《电力电子》第10章 电力补偿器
电力电子开关型电力补偿、控制器
将图中的一个1/2Lc改为R，即构成同步振荡阻尼器SSRD（Hingorani)
10.2.1 晶闸管控制的串联电容补偿器TCSC(续1）
E
I
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Id
Iq
V2
I d ( X L X q1 )
I q ( X L X q1 )
图10.3 (a)TSCS单线图
矢量图
• 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（Thyristor Controlled Series Capacitor)
电力电子开关型电力补偿、控制器
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. 电力电子变换电源。实现DC/DC、DC/AC、AC/DC、AC/AC电力变换。 2. 电力电子补偿、控制器。 含有L、C的开关电路可构成： ①电压、电流补偿控制器：输出任意波形的周期或非周期性的电压、 电流。 1.1 输出可控的电压串联在线路上，补偿控制线路电压。 1.2 输出可控的电流并联在电网上，补偿控制线路电流。 ②阻抗补偿控制器：等效为一个可变的阻抗。 2.1 串联在线路上补偿控制线路等效阻抗。 2.2 并联在电网上补偿控制电网等效负载阻抗。
9
10.2.1 晶闸管控制的串联电容补偿器TCSC(续2）
•
• 串联等效电容C容抗：X C 1/ C
图10.3 晶闸管控制的串联电容 相控电感l的等效感抗： X LC Vc l Il1 sin 2 2
• α=180°时 Xl ，AB两点等效容抗 X AB 1/ C
电力电子技术课后习题答案
第一章电力电子器件1.1 使晶闸管导通的条件是什么？答：使晶闸管导通的条件是：晶闸管承受正相阳极电压，并在门极施加触发电流（脉冲）。
或者U AK >0且U GK>01.2 维持晶闸管导通的条件是什么？怎样才能使晶闸管由导通变为关断？答：维持晶闸管导通的条件是使晶闸管的电流大于能保持晶闸管导通的最小电流，即维持电流。
1.3 图1－43中阴影部分为晶闸管处于通态区间的电流波形，各波形的电流最大值均为I m ，试计算各波形的电流平均值I d1、I d2、I d3与电流有效值I1、I2、I3。
解：a) I d1=Im2717.0)122(2Im)(sinIm214≈+=⎰πωπππtI1=Im4767.021432Im)()sin(Im2142≈+=⎰πϖπππwtdtb) I d2=Im5434.0)122(2Im)(sinIm14=+=⎰wtd tππϖπI2=Im6741.021432Im2)()sin(Im142≈+=⎰πϖπππwtdtc) I d3=⎰=2Im41)(Im21πωπtdI3=Im21)(Im2122=⎰tdωππ1.4.上题中如果不考虑安全裕量,问100A的晶阐管能送出的平均电流I d1、I d2、I d3各为多少?这时，相应的电流最大值I m1、I m2、I m3各为多少?解：额定电流I T(AV)=100A的晶闸管，允许的电流有效值I=157A,由上题计算结果知a) I m135.3294767.0≈≈I A, I d1≈0.2717I m1≈89.48A b) I m2,90.2326741.0A I ≈≈ I d2A I m 56.1265434.02≈≈ c) I m3=2I=314I d3=5.78413=m I1.5.GTO 和普通晶闸管同为PNPN 结构,为什么GTO 能够自关断,而普通晶闸管不能? 答：GTO 和普通晶阐管同为PNPN 结构，由P1N1P2和N1P2N2构成两个晶体管V1、V2，分别具有共基极电流增益1α和2α，由普通晶阐管的分析可得，121=+αα是器件临界导通的条件。
电力电子技术在电力系统中的应用
电力电子技术在电力系统中的应用随着电子技术的迅速发展，电力电子技术得到了广泛的应用。
