电力电子技术电子教案.ppt

现代电力电子技术原理与应用第七章第七章在电力工业中的应用在电力工业中的应用5/21/20231现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用应用特点应用特点 高电压高电压 大电流大电流 大功率大功率 高可靠性高可靠性第第七章七章 在电力工业中的应用在电力工业中的应用5/21/20232现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用应用实例应用实例 高压直流输电（高压直流输电（HVDC）静止无功补偿（静止无功补偿（SVC、SVG）有源滤波器（有源滤波器（APF）可控串联补偿可控串联补偿 柔性（灵活）交流输电系统（柔性（灵活）交流输电系统（FACTS）第第七章七章 在电力工业中的应用在电力工业中的应用5/21/20233现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用新运营方式的技术支撑新运营方式的技术支撑第第七章七章 在电力工业中的应用在电力工业中的应用5/21/20234现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用 最适合大容量、远距离输电的电能形态最适合大容量、远距离输电的电能形态 线路造价较低线路造价较低 线路损耗较小线路损耗较小 异步联接异步联接 可控制性好可控制性好高压直流输电（高压直流输电（HVDC）第第七章七章 在电力工业中的应用在电力工业中的应用5/21/20235现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用滤波正极12脉动A端滤波负极12脉动B端滤波及无功补偿直流输电线交流系统A交流系统BY YD YY YD YLdLd第第七章七章 在电力工业中的应用在电力工业中的应用高压直流输电（高压直流输电（HVDC）原理原理双桥换流器双桥换流器5/21/20236现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用等价距离等价距离第第七章七章 在电力工业中的应用在电力工业中的应用高压直流输电（高压直流输电（HVDC）5/21/20237现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用线损比较线损比较第第七章七章 在电力工业中的应用在电力工业中的应用高压直流输电（高压直流输电（HVDC）5/21/20238现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用HVDC的应用的应用 长距离、大容量输电长距离、大容量输电（能源基地到负荷中心）（能源基地到负荷中心）联络线联络线（电力系统之间或电力企业之间）（电力系统之间或电力企业之间）电缆输电电缆输电（地下或海底）（地下或海底）改造原有交流线路以增加输电容量改造原有交流线路以增加输电容量第第七章七章 在电力工业中的应用在电力工业中的应用5/21/20239现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用HVDC换流站的主要设备换流站的主要设备 换流器（包括换流变压器等）换流器（包括换流变压器等）滤波器及无功补偿设备滤波器及无功补偿设备 控制系统控制系统 断路器等断路器等第第七章七章 在电力工业中的应用在电力工业中的应用5/21/202310现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用第第七章七章 在电力工业中的应用在电力工业中的应用双桥双桥12脉动换流器直流电压（脉动换流器直流电压（变化，变化，u =0）5/21/202311现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用第第七章七章 在电力工业中的应用在电力工业中的应用双桥双桥12脉动换流器直流电压（脉动换流器直流电压（变化，变化，u 0）5/21/202312现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用HVDC换流器运行时产生的谐波（特征谐波）换流器运行时产生的谐波（特征谐波）交流侧：交流侧：直流侧：直流侧：第第七章七章 在电力工业中的应用在电力工业中的应用5/21/202313现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用HVDC换流器运行时产生的谐波换流器运行时产生的谐波 特征谐波：特征谐波：非特征谐波：非特征谐波：第第七章七章 在电力工业中的应用在电力工业中的应用 由电路结构及工作方式决定而产生的谐波由电路结构及工作方式决定而产生的谐波由于理想条件不能满足而产生的谐波由于理想条件不能满足而产生的谐波5/21/202314现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用第第七章七章 在电力工业中的应用在电力工业中的应用理想的假定条件理想的假定条件 三相交流电源对称、正弦、频率恒定三相交流电源对称、正弦、频率恒定 交流电网阻抗对称，忽略换流变压器激磁导纳交流电网阻抗对称，忽略换流变压器激磁导纳 大电感平波电抗器，换流器直流侧电流为纯直流大电感平波电抗器，换流器直流侧电流为纯直流 特性理想的阀特性理想的阀 桥阀等相位间隔依次触发桥阀等相位间隔依次触发5/21/202315现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用HVDC换流站中的滤波器换流站中的滤波器 交流侧滤波器交流侧滤波器 单调谐滤波器单调谐滤波器 双调谐滤波器双调谐滤波器 高通滤波器高通滤波器 直流侧滤波器直流侧滤波器第第七章七章 在电力工业中的应用在电力工业中的应用5/21/202316现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用第第七章七章 