含电力电子设备的潮流
电力电子产品介绍
导通顺序：
VT1－VT2 －VT3－ VT4 －VT5－VT6
三相桥式全控整流电路原理图
共 阳 极 组 —— 阳
极连接在一起的 3V个T6晶，闸VT管2）（VT4，
2. 3 三相全控整流电路
阻性负载
uud21 α = 0° ua
ub
uc
O ωt1
ud2 uu2dL
ⅠⅡ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ uab uac ubc uba uca ucb uab uac
3. 4 电流型逆变电路
电流型三相桥式逆变电路
U
O
Id
t
iV
O
t
iW
O
t
uUV
O
t
电流型三相桥式逆变电路 的输出波形
无换相器电动机的基本电路
U
V
W
O
ωt
Ui
VT 4导通
O iV
VT 1导通VT 3导通
ωt
O i W VT 6导通
VT 5导通
ωt
O u VT 1
VT 2导通
ωt
u
O
dM
ωt
O 无换相器电动机电路工作波形
a)
u2 α =0 ua
ub
uc R
id
b)
O ωt1
ωt2
ω t3
ωt
uG
c)
O
ωt
ud
d)
O
ωt
i VT 1
e)
O f) u VT 1
ωt
O
ωt
u
u
ab
ac
三相半波可控整流电路共阴极接法电阻 负载时的电路及a =0°时的波形
动画
2. 3 三相全控整流电路
电力电子技术概述PPT课件
电力电子技术概述PPT课件•电力电子技术基本概念•电力电子器件•电力电子变换技术•电力电子系统分析与设计•典型应用案例剖析•发展趋势与挑战01电力电子技术基本概念它涉及到电力、电子、控制等多个领域，是现代电力工业的重要组成部分。
电力电子技术的核心是对电能进行高效、可靠、可控的转换，以满足各种用电设备的需求。
电力电子技术是一门研究利用半导体器件对电能进行转换和控制的学科。
电力电子技术定义从早期的整流器、逆变器到现在的高频开关电源、智能电网等，电力电子技术经历了多个发展阶段。
发展历程目前，电力电子技术已经广泛应用于工业、交通、通信、家电等各个领域，成为现代社会不可或缺的一部分。
现状随着新能源、智能电网等技术的不断发展，电力电子技术的应用前景将更加广阔。
未来趋势发展历程及现状工业领域电机驱动、电力系统自动化、工业加热等。
电动汽车、高速铁路、航空航天等。
通信电源、数据中心、云计算等。
变频空调、LED照明、智能家居等。
随着新能源技术的不断发展，电力电子技术在太阳能、风能等领域的应用将更加广泛；同时，智能电网的建设也将为电力电子技术的发展提供新的机遇。
交通领域家电领域前景展望通信领域应用领域与前景02电力电子器件电力二极管（Power Diode）结构简单，工作可靠导通和关断不可控主要用于整流电路晶闸管（Thyristor）四层半导体结构，三个电极导通可控，关断不可控主要用于相控整流电路可关断晶闸管（GTO）通过门极负脉冲可使其关断关断时间较长，需要较大的关断电流主要用于大容量场合电力晶体管（GTR）电流驱动的双极型晶体管导通和关断可控，但驱动电路复杂主要用于中等容量场合电力场效应晶体管（Power MOSFET ）电压驱动的单极型晶体管导通电阻小，开关速度快01主要用于中小容量场合02绝缘栅双极型晶体管（IGBT）03结合了MOSFET和GTR的优点01电压驱动，大电流容量，快速开关02目前应用最广泛的电力电子器件之一03电力电子变换技术整流电路的作用整流电路的分类整流电路的工作原理整流电路的应用将交流电转换为直流电。
配电网谐波潮流计算浅析
Ｚ ＝ｆ ４ｒ ＋ ｉ
电抗 。
２ ４ 谐 波 源模 型 ．