电力电子技术是指将电力和电子技术相结合，通过半导体器件将电力进行变换、传递和控制的技术。
在电力系统中，电力电子技术的应用已经成为了研究的热点之一。
一、电力电子技术的概述电力电子技术是一种电力工程和电子工程相结合的技术。
其主要应用在将电力进行变换、传递和控制的过程中。
电力电子技术的发展可以追溯到1960年代，当时出现了用半导体器件实现交流电到直流电的变换技术，即交流输电系统的直流输电技术（HVDC）。
这项技术实现了对远距离长距离输电的需求，缩短了电力传输距离，减少了线路损耗，提高了电力传输的效率和可靠性。
随着时代的发展，电力电子技术应用领域不断扩大，如市电变频器、电力电容、UPS等系统都是电力电子技术的代表。
电力电子技术的发展，推动了电力系统的革新，提升了电力传输的能力和效率，实现了电网智能化、数字化、可靠性和安全性的大幅提升。
二、1、 HVDC交流输电系统的直流输电技术（HVDC）是电力电子技术在电力系统中的基础应用之一。
它可以将交流电转换成直流电，从而实现不同地点之间的电力互联、跨越海洋和山区、进行长距离电力输送。
HVDC技术可以提高输电线路的容量、减少输电损耗，并且提高电力传输的可靠性。
HVDC技术正在逐渐普及，已经被应用到欧洲、北美、亚洲等地区的多条输电线路中，成为了电力系统中重要的输电方式。
2、 FACTS灵活交流输电系统（FACTS）技术是一种电力电子技术，它可以根据负荷不同而调整电力系统的电压、电流和相角，从而提高电力系统的稳定性、可靠性以及抗干扰能力。
FACTS技术可以使电力系统在电力负载发生变化时，自动调整电力参数和稳定电力系统，从而提高电网的稳定性，减少配电线路的损耗，降低能源消耗和污染排放。
3、 STATCOM静止补偿器（STATCOM）是一种电力电子设备，它可以在电力系统中自动实现电容电抗补偿，从而提高电力系统的稳定性和可靠性，减少电力线路的损耗。
静止无功发生器（SVG）无功补偿
静止无功发生器（SVG）无功补偿静止无功发生器（SVG）无功补偿专业知识：静止无功发生器（SVG）是指采用全控型电力电子器件组成的桥式变流器来进态无功补偿的装置。
SVG的思想早在20世纪70年代就有人提出,1980 年日本研制出了20MVA 的采用强迫换相晶闸管桥式电路的SVG，1991年和1994年日本和美国分别研制成功了80MVA 和10OMVA的采用GTO晶闸管的SVG。
目前国际上有关SVG的研究和将其应用于电网或工业实际的兴趣正是方兴未艾,国内有关的研究也已见诸报道。
与传统的以TCR为代表的SVC相比,SVG的调节速度更快,运行范围宽,而且在采取多重化或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要小,这将大大缩小装置的体积和成本。
由于SVG具有如此优越的性能,是今后动态无功补偿装置的重要发展方向。
无功补偿的专业知识：与电网中的有功损耗相比，无功损耗要大的多，这是因为高压线路、变压器的等值电抗要比电阻大得多，并且变压器的励磁无功损耗也要比励磁有功损耗更大，事实证明电网最基本的无功电源——发电机所发出的无功功率远远满足不了电网对无功的需求，因此对电网进行无功补偿显得尤为必要。
另外，对电网采取适当的无功补偿可以稳定受端及电网的电压，在长距离输电线路中选择合适的地点设置无功补偿装置，还可以改善电网性能，提高输电能力，在负荷侧合理配置无功，可以提高供用电系统的功率因数，减少功率损耗，因此，电网中无功补偿的作用已得到普遍重视。
1.电网无功补偿的方法电网无功补偿方法有很多种，从传统的带旋转机械的方式到现代的电力电子元件的应用经历了近一个世纪的发展历程，下面将按无功补偿方式的发展顺序逐一论述电网的无功补偿方法。
1.1同步调相机同步调相机是一种专门设计的无功功率电源，相当于空载运行的同步电动机。
调节其励磁电流可以发出或吸收无功功率，在其过励磁运行时，向系统供给感性无功功率而起无功电源的作用，可提高系统电压；在欠励磁运行时，它会从系统吸取感性无功功率而起无功负荷的作用，可降低系统电压，同步调相机欠励磁运行吸收无功功率的能力，约为其过励磁运行发出无功功率容量的50％～65％。