在电力工业中的应用在电力工业中的应用换流装置的功率因数（直观分析）换流装置的功率因数（直观分析）5/21/202317现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用第第七章七章 在电力工业中的应用在电力工业中的应用换流装置的基波功率因数（工程应用）换流装置的基波功率因数（工程应用）较精确较精确较精确较精确较粗略较粗略较粗略较粗略5/21/202318现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用第第七章七章 在电力工业中的应用在电力工业中的应用换流装置的功率因数分析换流装置的功率因数分析有功功率有功功率基波无功功率基波无功功率畸变无功功率畸变无功功率5/21/202319现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用HVDC换流器运行时所需的无功功率换流器运行时所需的无功功率第第七章七章 在电力工业中的应用在电力工业中的应用5/21/202320现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用HVDC换流站中的无功补偿设备换流站中的无功补偿设备 交流侧滤波器兼作无功补偿交流侧滤波器兼作无功补偿 无功补偿电容器无功补偿电容器 调相机调相机第第七章七章 在电力工业中的应用在电力工业中的应用弱系统中的电压支撑弱系统中的电压支撑弱系统中的电压支撑弱系统中的电压支撑5/21/202321现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用HVDC换流站的控制系统换流站的控制系统 复杂的数字控制系统复杂的数字控制系统 站控站控 极控极控 阀控阀控 分层控制分层控制第第七章七章 在电力工业中的应用在电力工业中的应用5/21/202322现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用HVDC系统常用控制运行方式系统常用控制运行方式 系统级控制系统级控制 整流侧定电流、逆变侧定熄弧角整流侧定电流、逆变侧定熄弧角 整流侧定电流、逆变侧定电压整流侧定电流、逆变侧定电压 整流侧定整流侧定 角、逆变侧定电流角、逆变侧定电流 两侧换流器控制两侧换流器控制 定功率控制定功率控制 调频控制调频控制第第七章七章 在电力工业中的应用在电力工业中的应用5/21/202323现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用HVDC技术的技术的发展历史发展历史汞弧整流器，汞弧整流器，50kV/200A真空管控制装置真空管控制装置第一个可控硅阀，第一个可控硅阀，50kV/200A用作监控的显示器用作监控的显示器悬挂式可控硅阀，悬挂式可控硅阀，150kV/914A采用微型机的控制系统采用微型机的控制系统第第七章七章 在电力工业中的应用在电力工业中的应用5/21/202324现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用轻型直流输电（轻型直流输电（HVDC Light）较小容量的直流输电系统较小容量的直流输电系统（200300MW以下）以下）采用电压源型逆变器采用电压源型逆变器（由可关断器件构成）（由可关断器件构成）采用采用PWM技术技术第第七章七章 在电力工业中的应用在电力工业中的应用5/21/202325现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用静止无功补偿装置（静止无功补偿装置（SVC）在较弱的电力系统中维持稳定的电压在较弱的电力系统中维持稳定的电压 降低输电损耗降低输电损耗 增加输电容量增加输电容量 增加瞬态稳定极限增加瞬态稳定极限 对功率振荡起阻尼作用对功率振荡起阻尼作用 改进电压控制及稳定性改进电压控制及稳定性第第七章七章 在电力工业中的应用在电力工业中的应用5/21/202326现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用晶闸管控制电抗晶闸管控制电抗器（器（TCR）第第七章七章 在电力工业中的应用在电力工业中的应用静止无功补偿装置（静止无功补偿装置（SVC）5/21/202327现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用TCR波形图波形图第第七章七章 在电力工业中的应用在电力工业中的应用5/21/202328现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用晶闸管控制电抗器晶闸管控制电抗器（TCR）静止无功补偿装置（静止无功补偿装置（SVC）第第七章七章 在电力工业中的应用在电力工业中的应用5/21/202329现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用晶闸管投切电容器（晶闸管投切电容器（TSC）第第七章七章 在电力工业中的应用在电力工业中的应用静止无功补偿装置（静止无功补偿装置（SVC）5/21/202330现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用“伴生伴生”的谐波与无功问题的谐波与无功问题 TSC兼作滤波器兼作滤波器 按谐波情况投切（或按无功情况投切）按谐波情况投切（或按无功情况投切）第第七章七章 在电力工业中的应用在电力工业中的应用静止无功补偿装置（静止无功补偿装置（SVC）：）：TSC的运行方式的运行方式5/21/202331现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用 TCR分组投切分组投切TSC TCRFC TCRFC分组投切分组投切TSC 第第七章七章 