平的提高和成本的降低来得以发挥。
逆变电源的数字控制算法是什么?
目前逆变电源的数字控制策略一般采用反馈控制,国内外研究得比较多的主要有:数字PID控制、状态反馈控制、重复控制、滑模变结构控制、无差拍控制、以及智能控制。
下面将对上述控制策略做简要的叙述 (1)数字PID控制 PID控制是一种具有几十年应用经验的控制算法[10],控制算法简单,参数易于整定,设计过程中不过分依赖系统参数,鲁棒性好,可靠性高,是目前应用最广泛、最成熟的一种控制技术。它在模拟控制正弦波逆变电源系统中已经得到了广泛的应用。将其数字化以后,它克服了模拟PID控制器的许多不足和缺点,可以方便调整PID参数,具有很大的灵活性和适应性。与其它控制方法相比,数字PID具有以下优点: ①PID算法蕴涵了动态控制过程中过去、现在和将来的主要信息,控制过程快速、准确、平稳,具有良好的控制效果。
②PID控制在设计过程中不过分依赖系统参数,系统参数的变化对控制效果影响很小,控制的适应性好,具有较强的鲁棒性。
参考:http://wenku.baidu.com/view/ac2c71e2524de518964b7df3.html
dsp的无差拍控制逆变器的原理是什么,通俗讲
将交流电变为直流电.然后用电子元件对直流电进行开关.变为交流电.
工作过程一般分为整流电路、平波电路、控制电路、逆变电路四大过程。
1. 整流电路
整流电路的功能是把交流电源转换成直流电源。整流电路一般都是单独的一块整流模块.
2. 平波电路
平波电路在整流器、整流后的直流电压中含有电源6倍频率脉动电压,此外逆变器产生的脉动电流也使直流电压变动,为了抑制电压波动采用电感和电容吸收脉动电压(电流),一般通用变频器电源的直流部分对主电路而言有余量,故省去电感而采用简单电容滤波平波电路。
3. 控制电路
现在变频调速器基本系用16位、32位单片机或DSP为控制核心,从而实现全数字化控制。
变频器是输出电压和频率可调的调速装置。提供控制信号的回路称为主控制电路,控制电路由以下电路构成:频率、电压的“运算电路”,主电路的“电压、电流检测电路”,电动机的“速度检测电路”。运算电路的控制信号送至“驱动电路”以及逆变器和电动机的“保护电路
变频器采取的控制方式,即速度控制、转拒控制、PID或其它方式
4 逆变电路
逆变电路同整流电路相反,逆变电路是将直流电压变换为所要频率的交流电压,以所确定的时间使上桥、下桥的功率开关器件导通和关断。从而可以在输出端U、V、W三相上得到相位互差120°电角度的三相交流电压。
dsp的无差拍控制逆变器的原理是什么,通俗讲
无差拍控制的基本思想是 : 根据直流电源系统 的状态方程和输出反馈信号以及所要求的下一时 刻参考输出量计算出下一个开关周期的脉冲宽度
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将交流电变为直流电.然后用电子元件对直流电进行开关.变为交流电.
工作过程一般分为整流电路、平波电路、控制电路、逆变电路四大过程。
1. 整流电路
整流电路的功能是把交流电源转换成直流电源。整流电路一般都是单独的一块整流模块.
2. 平波电路
平波电路在整流器、整流后的直流电压中含有电源6倍频率脉动电压,此外逆变器产生的脉动电流也使直流电压变动,为了抑制电压波动采用电感和电容吸收脉动电压(电流),一般通用变频器电源的直流部分对主电路而言有余量,故省去电感而采用简单电容滤波平波电路。
3. 控制电路
现在变频调速器基本系用16位、32位单片机或DSP为控制核心,从而实现全数字化控制。
变频器是输出电压和频率可调的调速装置。提供控制信号的回路称为主控制电路,控制电路由以下电路构成:频率、电压的“运算电路”,主电路的“电压、电流检测电路”,电动机的“速度检测电路”。运算电路的控制信号送至“驱动电路”以及逆变器和电动机的“保护电路
变频器采取的控制方式,即速度控制、转拒控制、PID或其它方式
4 逆变电路
逆变电路同整流电路相反,逆变电路是将直流电压变换为所要频率的交流电压,以所确定的时间使上桥、下桥的功率开关器件导通和关断。从而可以在输出端U、V、W三相上得到相位互差120°电角度的三相交流电压。
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工作过程一般分为整流电路、平波电路、控制电路、逆变电路四大过程。
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平波电路在整流器、整流后的直流电压中含有电源6倍频率脉动电压,此外逆变器产生的脉动电流也使直流电压变动,为了抑制电压波动采用电感和电容吸收脉动电压(电流),一般通用变频器电源的直流部分对主电路而言有余量,故省去电感而采用简单电容滤波平波电路。
3. 控制电路
现在变频调速器基本系用16位、32位单片机或DSP为控制核心,从而实现全数字化控制。
变频器是输出电压和频率可调的调速装置。提供控制信号的回路称为主控制电路,控制电路由以下电路构成:频率、电压的“运算电路”,主电路的“电压、电流检测电路”,电动机的“速度检测电路”。运算电路的控制信号送至“驱动电路”以及逆变器和电动机的“保护电路
变频器采取的控制方式,即速度控制、转拒控制、PID或其它方式
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逆变电路同整流电路相反,逆变电路是将直流电压变换为所要频率的交流电压,以所确定的时间使上桥、下桥的功率开关器件导通和关断。从而可以在输出端U、V、W三相上得到相位互差120°电角度的三相交流电压。
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