电力电子课后习题详解
1-9 图 1-49 中阴影部分为晶闸管处于通态区间的电流波形，各波形的电流最大 值均为 Im，试计算各波形的电流平均值 Id、电流有效值 I。
0
2 0
5
2 0
2
4
4
晶1闸-43管导电波形
答案：
a)
Ud＝－290.3（V） Id＝109.7（A）
γ＝8.90 P=31.85(W)
第 4 章 直流—直流（DC-DC）变换
4-2 在图 4-1（a）所示的降压斩波电路中，已知 E=200V，R=10Ω，L 值极大， Em=30V，T=50μs，ton=20μs，计算输出电压的平均值 Uo、输出电流平均值 Io。 答案：
Uo=80(V) Io=5(A)
4-4 在图 4-4（a）所示的升压斩波电路中，已知 E=50V，R=20Ω，L 值和 C 值极 大，T=40μs，ton=25μs，计算输出电压的平均值 Uo、输出电流平均值 Io。 答案：
Uo=133.3(V) Io=6.667(A)
4-6 分析图 4-10（a）所示的电流可逆斩波电路，并结合图 4-10（b）所示的波 形，绘制各阶段电流流通的路径并标明电流方向。
Id1 0.2717Im
I1 0.4767Im
b)
Id2 0.5434Im
I2 0.6741Im
c)
Id3=
1 4
Im
I3=
1 2
Im
1-10 一个 100A 的晶闸管，分别流过图 1-49（a）~（c）所示的波形的电流，若
不考虑安全裕量，各波形所允许的电流平均值是多少？相应的电流最大值 Im 是 多少？ 答案：
介绍无功补偿设备的书
介绍无功补偿设备的书
关于无功补偿设备的书籍有很多值得推荐的。
无功补偿是电力系统中的重要组成部分，它可以提高电力系统的功率因数，减少系统中的无功功率，提高电网稳定性和效率。
以下是一些关于无功补偿设备的书籍推荐：
1. 《电力电子技术基础与应用》（作者，李永红），这本书介绍了电力电子技术的基础知识，包括无功补偿设备的原理、应用和调节控制方法等内容，适合初学者阅读。
2. 《电力系统无功补偿与谐波控制技术》（作者，刘文峰），该书系统地介绍了电力系统中无功补偿和谐波控制技术的原理、方法和应用，对于想深入了解无功补偿设备的读者来说是一本很好的参考书。
3. 《无功补偿器在电力系统中的应用》（作者，刘明华），这本书主要介绍了无功补偿器在电力系统中的应用，包括静态无功补偿器、动态无功补偿器等设备的原理和应用技术，适合从事电力系统设计和运行管理的工程师阅读。
4. 《电力电子器件与无功补偿》（作者，王志刚），该书介绍
了电力电子器件在无功补偿中的应用，包括各种电力电子器件的特性、参数选择和系统设计等内容，适合对电力电子器件感兴趣的读
者阅读。
以上是一些关于无功补偿设备的书籍推荐，希望对你有所帮助。
如果你对特定方面有更深入的了解需求，可以进一步说明，我会提
供更具体的建议。
现代电力电子作业电力系统的无功功率补偿
电力系统的无功功率补偿电压是衡量电能质量的一个重要指标。
保证用户处的电压接近额定值是电力系统运行调整的基本任务之一。
但是在电力系统的正常运行中，用电负荷和系统运行方式是经常变化的，由此引起电压发生变化，不可避免地出现电压偏移。
而电力系统的运行电压水平取决于无功功率的平衡，系统中各种无功电源的无功功率输出应能满足系统负荷和网络损耗在额定电压下对无功功率的需求，否则就会偏离额定值。
1无功功率的作用在正常情况下，用电设备不但要从电源取得有功功率，同时还需要从电源取得无功功率。
如果电网中的无功功率供不应求，用电设备就没有足够的无功功率来建立正常的电磁场，那么，这些用电设备就不能维持在额定情况下工作，用电设备的端电压就要下降，从而影响用电设备的正常运行。
1.1维持电网电压水平对于上图简单电力系统，可得出其向量图由向量图得:ϕcos UI P =X IX U ϕcos ⋅=X E U q δsin ⋅=δsin XUE q = ϕsin UI Q =X IX U ϕsin ⋅=XU E U q -⋅=δcos )cos (U E X U q -=δ U QXU E U q =-=∆δcos上面第三式中的U ∆即为电压损耗，其大小取决于无功功率Q 以及网络参数X (分母U 可近似认为是额定电压不变)。