在电力工业中的应用在电力工业中的应用静止无功补偿装置（静止无功补偿装置（SVC）的组合方式的组合方式5/21/202332现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用TCRTSCFC第第七章七章 在电力工业中的应用在电力工业中的应用静止无功补偿装置（静止无功补偿装置（SVC）：原理框图）：原理框图5/21/202333现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用TCRTSCFC第第七章七章 在电力工业中的应用在电力工业中的应用静止无功补偿装置（静止无功补偿装置（SVC）：布置框图）：布置框图5/21/202334现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用静止无功发生器（静止无功发生器（SVG）：原理）：原理第第七章七章 在电力工业中的应用在电力工业中的应用5/21/202335现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用静止无功发生器（静止无功发生器（SVG）：基波相量图）：基波相量图第第七章七章 在电力工业中的应用在电力工业中的应用5/21/202336现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用静止无功发生器（静止无功发生器（SVG）：基波相量图）：基波相量图第第七章七章 在电力工业中的应用在电力工业中的应用5/21/202337现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用第第七章七章 在电力工业中的应用在电力工业中的应用静止无功发生器（静止无功发生器（SVG）：理想波形图）：理想波形图5/21/202338现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用第第七章七章 在电力工业中的应用在电力工业中的应用静止无功发生器（静止无功发生器（SVG）：实际波形图）：实际波形图5/21/202339现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用瞬时无功理论：坐标变换瞬时无功理论：坐标变换第第七章七章 在电力工业中的应用在电力工业中的应用电压：电压：电压：电压：ABC ABC bbbb电流：电流：电流：电流：ABC ABC bbbb5/21/202340现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用瞬时无功理论：瞬时功率定义瞬时无功理论：瞬时功率定义第第七章七章 在电力工业中的应用在电力工业中的应用电压：电压：电压：电压：ABC ABC bbbb电流：电流：电流：电流：ABC ABC bbbb瞬时功率瞬时功率瞬时功率瞬时功率瞬时实功率（瞬时功率）瞬时实功率（瞬时功率）瞬时虚功率瞬时虚功率5/21/202341现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用瞬时无功理论：瞬时功率分解瞬时无功理论：瞬时功率分解直流分量直流分量低频分量低频分量高频分量高频分量第第七章七章 在电力工业中的应用在电力工业中的应用5/21/202342现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用瞬时无功理论：补偿电流的计算瞬时无功理论：补偿电流的计算第第七章七章 在电力工业中的应用在电力工业中的应用仅补偿相间转移无功（仅补偿相间转移无功（仅补偿相间转移无功（仅补偿相间转移无功（b b b b 坐标下）坐标下）坐标下）坐标下）仅补偿相间转移无功（仅补偿相间转移无功（仅补偿相间转移无功（仅补偿相间转移无功（ABCABC坐标下）坐标下）坐标下）坐标下）5/21/202343现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用有源电力滤波器（有源电力滤波器（APF）：原理与波形）：原理与波形第第七章七章 在电力工业中的应用在电力工业中的应用5/21/202344现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用有源电力滤波器（有源电力滤波器（APF）：电流源型）：电流源型第第七章七章 在电力工业中的应用在电力工业中的应用5/21/202345现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用有源电力滤波器（有源电力滤波器（APF）：电压源型）：电压源型第第七章七章 在电力工业中的应用在电力工业中的应用5/21/202346现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用有源电力滤波器（有源电力滤波器（APF）：控制框图）：控制框图第第七章七章 在电力工业中的应用在电力工业中的应用5/21/202347现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用可再生能源与电力系统互联可再生能源与电力系统互联第第七章七章 在电力工业中的应用在电力工业中的应用太阳能高频接口电路太阳能高频接口电路5/21/202348现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用可再生能源与电力系统互联可再生能源与电力系统互联第第七章七章 在电力工业中的应用在电力工业中的应用三相工频接口电路三相工频接口电路5/21/202349现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用在电力系统中的其它应用在电力系统中的其它应用 动态电压恢复器（动态电压恢复器（DVR）可控串联补偿器可控串联补偿器 统一潮流控制器（统一潮流控制器（UPFC）柔性（灵活）交流输电系统（柔性（灵活）交流输电系统（FACTS）第第七章七章 在电力工业中的应用在电力工业中的应用5/21/202350