（４ １）
式 中 ： 、 分 别 为 ｈ次谐 波 时 的 电动 机 等 值 电阻 、 。
由于集肤效应 ， 当谐波 次数 越高 时 ， 电线 谐波 电阻 也 输
【 文献标识码 】 Ｂ
率 Ｐ 。通 过 公 共 接 点 Ｐ ， ， 大部 分 基 波 功 率 Ｐ 。 负 载 吸 收 ， 被 还 有 小 部 分 基 波 功 率 Ｐ 。 入 换 流 装 置 ， 据 功 率 平 衡 流 根 有 ： ＋Ｐ ＋ ； 流 器 中非 线 性 的 电力 电 子 装 置 Ｐ。 ＝Ｐ 。 Ｐ ，换
正系数 ， 即不增加等值 Ⅱ 型电路 的个数 。
当谐波次数较高时 ， 电线路 的分 布参 数特性 比基波时 输
墨
明显 ， 为精确等效在 高次谐 波下 的阻抗 ， 用双 曲函数计 算 采 线路 的等值参数 。
Ｚｆ＝ ｓ（ ＾・ ） ＾ Ｚ ｈ・ ｈ ｒ １ （） ３
图 ２ 谐 波 潮 流 流 向 示 意
点 电压谐 波分量 对注入电流的影响 ， 于是式 （６ 简化为 ： １）
， ＝ ｋ Ｕ ） ｋ＝１３ ５ …ｈ ｋ ｇ （１ ， ，… （７ １）
式中 ： 为变压器折算 至高 压侧 的等值 阻抗 ； 变压 ｚ ｋ为
若假定基波 电压 在所研究 时间内基本不变 ， 谐波源各 次
注入谐 波电流由式（ ７ 确定 ， １） ， 为恒定值 ， 时谐 波源 可看 此
【 中图分类号】 Ｔ ７ ７ ２ Ｍ ２ ． １
谐 波 潮 流计 算 ｔ 是研 究 谐 波 问题 中 的一 个 重 要 内容 ， 通 过 谐 波 潮 流 计 算 确 定 配 电 网 各 节 点 的 谐 波 电 压 大 小 和 各 支 路 谐 波 电流 的大 小 ， 仅 能 判 断 是 否 存 在 谐 波 谐 振 ， 次 谐 不 各 波 电压 与 总 畸 变 率 是 否 符 合 国家 标 准 等 ， 能 找 出谐 波 现 象 还
配电网三相潮流计算方法研究
配电网三相潮流计算方法研究苏申;阮玉斌;刘庆珍【摘要】本文针对三相变压器、分布式电源潮流计算模型进行了分析,归纳了配电网三相潮流计算的各种方法,并探讨其收敛性能、计算速度,以及在弱环网、不对称网络和PV节点上的处理能力.通过分析各种方法的特点及缺陷,提出改进建议.【期刊名称】《电气技术》【年(卷),期】2017(000)002【总页数】5页(P1-4,35)【关键词】分布式电源;三相变压器;三相潮流计算【作者】苏申;阮玉斌;刘庆珍【作者单位】福州大学电气工程与自动化学院,福州 350108;福州大学电气工程与自动化学院,福州 350108;福州大学电气工程与自动化学院,福州 350108【正文语种】中文输配电网潮流计算是配电网络分析的基础，在无功优化、状态估计和网络重构等方面发挥了重要的作用。
与输电网相比，配电网的结构和运行方式有以下显著的特殊性。
1）三相不平衡。
配电线路很少采取三相整体循环换位走线方式，三相参数不对称且随着非全相并网的 DG以及电动汽车等不对称设备日益增多，使配电系统的三相不平衡特征更加显著。
2）配电网采用闭环设计、开环运行。
这种特征使在配电网实际运行和网络优化计算中，需要计算分段开关和联络开关闭合情况下形成的少环或双端供电网络潮流。
3）线路的R/X比值比较大。
基于以上配电网的这些特征，传统的输电网潮流算法在配电网中将不再适用，必须提出能够适应这种形式下的配电网潮流算法。
一些国内外学者在配电网三相建模和三相潮流算法的改进上也做了大量研究，并取得了一些成果。
本文基于一些典型文献对变压器三相模型和各种分布式电源潮流计算模型进行分析，探讨目前在配电网中广泛采用的各种潮流计算方法对包含各种DG的配电网的适应性，并提出改进建议。