当无功负荷Q 增加，则电压损耗U ∆增大，电压U 下降，如此时增大发电机励磁，使q E 增大，则可抵消U ∆的增加，使U 保持不变，反之亦然。
上面第二式可近似认为1cos ≈δ，Q 与U 为近似的二次曲线关系,即电力系统无功电压静态特性。
电力系统的无功功率负荷：异步电动机。
其无功电压特性也可用二次特性表示。
如下图：其中：曲线1 ：负荷的电压无功特性；曲线1’：无功负荷增大时的电压无功特性；曲线2 ：电网的电压无功特性；曲线2’：增大q E 后的电网电压无功特性 ；A 点为平衡点。
当无功负荷增加 →曲线1变为曲线'1。
电力电子器件工作原理及在电网无功补偿中的应用
电力电子器件工作原理及在电网无功补偿中的应用电力电子器件是现代电力系统中必不可少的关键设备，其工作原理对于电力系统的稳定运行和高效能利用起着重要的作用。
同时，电力电子器件在电网无功补偿中的应用也具有重要意义。
本文将简要介绍电力电子器件的工作原理，并分析其在电网无功补偿中的应用。
一、电力电子器件工作原理电力电子器件是将电力电子技术应用于电力系统中的设备，通过控制器件的导通与截止，实现电能的转换与控制。
电力电子器件常见的类型包括晶闸管、可控硅、IGBT等。
晶闸管是一种将电能转换成功率器件的电子开关元件，其结构简单，可靠性高。
工作时，通过施加正向电压来使晶闸管导通，当正向电流为零时，通过施加反向电压来使晶闸管截止。
可控硅是一种主要用于交流电的电力电子器件。
可控硅具有双向导通的特性，在整个交流周期内，只有施加正向控制信号时，才能导通。
在控制信号消失或施加反向控制信号时，可控硅会截止。
IGBT是继可控硅之后出现的一种功率电子器件，具有双向导通特性，并兼具MOSFET的高频特性，适用于中高功率应用。
通过控制栅极电流和栅极电压，实现对IGBT的导通与截止控制。
二、电力电子器件在电网无功补偿中的应用电力系统中存在大量的无功功率，通过使用电力电子器件，可以实现电网无功补偿，提高电力系统的功率因数和电压稳定性。
常见的电力电子器件在电网无功补偿中的应用包括静止无功补偿装置（SVC）、静态无功补偿器（STATCOM）等。
SVC是一种采用可控硅元件的电力电子设备，用于无功功率的调节与补偿。
通过调节SVC的可控硅元件的导通角度，实现电流的提前或滞后，从而改变无功功率的流动。
SVC能够有效改善电力系统的电压稳定性，并提高电力系统的功率因数。
STATCOM是一种采用IGBT元件的电力电子设备，用于电网的无功补偿。
STATCOM通过控制IGBT的导通与截止，及时响应电网的无功需求，调节电流与电压的相位差，提供所需的无功功率，从而维持电网电压的稳定性和功率因数。
电力电子第二章、第九章、第十章课后习题答案
2-1与信息电子电路中的二极管相比，电力二极管具有怎样的结构特点才使得其具有耐受高压和大电流的能力？答：1.电力二极管大都采用垂直导电结构，使得硅片中通过电流的有效面积增大，显著提高了二极管的通流能力。
2.电力二极管在P区和N区之间多了一层低掺杂N区，也称漂移区。
低掺杂N区由于掺杂浓度低而接近于无掺杂的纯半导体材料即本征半导体，由于掺杂浓度低，低掺杂N区就可以承受很高的电压而不被击穿。
2-6 GTO 和普通晶闸管同为PNPN 结构为什么 GTO 能够自关断而普通晶闸管不能?答:GTO和普通晶闸管同为 PNPN 结构,由 P1N1P2 和 N1P2N2 构成两个晶体管V1、V2 分别具有共基极电流增益α1 和α２，由普通晶闸管的分析可得，α1 + α 2 = 1 是器件临界导通的条件。
α1 + α 2＞1 两个等效晶体管过饱和而导通；α1 + α 2＜1 不能维持饱和导通而关断。
