07含电力电子设备的潮流.pptx
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07 含电力电子设备的潮流
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》）
2020/9/23
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2020/9/23
V min sh
Vsh
V max sh
sh
Ish
Vi Vsh
ysh
I max sh
2020/9/23
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
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
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Plp jQlp Ppl jQpl
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
2020/9/23
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
◦ 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》）
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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
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Pi Pi
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sin lp
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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
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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
《电力系统潮流计算》PPT课件
＜ •
•
Ma |Uxi(K1)UiK|
其中K为迭代次数.
整理ppt
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三.说明
(1)平衡节点不参加迭代.
(2)PV节点的处理:在迭代中需增加一个判断
如碰到PV节点,每一次迭代出来的电压始终保持幅值为常
量,相位为变量 •
• n *•
UiU i s i(K1),Q iIm Ui( yiU j j)
整理ppt
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
19
(1)节点间相位差很大的重负荷系统 (2)包含有负电抗支路(如某些三绕组变压器或线路串联电容
等)的系统. (3)具有较长的辐射性线路的系统. (4)长线路与短线路接在同一节点上,而且长短线路的比值又
很大的系统. 此外,平衡节点的不同选择也会影响到收敛性能.一般取
•
Ui 10o
整理ppt
f
x1
f 1(Χ )
f Χ
f x2
f
(梯 度 ), F (Χ)
f
2
(
Χ
)
f
fn( Χ )
xn
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12
f 1 f 1
f
T 1
x1
x2
F
f
T 2
f 2 x1
f 2 x2
fnT
fn
fn
x1 x2
f 1
xn
f 2 xn
fi xj
j1
高斯－赛德尓迭代的算法的计算性能和特点
优点:原理简单,程序设计容易占用内存少.每次计算量也很 少,一般电力系统每个节点平均和2～4个节点相连,相应导 纳矩阵具有对称性和高度稀疏性.
整理ppt
18
缺点:收敛速度很慢.根据迭代公式,各节点在数学上是 松散耦合的,每次迭代,每个节电电压值只能影响与之 相关的几个节点,所以收敛速度很慢.且,算法所需迭代 次数和节点数目有密切关系,将随其数目的增加而急剧 增加.此算法另外一个重要限制是对于如下的病态条件 的系统,往往会收敛困难.
简单电力网络潮流的分析与计算幻灯片PPT
《电力系统分析》
2021年5月25日星期二
预备知识
单相S 功 率U 的 I *计 算U U e j I I e j
S U I e j( ) U I e j U I c o s j U I s i n
P j Q
三相功率的计算
S 3 S 3 U I c o s j 3 U I s i n P j Q
为 S 2 S 2 S y 2 ( P 2 j Q 2 ) ( P y 2 j Q y 2 ) P 2 j Q 2
而流入电力线路阻抗始端的功率为 S 1 S 2 S Z ( P 2 j Q 2 ) ( P Z j Q Z ) P 1 j Q 1
负荷代替，即
S y T P y T j Q y T 1 0 P 0 0 U 0 U 1 2 N 2 jI0 1 % 0 0 S U N U N 2 1 2 1 0 P 0 00j1 I0 0 % 0SN(M V A )
《电力系统分析》
2021年5月25日星期二
➢讨论：
1. 由电压损耗纵分量 可知降低电压损耗的方法有： 提高电压等级；增大导线截面积；减小线路中流 过的无功功率。
由上式可得电力线路全年电能损耗为
W Z 8 7 6 0 P m a x G
(3-23)
（2）利用最大负荷损耗时间 m ax求全年的电能损耗。
另一种常用的方法是根据用户负荷的最负荷小时数 T m ax 和
负荷的功率因数 cos，从手册中查得最大负荷损耗时间 max
定义：
《电力系统分析》
max
WZ Pmax
P1X Q1R
U 1
取 U 1 与实轴重合， 相量如图3-3所示。
tg1 U
U1U
电力电子技术PPT课件第7章
电力电子技术的展望
THANKS FOR
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分布式发电系统中的电力电子装置
分布式发电系统中的电力电子装置主要包括逆变器和分布式电源控制器，用于实现分布式电源的并网运行和功率控制。
分布式发电系统的优势与挑战
分布式发电系统能够提高供电可靠性和能源利用效率，但同时也面临着并网技术、运行控制和能源管理等方面的挑战。
分布式发电系统中的电力电子装置
05
交流调压电路的分类
可控硅调压电路、晶体管调压电路等。
交流调压电路的工作原理
通过快速开关晶体管或可控硅等器件，实现交流电压的快速调节。
交流调压电路的应用
灯光调节、电机调速、加热控制等。
交流调压电路
04
电力电子系统
电力系统运行
电力系统的运行需要保持稳定、安全、经济和可靠，通过调度和控制手段实现电力供需平衡和系统安全。
双极晶体管
场效应晶体管
晶体管的放大作用
通过电场效应控制导电沟道的开启和关闭，分为N沟道和P沟道两种类型。
通过控制基极电流，实现对集电极或发射极电流的放大，从而实现信号的放大。
03
02
01
晶体管
可控硅整流器是一种大功率开关器件，通过控制其导通角来控制输出电压和电流的大小。
工作原理