配电网三相潮流模型是配电网潮流分析的基础。
配电网中的电力设备复杂多样，正确地建立这些设备的三相潮流模型是配电网潮流分析的关键。
文献[1-2]对配电网设备的三相建模进行了分析，如变压器、调压器、配电线路、负荷和电容器等元件模型，以及各种分布式电源的三相稳态模型，为配电网三相潮流模型提供了很好的参考。
关于柔性交流输电系统与统一潮流控制器的研究
关于柔性交流输电系统与统一潮流控制器的研究【摘要】在电力供电供应输送过程中，电力传输中产生的损耗给国家及人民造成较大的损失，用户对电力供应的要求也越来越高，如何应用新技术减少输电线路损耗的研究迫在眉睫。
本文对柔性输电系统facts及其各种控制器进行了综述，并对upfc进行了具体的介绍。
充分体现出智能电网在降低线路损耗中发挥着重要作用。
【关键词】智能电网；柔性交流输电系统facts；统一潮流控制器upfc一、智能电网的背景智能电网提出的技术与国家战略背景：“互联网”的普及、电子信息技术及计算机软件技术的飞速发展，大大推动了全球信息化进程。
“地球村”、“数字地球”等概念逐渐体现了人类信息交流的时空跨越，速度与效率的倍增。
“物联网”应用趋势，建立人与物、物与物之间的联系，随着新一代互联网协议ipv6的部署，ip地址不再受限，为物联网扫除了网络容量的限制。
“智能电网”，电网设备的智能化、数字化与网络化为电网的信息化、互动化与自动化创造了条件。
中国最新定义为：统一坚强智能电网，（统一是前提，含统一规划、统一标准、统一建设；智能为感知、自律、自主、自愈、自学习、自适应、自调节、分析与决策，体现安全可靠、经济高效、清洁环保、灵活互动、友好开放）。
总之，智能化电力设备最终的技术要求将达到：测量数字化、控制网络化、状态可视化、功能一体化及信息互动化。
二、柔性交流输电系统facts及其控制器概述1．facts功能和定义。
建立在电力电子或其它静止型控制器基础之上的、能提高可控性和增大电力传。
输能力的交流输电系统。
facts代表一种灵活性更好的交流输电系统，有别于以往的交流输电系统；facts结构基础是电力电子器件与其它（如电容器、电抗器之类）无源元件的组合；facts的目的是要提高输电系统的可控性、保证电能质量，并能增强系统传输能力。
2．facts控制器的基本类型。
并联型控制器分：静止同步补偿器、静止同步发生器、电池储能系统、超导磁能系统、超导磁能存储器、静止无功补偿器、晶闸管控制电抗器、晶闸管投切电容器、晶闸管投切电抗器、静止无功发生器或吸收器、静止无功系统、晶闸管控制的制动电阻器。
电力变流设备的主要类型
一二三电力变流设备的主要类型 电力变流设备包括电力电子变流器和变流器自身运行必要的辅助装置，以及不能进行物理拆分的其他专用的应用部件的设备。
根据电力变流器的变换方式、变换对象、主电路阀器件的关断方式、连接的直流系统、主电路使用的阀器件类型、应用领域等分类方式，电力变流器可以分成不同种类的类型。
按变换的方式分类 半导体变流器采用的变换方式可分为: 1、交流到直流的变换：整流器； 2、直流到交流的变换：逆变器； 3、直流到直流的变换(直流-直流变换)：例如直接直流变换器、间接直流变流器； 4、交流到交流的变换(交流交流变换)：例如直接交流变流器、间接交流变流器； 5、通断控制方式：例如周期性和(或)非周期性电力电子开关。
按变换的对象分类 对电能的一个或多个特性进行变换、调节或控制，例如 1、频率包括零频率：例如变频器； 2、电压：例如电压控制器； 3、电流：例如电流控制器、温度控制器、电力电子加热设备； 4、相数和相位角：例如相数变换器、相位角调节器； 5、有功功率潮流； 6、无功功率潮流：例如静止式动态静态无功功率补偿发生装置器(TCR)、晶闸管控制串联电容器(TCSC)等； 7、波形：例如有源谐波滤波器、无源谐波滤波器； 8、负载电能的品质。