GTO 之所以能够自行关断,而普通晶闸管不能,是因为 GTO 与普通晶闸管在设计和工艺方面有以下几点不同：l)GTO 在设计时α 2 较大,这样晶体管 T2 控制灵敏,易于 GTO 关断;2)GTO 导通时α1 + α 2 的更接近于 l,普通晶闸管α1 + α 2 ≥ 1.5 ,而 GTO 则为α1 + α 2 ≈ 1.05 ，GTO 的饱和程度不深,接近于临界饱和,这样为门极控制关断提供了有利条件;3)多元集成结构使每个 GTO 元阴极面积很小, 门极和阴极间的距离大为缩短,使得 P2 极区所谓的横向电阻很小, 从而使从门极抽出较大的电流成为可能。
2-7与信息电子电路中的MOSFET相比,电力MOSFET具有怎样的结构特点才具有耐受高电压和大电流的能力？1．垂直导电结构：发射极和集电极位于基区两侧，基区面积大，很薄，电流容量很大。
2．N-漂移区：集电区加入轻掺杂N-漂移区，提高耐压。
3．集电极安装于硅片底部，设计方便，封装密度高，耐压特性好。
电力电子技术在无功补偿自动控制中的运用探究
此作为切入点对于无功补偿方法及 目的进 行研究． 进而提 出无功补偿在 电力电子技术
应用上的建议。
ｌ 关键 词ｌ
无功补偿 ； 自动 控制 ； 电力电子技术 ； 应 用 分析
３ ． 结论
简 而言 之 ， 想要 降低 电 网在 实 际运行 中
前言
无功功 率补偿也被称之为无功补偿 ， ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ电
用
１ ． １电力
这 就造 成同 步调相 机开 展调 节工 作难度 较高 定不足 ， 仅供参考。
圜
伴随着社会快 速发展 ， 人们对于电能需求
２ ． 电力 电 子 技术 在 无 功补 偿 自动控 制 中的应用
【 参考文献】
【 １ 】 赵宇． 电力 电子技术在 无功补偿 自 动控制 中的应 用 【 Ｊ 】 ． 食品 与机械 ， ２ ０ １ ２ ， ０ １ ： １ ４ ８ —
１ ４ ９＋１ ６５ ．
量正在快速增加 ， 电力行业迎来了新一轮发展 ２ ． １机械式接触器 热潮 ． 电力系统建设规模也正在逐渐增加 ， 电
有 自动控制功 力负荷需求量也正在提高。无功补偿要是在电 能 ， 主要是让无功补偿装置开关与 电容器开关 【 ２ １ 陈韶锋 。 电力 电子技术在无功补偿 自 动控 力系统实际运行中应用 ， 能够显著提高电网运 相连接 ， 进而让无功补偿装置开关具有 自动控 制中的应 用 Ｕ １ ． 硅谷 ， ２ ０ １ ２ ， １ ４ ： １ ２ ２ ＋ １ ２ １ ． 行质量 ． 并且提高电网运行速度 ， 同时还能够 制功能。在对于无功补偿装置 电流 设置 的过程 １ ３ 】 周建 明 ． 无 功补偿 自动控 制 中 电力 电子 减小电能在实际传输过程中所造成的损耗。将 中 ， 初始 电压应该是 Ｏ， 在调试过程 中 ， 电压 技 术 的应 用探析 Ｕ 】 ． 电子 技术 与软 件 工 无功补偿装置按照在电力系统之 中 ， Ｘ ３ ． － ￣调整 会在合 闸的一瞬间上 升 ， 电容器 内的电流在这 程 ， ２ Ｏ１ ４ ， ２ ２ ： １ ０ ４ ． 电网运行状态 ， 让其安全稳定运行具有重要作 个阶段 内就会产生改 变 ， 进而对 于电容器 实际 用 ， 这样不仅仅能够大幅度消耗电能的损耗 ， 还能够提高电能传输质量 】 。 ４ 】 刘刚 ． 试论无功补偿 自动控制 中电力 电子 运行造成严重影 响 ， 甚至 可能直 接造成电容器 Ｉ 的损耗 。机械式接触 器在 实际应用中 ， 能够显
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TCSC原理：无C
E
φ
I
δ
Id Iq
I d ( X L + X q1 ) V2
I q ( X L + X q1 )
E sin δ = I d (X #43; I q (X L + X q1 )
Q2 = V2 I q = QE = EI cos(φ + δ ) = V2 (E cos δ − V2 ) X L + X q1 E (E − V2 cos δ ) X L + X q1
4
Iq
I
第10章 电力电子开关型电力补偿控制器
有功无功潮流
q
•
Vs
•
无功减小输电功率!