可控硅整流器需要一个触发信号才能导通，可以通过控制触发信号的相位和占空比来调节输出。
02
电力电子器件
半导体器件基础
半导体材料
硅和锗是最常用的半导体材料，它们具有特殊的电学性质，是制造电子器件的基础。
载流子
半导体中的主要载流子有电子和空穴，它们在电场的作用下可以移动，从而形成电流。
第三章 电力系统稳态分析(潮流计算)PPT课件
S P2 Q2
4
§3.1 电力网功率损耗与电压计算
二、电力线路的功率损耗和电压计算
1. 电力线路功率的计算 已知条件为：首端电压 U 1，首端功率S1=P1+jQ1，以 及线路参数。求解的是线路中的功率损耗和末端电
压和功率。
求解过程：从首端向末端推导。
1)首端导纳支路的功率 S~Y1
S~1 S~1 1
U2
U2
U1
U2 U '
2
U '
2 ,
tg 1
U '
U2
U
' 2
9
§3.1 电力网功率损耗与电压计算
※电压降落公式讨论：
1) 求电压降落的纵分量和横分量公式是一样的
2) U U ' U U ' （因为不同参考电压）
U U 1
U dU
U 2 U
U
10
§3.1 电力网功率损耗与电压计算
电压调整% U20 U2 100 U 20
12
§3.1 电力网功率损耗与电压计算
6. 电能经济指标
1) 输电效率：指线路末端输出有功功率与线路始端输 入有功功率的比值，以百分数表示：
输电效率% P2 100% P1
2) 线损率或网损率：线路上损耗的电能与线路始端输 入的电能的比值
线损率% Wz 100% Wz 100%
3) 阻抗支路中损耗的功率
S~z 3
S~1' 3U 1
S~1' 3U 1
Z
S1' U1
2
Z
P1'2 Q1'2
U
2 1
R jX
P1'2 Q1'2
电力电子技术完整版全套PPT电子课件
电力电子技术完整 版全套PPT电子课 件
contents
目录
• 电力电子技术概述 • 电力电子器件 • 电力电子电路 • 电力电子技术的控制策略 • 电力电子技术的实验与仿真
01
电力电子技术概述
电力电子技术的定义与发展
定义
电力电子技术是一门研究利用半 导体器件对电能进行变换和控制 的科学。
发展历程
饱和压降等特性
05
广泛应用于电机控制、电源转
换等领域
06
03
电力电子电路
整流电路
整流电路的工作原理
介绍整流电路的基本工作原理，包括 半波整流、全波整流和桥式整流等。
整流电路的应用
列举整流电路在电力电子领域的应用 ，如电源供应器、电池充电器和电机 驱动器等。
整流电路的类型
详细阐述不同类型的整流电路，如单 相半波整流电路、单相全波整流电路 、三相半波整流电路和三相全波整流 电路等。
光调光器和电加热温度控制器等。
一般工业应用
01
02
03
电动机控制
利用电力电子技术实现对 电动机的启动、调速、制 动等控制，提高工业生产 效率。
电热控制
通过电力电子技术对电热 设备进行控制，实现精确 的温度控制和节能效果。
照明控制
利用电力电子技术研发的 照明控制系统，可实现对 照明设备的智能控制和节 能管理。
。
应用领域
适用于对控制精度要求不高、成 本敏感的场合，如某些电源管理
、电机驱动等。
优缺点分析
优点在于实现简单、成本低；缺 点在于控制精度低、易受干扰、
调试困难。
数字控制技术
原理与特点
基于数字电路和微处理器实现控制，具有控制精度高、灵活性好 、易于实现复杂控制算法等特点。
contents
目录
• 电力电子技术概述 • 电力电子器件 • 电力电子电路 • 电力电子技术的控制策略 • 电力电子技术的实验与仿真
01
电力电子技术概述
电力电子技术的定义与发展
定义
电力电子技术是一门研究利用半 导体器件对电能进行变换和控制 的科学。
发展历程
饱和压降等特性
05
广泛应用于电机控制、电源转
换等领域
06
03
电力电子电路
整流电路
整流电路的工作原理
介绍整流电路的基本工作原理，包括 半波整流、全波整流和桥式整流等。
整流电路的应用
列举整流电路在电力电子领域的应用 ，如电源供应器、电池充电器和电机 驱动器等。
整流电路的类型
详细阐述不同类型的整流电路，如单 相半波整流电路、单相全波整流电路 、三相半波整流电路和三相全波整流 电路等。
光调光器和电加热温度控制器等。
一般工业应用
01
02
03
电动机控制
利用电力电子技术实现对 电动机的启动、调速、制 动等控制，提高工业生产 效率。
电热控制
通过电力电子技术对电热 设备进行控制，实现精确 的温度控制和节能效果。
照明控制
利用电力电子技术研发的 照明控制系统，可实现对 照明设备的智能控制和节 能管理。
。
应用领域
适用于对控制精度要求不高、成 本敏感的场合，如某些电源管理
、电机驱动等。
优缺点分析
优点在于实现简单、成本低；缺 点在于控制精度低、易受干扰、
调试困难。
数字控制技术
原理与特点
基于数字电路和微处理器实现控制，具有控制精度高、灵活性好 、易于实现复杂控制算法等特点。
简单电力系统的潮流分析(课堂PPT)
33
A
UA
S~1
C
~
S2
B
~ S3
UA
Z1
Z2
Z3
30km LGJ 95 40km
(0.33 j0.429)Ω/km
~ SC
S~B
C
30km
B
~ SC 10 j10MVA
~ SB 20 j15MVA
~
~
S~AB
SB (lBC l AB
lCA ) SClAC lBC lCA
(20 j15) 60 (10 j10) 30 40 30 30
S~2 U2
变压器的功率损耗也 可用试验参数表示
GT jBT
阻抗支路的功率损耗
S~ZT
P12 Q12 U12
(RT
jXT )
2
PT
P0
Pk
S SN
2
QT
I0% 100
S
N
Uk % 100
S
N
S SN
P22 Q22
U
2 2
(RT
jXT
导纳支路的功率损耗
) S~0
GT
jBT
U 2
P0
jQ0
电力网任意点的实际电压与线路额定电压的数
值差 U1 U N
U2 UN
m1 %
U1 U N UN
100
m2 %
U2 UN UN
100
14
例2：有一条220kV的架空线，长度为 210km，线路参数为 r1=0.105Ω/km,x1=0.409Ω/km,b1=2.78× 10-6 S/km。线路末端负荷为100MW， cosφ=0.92，末端电压为209kV，试计算 线路首端的电压和功率以及线路的效率。
07 含电力电子设备的潮流
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》）
2020/10/21
l XTCSC p
Pc
VlVp X TCSC
sin lp
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Plp jQlp Ppl jQpl
glm jblm
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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
sh
Qi
Vsh Qi
sh Vsh
0 0
i
F
i
Pi
i
Qi
i
Vi F
Vi Pi
Vi Qi
Vi
sh
பைடு நூலகம்Vsh
i
Vi
PE
F
Pi Qi
0
0
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设母线i为电源区域（云贵？），母线j、k为负荷区域（广东、广西？）。
glm jblm
m
假设TCSC的控制目标为令Plp恒定， 其他控制目标类似。
2020/10/21