按主电路阀器件的关断方式分类 半导体变流器主电路阀器件的关断方式可分为: 1、外部换相关断，例如电网换相变流器、负载换相变流器等； 2、自换相关断：例如电容自换相变流器、GTO变流器、IGBT 变流器等。
四五六按连接的直流系统分类 直流系统连接的变流器，可根据直流系统的滤波情况(电流或电流)分为 1、电流型变流器； 2、电压型变流器。
按主电路使用的阀器件类型分类 半导体变流器主电路使用的阀器件可分为: 1、具有正向导通、反向阻断特性的不可控阀器件，例如：整流二极管； 2、具有可控正向导通特性的阀器件，例如：品闸管； 3、具有可控正向导通和可控正向关断特性的阀器件，例如：IGBT、GTO、功率晶体管； 4、两个方向都可控的阀器件，例如：双向晶闸管。
分布式电源并网的潮流计算_吕学勤
分析． 按照风力发电机的类型可将其分为普通异 双馈感应风机和多级同步风机 3 大类， 但 步风机、 不能将这些风机看作是一种节点 ． 传统发电机节点在潮流计算中一般固定取为 PQ 节点、 PV 节点， 以及平衡节点． 而 DG 由于其 其 运行方式的特殊性及其控制特性的不确定性 ， 节点类型的选取还需要根据实际情况而定 ． 节点 选取的本质是在迭代步将各类节点转换成为传统 方法能够处理的 PQ 节点或 PV 节点． 7］分别介绍了通过异步机、 文献［ 同步机直 接接入， 以及通过电力电子装置接入 3 种 DG 并 并详细讨论了单轴、 分轴微型燃气轮机和 网方式， 异步、 双馈风机的数学模型及其在潮流计算中的 节点类型． 8］ 文献［ 针对目前应用较为广泛的光伏发电 并提出在不计内部参数的前提 进行了详细讨论， ， 下 可在潮流计算中将其当作 PQ 节点． 此外， 还 作出了 MPPT 和逆变器的模型． 分布式电源的种类繁多， 功率较小， 稳态特性 差等特点， 目前对其数学模型的研究有很大局限 性． 有部分研究者提出利用概率模型来描述分布 式电源， 但其理论较复杂， 且现有的文献较少， 这 将是分布式电源建模的发展方向 ．
1
潮流计算中分布式电源数学模型
包含 DG 的配电网潮流计算与普通潮流计算 的区别之一是 DG 的潮流计算模型与传统发电机 组计算模型不一致． 分布式发电大体上可分为微 型燃气轮机、 风力发电、 燃料电池， 以及光伏电池． 6］ 文献［ 讨论了 DG 与电网互联的几种常见接口 形式， 并分别建立了这些接口在潮流计算中的数 提出了基于灵敏度补偿的配电网潮流计 学模型， 算方法． 其将 DG 并网接口分为同步发电机、 异步 发电机和电力电子变换器接口 3 大类， 这也成为 了其后研究 DG 并网问题的基本模型， 见表 1．
电力系统潮流计算的软件研究(开题报告)
目录1 本课题研究的目的和意义 (1)2 文献综述（国内外研究情况及其发展） (2)3 课题（研究的）任务 (4)4 课题内容及其研究的方法 (5)4.1 潮流计算的数学模型 (5)4.2 PQ分解法的原理及其基本方程 (5)4.3 计算步骤和程序框图 (9)5 时间安排 (11)参考文献 (11)1 本课题研究的目的和意义目的: 潮流计算是电力系统规划、运行的基本研究方法,其任务是要在已知(或给定) 某些运行参数的情况下,计算出系统中的全部参数,包括各母线电压的大小和相位、各发电机和负荷的功率及电流、以及各个变压器和线路等元件所通过的功率、电流和损耗。
