[工学]电力电子技术课件 第7章.ppt

第7章 静止无功补偿装置 第7章 静止无功补偿装置 7.1 概述 7.2 晶闸管控制电抗器(TCR) 7.3 晶闸管投切电容器(TSC) 7.4 静止同步补偿器(STATCOM) 7.1 概述 7.1.1 灵活交流输电系统简介 1. FACTS的概念 FACTS(Flexible AC Transmission Systems——灵活交流输电系统或柔性交流输电系统)，就是在输电系统的重要部位，采用具有单独或综合功能的电力电子装置，对输电系统的主要参数(如电压、相位差、电抗等)进行调整控制，使输电系统更加可靠，具有更大的可控性和传输能力。 2. FACTS的发展 目前在国内，中国电力科学研究院、部分高等院校、电力生产和设计部门及一些电气设备制造厂家已开始FACTS技术方面的规划和研究试制工作。对静止无功补偿器(SVC)已积累了较为丰富的制造和运行经验。 灵活交流输电技术已在多个输电工程中得到应用，但其推广却不是很快。 7.1.2 静止无功补偿装置的发展 1.无功补偿的作用 (1)提高供用电系统及负载的功率因数，降低设备容量，减少功率损耗。 (2)稳定受电端及电网的电压，提高供电质量。 (3)在电气化铁道等三相负载不平衡的场合，通过适当的无功补偿可以平衡三相的有功及无功负载。 2. 静止无功补偿装置的发展 早期无功补偿装置有同步调相机(Synchronous Condenser—SC)和并联电容器。 20世纪70年代以来，同步调相机和并联电容器逐渐被静止型无功补偿装置所取代。 电力电子技术的发展及其在电力系统中的应用，将使用晶闸管的静止无功补偿装置推上了无功补偿的舞台，并逐渐占据了静止无功补偿的主导地位。 随着电力电子技术的进一步发展，20世纪80年代以来，出现了一种更为先进的静止型无功补偿装置，这就是采用自换相变流电路的静止无功补偿装置——静止同步补偿器(Static Synchronous Compensator—STATCOM)，也有人称之为新型静止无功发生器(Advanced Static Var Generator—ASVG)，或者轻型SVC(SVC-Light)。 第7章 静止无功补偿装置 7.1 概述 7.2 晶闸管控制电抗器(TCR) 7.3 晶闸管投切电容器(TSC) 7.4 静止同步补偿器(STATCOM) 7.2 晶闸管控制电抗器(TCR) TCR的基本原理如图所示。其单相基本结构是两个反并联的晶闸管与一个电抗器相串联。 由于目前晶闸管的关断能力通常在3～9kV、3～6kA左右，实际应用中，往往采用多个(10～20)晶闸管串联使用，串联的晶闸管要求同时触发导通。 通过改变晶闸管的触发延迟角a，可以改变电抗器电流的大小，即可以达到连续调整电抗器的基波无功功率的目的。 TCR型晶闸管阀的触发延迟角的有效范围在90°～180°。 a=90°时，晶闸管完全导通，其吸收的基波电流和无功功率最大。 当触发延迟角在90°～180°之间时，晶闸管为部分区间导通。减少了其吸收的无功功率。 当触发延迟角为180°时，TCR不吸收无功功率，其对电力系统不起任何作用。 对于TCR，电抗器电流的表达式为 iL的基波电流有效值为 TCR的电压—电流特性实际上是一种稳态特性，特性上的每一点都是TCR在导通角d为某一角度时的等效感抗的伏安特性上的一点。TCR之所以能从其电压—电流特性上的某一稳态工作点转移到另一稳态工作点，都是控制系统不断调节触发延迟角a，从而不断调节导通角d的结果。 7.2.2 TCR的主要接线形式 TCR的三相接线形式大都采用三角形联结，也就是所谓的支路控制三角形联结三相交流调压电路的形式。 每相只有一个晶闸管对的接线形式被称为6脉波TCR。对其输出电流波形进行傅立叶分析可知，其线电流中所含谐波为6k±1次(k为正整数)。 12脉波TCR由供电电压相差30°相角的两个6脉波TCR构成(如图所示)，它可以有效的减小线电流中的谐波。 其一次侧线电流中将仅含12k±1次(k为正整数)谐波。 12脉波TCR的一个很重要的优点是，当组成它的一个6脉波TCR出现故障时，另一个仍可正常工作。 7.2.3 TCR的主要配置类型 单独的TCR由于只能吸收感性的无功功率，因此往往与并联电容器配合使用，其单相连接图如图所示。 并联上电容器后，总的无功功率为TCR与并联电容器无功功率抵消后的净无功功率。 并联电容器串联上小的调谐电抗器还可兼作滤波器，以吸收TCR产生的谐波电流。 当TCR与固定电容器配合使用时，被称为TCR+FC型SVC，有时也简称为TCR，其电压—电流特性