基于软开关无功补偿研究.docVIP

毕业设计内容及研究意义 设计内容： 无功功率补偿装置在电系统中所承担的作用是提高电网的功率因数，降低供电变压器及输送线路的损耗，提高供电效率，改善供电环境。所以无功功率补偿装置在电力供电系统中处在一个不可缺少的非常重要的位置。合理的选择补偿装置，可以做到最大限度的减少网络的损耗，使电网质量提高。反之，如选择或使用不当，可能造成供电系统，电压波动，谐波增大等诸多因素。 软开关是电器回路中用于连通和切断负载的一种方式和装置，这种方式系指负载的切断和接通不是瞬间突然地完成，而是逐渐地由小到大完成接通过程，逐渐地由大到小完成切断过程。 本文就是研究如何将软开关技术引用到电网系统中进行无功补偿。 研究意义： 交流电在通过纯电阻的时候,电能都转成了热能,而在通过纯容性或者纯感性负载的时候,并不做功.也就是说没有消耗电能,即为无功功率。然而电网系统中实际负载,不可能为纯容性负载或者纯感性负载,一般都是混合性负载,这样电流在通过它们的时候,就有无功功率,此时的功率因素小于1,为了提高电能的利用率,就要进行无功补偿。无功补偿的意义： ⑴补偿无功功率，可以增加电网中有功功率的比例常数。 　　⑵减少发、供电设备的设计容量，减少投资。 ⑶降低线损，减少设计容量，减少投资，增加电网中有功功率的输送比例。 而软开关技术的引入可以使电流的接入更加的和缓,减少接通的瞬时电流,延长使用寿命,减少能量消耗。 毕业设计研究现状和发展趋势 研究现状： 补偿技术一直备受人们关注。无功补偿有很多方法,主要有同步调相机；静止无功补偿器SVC(staticvarcompensator)；静止无功发生器SVG(staticvargenerator)；功率因数校正装置PFC(powfactorcorrector)；既可以治理谐波又可以进行无功补偿的有源滤波装APF(activepowerfilter) 和并联电容器。 在这些无功补偿方案中,同步调相机由于其本身所固有的缺点(噪声大,损耗大)已经过时；SVG虽然具有各种优越的性能,但它控制复杂,价格昂贵,短期内难以在我国电力系统推广使用；PFC是针对某一种拓扑的改进(一般是整流器),是针对新产品开发的方案,不是单独对电网的；APF一般说来控制比较复杂,且价格也比较昂贵,因此我国现行使用的无功补偿装置主要是并联投切电容器和晶闸管控制电抗器与固定电容的组合。 用投切电容方式进行无功补偿,由于电容的投切是分级进行的,故产生的补偿电流也是阶跃式的,一段运行期内(例如白天和夜间)不是过补偿就是欠补偿,无法使电网无功功率得到恰当的实时补偿另外,目前电容的投切多采用MSC(mechanicallyswitchedcapacitor),开关是机械式交流接触器,其接点间容易拉弧粘连,工作寿命短,响应速度慢,且投切过程还对系统产生冲击电流和冲击电压一些电容投切装置改用无触点的固态继电器,但它成本高,在流过大补偿电流时将产生较大的额外损耗。 发展趋势： APF(activepowerfilter)的确正逐步的在我国普及使用，但是现有的无功补偿装置大多是并联投切电容器和晶闸管控制电抗器与固定电容的组合。而软开关切投技术的引用不仅避免了切投时对电网与电容的冲击，且使开关使用寿命从电寿命上升到机械寿命，二者相差可达10 倍以上。无论是经济性还是实用性,都有广阔的前景。 三、毕业设计研究方案及工作计划 研究方案： 无功补偿的基本原理是：把具有容性功率负荷的装置与感性功率负荷并联接在同一电路，能量在两种负荷之间相互交换。这样，感性负荷所需要的无功功率可由容性负荷输出的无功功率补偿。用电容并联和可调式电压源作为无功补偿装置并用二级拓扑结构实现软开关投切。如图： 当系统接入电网后，如果电网需要增加无功，则先让可调电压源电压U v=U ，然后合开关SW1，使补偿电容C1 在零电流条件下接入电网（ZCSON），随后可根据所需补偿的无功，使Uv 逐步减小，C1 提供的容性无功将逐步增加。当Uv=0 时，第一支路补偿达到最大值，此时如果仍需要提供无功，则使SW3 在零电压条件下接通，同时断开SW1。在SW1 断开后使Uv 又迅速增到U，闭合SW2，使电容C2 在零电流条件投入，减小Uv 可连续增大第二支路偿补电流大小，直到无功得到恰当的补偿。同理减少无功可通过增大可调电压源的电压来实现，具体操作方法则与增加无功相反，以上工作模式可通过改变C1,C2或增加电容推广到更多级，以适应多类负载环境。 工作重点及难点： 如何实现连续可调的电压源； 系统的仿真与验证; 拟定解决方案：考虑到软开关下的并联电容式补偿可应用到多类负载场合，故可调电压源拟采用电力电子电路搭建或自耦变压器实现。而系统的仿真和验证用民用220V电压做电