随着计算机技术的不断发展和成熟,基于MATLAB潮流计算研究近年来得到了长足的发展,在此提出一种合理高效的潮流计算算法, 在保证电力系统供电可靠性和电能质量的前提下, 尽可能提高潮流计算的效率, 降低人力资源消耗。
从而提高电力系统运行的经济性。
意义：电力系统潮流计算是研究电力系统稳态运行的一项基本运算, 它根据给定系统的网络结构及运行条件来确定整个系统的运行状态:主要是各节点电压(幅值和相角), 网络中功率分布和功率损耗等状态。
它既是对电力系统规划和运行方式的合理性、可靠性及经济性进行定量分析的依据又是电力系统稳态和暂态稳定计算的基础, 是电力系统一种非常重要和基本的计算。
具体表现在以下方面:(1)在电网规划阶段,通过潮流计算,合理规划电源容量及接入点,合理规划网架,选择无功补偿方案,满足规划水平的大、小方式下潮流交换控制、调峰、调相、调压的要求。
(2)在编制年运行方式时,在预计负荷增长及新设备投运基础上,选择典型方式进行潮流计算,发现电网中薄弱环节,供调度员日常调度控制参考,并对规划、基建部门提出改进网架结构,加快基建进度的建议。
(3)正常检修及特殊运行方式下的潮流计算,用于日运行方式的编制,指导发电厂开机方式,有功、无功调整方案及负荷调整方案,满足线路、变压器热稳定要求及电压质量要求。
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可能存在的问题：将支路移去换成等效功率注入后，
原来的网络可能不连通。可以在原位置增加一条大 阻抗支路，但不精确，且数值计算性能仍受影响。
2020/4/10
VSC——Voltage Source Converter
VSC特点
◦ 用IGBT，调制频率更高 ◦ 谐波更小 ◦ 可同时控有功和无功
潮流计算中每个VSC均可 等价成一个戴维南等效电 路（有源）
Vi ViSPEC 0
控制发出无功功率恒定
Qsh Vi ,i ,Vsh ,sh
Q SPEC sh
0
控制等效并联电抗恒定
X X shunt
SPEC shunt
Im
Vsh Vi Vsh
ysh
X
SPEC shunt
0
其他约束：电流相位控制，远方电压幅值控制，线 路无功潮流控制……
补充一个等式约束后，方程和变量个数相等，可解
Pc
VlVp X TCSC
sin lp
0
l
p
rlm jxlm
m
Plp jQlp Ppl jQpl
glm jblm
2020/4/10
原潮流方程对新变量的偏导数（雅可比矩阵新增一列的
非对角元素）
Ql
X TCSC
Vl X2
TCSC
Vl Vp coslp
Qp
X TCSC
Vp X2
TCSC
TCSC
sin lp
潮流方程其他元素不变，可用常规的牛顿拉夫逊法迭代
求解
2020/4/10
用公式
Plp
Pc
VlVp X TCSC
sin lp
0
电压幅值为1.0
相角差为20。~30。
用上式估算出XTCSC的初始值 FACTS设备均可在不同的控制模式下转换，此处等
价于新增不同表达式的方程
Vp Vl cos pl
新潮流方程对原变量的偏导数（雅可比矩阵新增一行的
非对角元素）
Plp Vl
Vl
Plp Vp
Vp
VlVp X TCSC
sin lp
Plp l
Plp p
VlVp X TCSC
coslp
新潮流方程对新变量的偏导数（雅可比矩阵新增行列的
对角元素）
Plp X TCSC
VlVp X2
glm jblm
m
假设TCSC的控制目标为令Plp恒定， 其他控制目标类似。
2020/4/10
不与TCSC直接相连的节点潮流方程不变
节点p和l的潮流方程变为
Pl Pls Pc Vl Vj Glj coslj Blj sinlj 0
jl