jX I p
•
O
•
δ Ip φ
•
•
•
Vr
jX I q
P = Vr ⋅ I p = VrVs sin δ / X
p
Iq
I Vs (Vs − Vr cos δ ) QsL = X
Q = QL = Vr I qL
Vr (Vs cos δ − Vr ) = X
29
UPFC*：有功、无功潮流
V2 ∆V ∆P = V2 (∆I P ) = V2 (∆I cos γ ) = V2 ∆I cos 90 − (δ + α ) = sin (δ + α ) XL
o
[
]
∆Q = V2 (∆I Q ) = V2 (∆I sin γ ) = V2 ∆I sin 90o − (δ + α ) =
电力电子学
—电力电子变换和控制技术 （第三版） 陈 坚 编著
华中科技大学
第10章 电力电子开关型电力补偿控制器 1
第十章 电力电子开关型补偿控制器
10.1 电力传输基本运行特性 10.2 晶闸管开关型并联补偿控制器(TSC、TCR) 10.3 晶闸管开关型串联电容补偿 (TCSC、GCSC*) 10.4 PWM变流器型静止同步并联补偿器 (STATCOM) 10.5 PWM变流器型静止同步串联补偿器(SSSC) 10.6 谐波电流补偿器(HCC) 10.7 谐波电压补偿器(HVC) 10.8 统一潮流控制器(UPFC*) 10.9 统一电能质量控制器(UPQC*)
第10章 电力电子开关型电力补偿控制器 23
10章 第10章 电力电子开关型补偿控制器
10.1 电力传输基本运行特性 10.2 晶闸管开关型并联补偿控制器(TSC、TCR) 10.3 晶闸管开关型串联电容补偿 (TCSC、GCSC*) 10.4 PWM变流器型静止同步并联补偿器 (STATCOM) 10.5 PWM变流器型静止同步串联补偿器(SSSC) 10.6 谐波电流补偿器(HCC) 10.7 谐波电压补偿器(HVC) 10.8 统一潮流控制器(UPFC*) 10.9 统一电能质量控制器(UPQC*)
第10章 电力电子开关型电力补偿控制器 2
10章 第10章 电力电子开关型补偿控制器
10.1 电力传输基本运行特性 10.2 晶闸管开关型并联补偿控制器(TSC、TCR) 10.3 晶闸管开关型串联电容补偿 (TCSC、GCSC*) 10.4 PWM变流器型静止同步并联补偿器 (STATCOM) 10.5 PWM变流器型静止同步串联补偿器(SSSC) 10.6 谐波电流补偿器(HCC) 10.7 谐波电压补偿器(HVC) 10.8 统一潮流控制器(UPFC*) 10.9 统一电能质量控制器(UPQC*)
第10章 电力电子开关型电力补偿控制器 28
UPFC*=STATCOM+SSSC
☺变流器I在逆变状态向电 网送出有功功率时， 变流器II则高频整流状态 从电网吸取有功功率。
第10章 电力电子开关型电力补偿控制器
☺变流器I在高频整流状态 从电网吸取有功功率时， 变流器II则逆变状态向电网 送出有功功率。
I
•
jI X /2
p
☺电源和补偿器均分线路无功!