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
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◦ 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》）
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0
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glm jblm
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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
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Qi
Vsh Qi
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Pi
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Qi
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Vi Qi
Vi
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பைடு நூலகம்Vsh
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Pi Qi
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设母线i为电源区域（云贵？），母线j、k为负荷区域（广东、广西？）。
glm jblm
m
假设TCSC的控制目标为令Plp恒定， 其他控制目标类似。
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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
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rlm jxlm
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Plp
VpVl X TCSC
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sin pl
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Pc
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0
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Plp jQlp Ppl jQpl
glm jblm
2020/7/7
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
Vp Vl cos pl
-
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
2020/7/7
控制所联母线电压恒定
潮流计算结束后应求出合 适的Vco
VSC换流器
yco Vco +
-
2020/7/7
i
Psh Vi2 gsh ViVsh gsh cos i sh bsh sin i sh Qsh Vi2bsh ViVsh gsh sin i sh bsh cos i sh Vi
ysh Psh jQsh Vsh +
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
TCSC
sin lp
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。
2020/7/7
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）
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
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
2020/7/7
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
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
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
2020/7/7
PQ控制（母线j、k）
glm jblm
m
假设TCSC的控制目标为令Plp恒定， 其他控制目标类似。
2020/7/7
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
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Qls
Vl X TCSC
Vl Vp coslp
2020/7/7
V min sh
Vsh
V max sh
sh
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2020/7/7
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
武志刚
2020/7/7
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
2020/7/7
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
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
2020/7/7
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》）
2020/7/7
l XTCSC p
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Qi
Vsh Qi
sh Vsh
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i
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i
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Vi Pi
Vi Qi
Vi
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Vi
PE
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Pi Qi
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设母线i为电源区域（云贵？），母线j、k为负荷区域（广东、广西？）。
2020/7/7