Ql
Qls
Vl X TCSC
Vl Vp coslp
武志刚
2020/4/10
问题简介 含晶闸管换流器电力电子设备的潮流计算 含VSC换流器电力电子设备的潮流计算
2020/4/10
含大量电力电子设备（FACTS/HVDC）已成为现 代电力系统的主要特征之一
电力电子设备的特点：快速，灵活，控制范围大 主要应用：无功补偿，改善暂态稳定性，消除潮流
潮流计算结束后应求出合 适的Vco
VSC换流器
yco Vco +
-
2020/4/10
i
Psh Vi2 gsh ViVsh gsh cos i sh bsh sin i sh
ysh Psh jQsh
Qsh Vi2bsh ViVsh gsh sin i sh bsh cos i sh Vi Vsh +
Pshm Vm2 gshm VmVshm gshm cos m shm bshm sin m shm Qshm Vm2bshm VmVshm gshm sin m shm bshm cos m shm
zshm 1 gshm jbshm m i, j, k
2020/4/10
Vl V j Glj sinlj Blj coslj
jl
0
Pp Pc VpVm Gpm cos pm Bpm sin pm 0
Qp
Vp X TCSC
Vp Vl cos pl
VpVm Gpm sin pm Bpm cos pm
0
增加了一个未知数XTCSC，相应增加了一个方程
Plp
-
SVC内部交换功率时自身并不消耗有功功率，故有 约束
PE
ReVsh
I
sh
Vs2h gsh
ViVsh
g sh
cosi
sh
bsh
sini
sh
0
•将SVC等效注入功率计入原潮流方程，方程个数未变 •新增了两个变量，SVC有功功率约束只有一个，方程比变量个数少一个
2020/4/10
控制所联母线电压恒定
sh
Qi
Vsh Qi
sh Vsh
0 0
i
F
i
Pi
i
Qi
i
Vi F
Vi Pi
Vi Qi
Vi
sh
Vsh
i
Vi
PE
F
Pi
Qi
00ຫໍສະໝຸດ 2020/4/10设母线i为电源区域（云贵？），母线j、k为负荷区域（广东、广西？）。
2020/4/10
Pdc Pdci Pdcj Pdck Ploss 0
其中
Pdcm
Re
Vshm
I shm
V2 shm
g
shm
ViVshm
gshm cos i shm
bshm sin i shm
m i, j, k
Ploss 由直流侧的电网拓扑及参数决定
rlm jxlm
m
Plp
VpVl X TCSC
sin lp
Plp jQlp Ppl jQpl
glm jblm
Qlp
Vl X TCSC
Vl Vp coslp
Ppl
VpVl X TCSC
sin pl
Plp
Qpl
Vp X TCSC
Vp Vl cos pl
l
p
rlm jxlm
Plp jQlp Ppl jQpl
阻塞，提高功率传输能力…… 如何求解含电力电子设备的潮流？
◦ 等效功率注入法（王锡凡，《现代电力系统分析》） ◦ 戴维南等效电路法（X. P. Zhang，《Flexible AC
Transmission Systems: Modeling and Control》）
2020/4/10
l XTCSC p
2020/4/10
V min sh
Vsh
V max sh
sh
Ish
Vi Vsh
ysh
I max sh
2020/4/10
潮流方程：常规潮流方程，计及SVC等效功率注入 及两个相应等式约束
修正方程：
PE PE PE PE 0 0
sh Vsh
F F
sh
Vsh
Pi Pi