6
Vr
第10章 电力电子开关型电力补偿控制器
10章 第10章 电力电子开关型补偿控制器
10.1 电力传输基本运行特性 10.2 晶闸管开关型并联补偿控制器(TSC、TCR) 10.3 晶闸管开关型串联电容补偿 (TCSC、GCSC*) 10.4 PWM变流器型静止同步并联补偿器 (STATCOM) 10.5 PWM变流器型静止同步串联补偿器(SSSC) 10.6 谐波电流补偿器(HCC) 10.7 谐波电压补偿器(HVC) 10.8 统一潮流控制器(UPFC*) 10.9 统一电能质量控制器(UPQC*)
[
]
V2 ∆V cos(δ + α ) XL
P2 = P0 + ∆P =
V1V2 V ∆V sin δ + 2 sin (δ + α ) XL XL
V2 V2 ∆V (V1 cos δ − V2 ) + Q2 = Q0 + ∆Q = cos(δ + α ) XL XL
第10章 电力电子开关型电力补偿控制器 7
TSC原理与特性
I C = V2 X C = 2πfCV2 = I Q = I sin φ
C = (I sin φ ) (2πfV2 )
☺价格便宜，控制简单。 电压过零投切，不能相控！
第10章 电力电子开关型电力补偿控制器 8
TCR原理
di L = v AB = 2V2 sin (ωt ) dt
X AB =
XC X L 1 = XC XL − XC 1− X C X L
P=
EV2 sin δ X q1 + X L − X AB
第10章 电力电子开关型电力补偿控制器
14
TCSC特性
☺能连续调节，容性与感性工作区。 TCR导通延迟控制产生谐波电流！ ☺TCR支路增加电阻可抑制次同步振荡（SSRD）。
第10章 电力电子开关型电力补偿控制器 3
简单输电系统
• •
Xg
G
XT
VS
R
S
PT
Vr X = ω L P + jQ i r
P + jQF
q
•
•
jX I q
•
RIp
•
•
jX I p
VS
•
R Iq
B
o
•
φ
δ
•
•
Vr
A
ZI
D
Ip
•
p
无功导致电压损失!
∆V = Vs − Vr = ( PR + QL X ) / Vr ∆V ≈ QL X / Vr
QC = Vr ⋅ I qC = Vr (Vr − Vs cos δ ) / X
第10章 电力电子开关型电力补偿控制器 5
理想输电特性
• •
Xg
G
XT
VS
R
Vr X = ω L P + jQ
P + jQF
QF
S
PT
i
QCF = QF + QrL
r
q
无功功率补偿器
•
Vs
•
jI X /2
•
•
O
φ δ φ
第10章 电力电子开关型电力补偿控制器 15
GCSC原理*
1 ωt 2I (cos α − cos ωt ) vC (t ) = ∫ 2 I sin ωtdt = α ωC C
I sin 2α + 2(π − α ) VC1 = ωC π VC1 1 sin 2α + 2(π − α ) X C (α ) = = I ωC π
第10章 电力电子开关型电力补偿控制器 10
SVC=TSC+TCR 特性: o协调电压控制 o阻尼功率振荡 作用: 增加线路的输送容量 改善系统的稳定性 支撑已有的HVDC
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10章 第10章 电力电子开关型补偿控制器
10.1 电力传输基本运行特性 10.2 晶闸管开关型并联补偿控制器(TSC、TCR) 10.3 晶闸管开关型串联电容补偿 (TCSC、GCSC*) 10.4 PWM变流器型静止同步并联补偿器 (STATCOM) 10.5 PWM变流器型静止同步串联补偿器(SSSC) 10.6 谐波电流补偿器(HCC) 10.7 谐波电压补偿器(HVC) 10.8 统一潮流控制器(UPFC*) 10.9 统一电能质量控制器(UPQC*)
ViVS ViVS sin δ ≈ δ P = VS I P = X X
VS (Vi cos δ − VS ) VS (Vi − VS ) ≈ Q = VS I Q = X X
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STATCOM控制
☺幅值、相位控制框图。 ☺直流侧电压、无功功率闭环调节。
第10章 电力电子开关型电力补偿控制器 21
第10章 电力电子开关型电力补偿控制器 22
SSSC原理
& & & & ∆V = VB − VA = jkI & & & & Z AB = VAB I = − VBA I = − jk & & & & ∆V = VB − VA = kI
P = (∆V )I & & ∆I = ∆V ( jX
L
)
☺与STATCOM电路对偶。 ☺阻抗与电压观点。
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EV2 P2 = V2 I d = sin δ X L + X q1 PE = P2 = EV2 sin δ X L + X q1
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