【文章內容簡介】 MEC）和固定電容器共同構成的，按各自容量的不同可組合成各種補償范圍的有源動態(tài)無功和諧波補償裝置。其中的MEC不同于傳統(tǒng)SVC的阻抗補償（靠電容器和電抗器發(fā)出和吸收無功）原理，而是基于電壓源自換相換流器，原理上等效于靜止的同步調相機，但性能上又遠優(yōu)于調相機和SVC。所謂靜止無功發(fā)生器（MEC），指由自換相的電力半導體橋式變流器來進行動態(tài)無功補償的裝置，與傳統(tǒng)的以TCR為代表的SVC裝置相比，MEC的調節(jié)速度更快，運行范圍更寬，而且在采用多重化、多電平或PWM技術等措施后大大減少補償電流中的諧波含量，更重要的是，MEC使用的電抗器和電容器元件比SVC中使用的電抗器和電容器要小，這將大大縮小裝置的體積和成本，MEC具有如此優(yōu)越的性能，顯示了動態(tài)無功補償裝置的發(fā)展方向。由于MEC通過電力半導體開關的通斷將直流側電壓轉換成交流側與電網同頻率的輸出電壓，就像一個電壓型逆變器，只不過其交流側輸出接的不是無源負載，而是電網。因此MEC可以等效地被視為幅值和相位均可以控制的一個與電網同頻率的交流電壓源。它通過交流電抗器接到電網上。連接電抗的電流是可以由其電壓來控制的。這個電流就是MEC從電網吸收的電流，因此改變MEC交流側輸出電壓的幅值及其相對于系統(tǒng)的相位，就可以改變連接電抗上的電壓，從而控制MEC從電網吸收電流的相位和幅值，也就控制了MEC吸收無功功率的性質和大小。 工作原理MEC 相當于一個電壓源逆變器，而負載是電網。當只考慮基波頻率時，MEC 可以等效地視為幅值和相位均可控的一個與電網同頻率的交流電壓源，并通過連接電抗器接入到電網。在理想情況下，MEC單相等效電路如圖所示: 1) 空載運行模式: US = UI ，IL =0，MEC 不吸發(fā)無功。2）容性運行模式：UI US ，IL 為超前的電流，其幅值可通過調節(jié) UI 來連續(xù)控制，從而連續(xù)調節(jié)MEC發(fā)出的無功。3）感性運行模式：UI 〈 US ，IL 為滯后的電流，其幅值可通過調節(jié) UI 來連續(xù)控制，從而連續(xù)調節(jié)MEC發(fā)出的無功。 控制原理簡單的說，MEC的基本原理就是將自換相的橋式電路通過電抗器或直接并聯(lián)在電網上，適當的調節(jié)橋式電路交流側輸出電壓的相位和幅值，或直接控制其交流側電流，就可以使該電路吸收或發(fā)出滿足要求的無功電流，實現動態(tài)無功補償的目的。 MEC可以對大小和頻率都變化的諧波以及變化的無功進行補償,其由兩大部分組成,即指令電流運算電路和補償電流發(fā)生電路(由電流跟蹤控制電路、驅動電路和主電路三部分構成)。其中，指令電流運算電路的核心是檢測出補償對象電流中的諧波和無功等電流分量，因此有時也稱之為諧波和無功電流檢測電路。補償電流發(fā)生電路的作用是根據指令電流運算電路得出的補償電流的指令信號，產生實際的補償電流。主電路采用多重化的PWM變流器。 SVPWM控制策略PWM 控制硬件實現框圖為了保證各逆變橋電壓利用率較高，采用了空間矢量脈寬調制(SVPWM ) 控制策略。SVPWM的基本原理是采用逆變器空間電壓矢量的切換以獲得準圓形旋轉磁場，從而在不高的開關頻率條件下，使輸出獲得較SPWM控制更好的性能。它具有開關模式靈活、易于數字實現和較低開關頻率下也可以實現較好輸出波形的優(yōu)點。 瞬時無功控制策略MEC是基于瞬時無功功率理論的方法，在只檢測無功電流時，可以完全無延時地得出檢測結果。檢測諧波電流時，因被檢測對象電流中諧波的構成和采用的濾波器的不同，會有不同的延時，但延時最多不超過一個電源周期。對于電網中最典型的諧波源—三相橋整流器，其檢測延時約為1/6周期。可見該方法具有很好的實時性。 諧波電流補償當需要補償負載所產生的諧波電流時，MEC檢測出補償對象負載電流的諧波分量，將其反極性后作為補償電流的指令信號，由補償電流發(fā)生電路產生的補償電流與負載電流中的諧波分量大小相等、方向相反，因而兩者互相抵消，使得電源電流只含基波，不含諧波。諧波電流檢測 單元模塊1) 模塊控制采用SVPWM控制策略，電路簡單，抗干擾能力強，可靠性高；2) 采用自勵起動技術，使得裝置投入時沖擊電流?。?) 模塊面板共2個電氣端子，4個光纖端子，接線簡單，還設有若干狀態(tài)及故障指示燈，方便維護及檢修。4) 由IGBT 組成的全橋電路輸出的交流逆變電壓相位和幅值可靈活控制，從而實現動態(tài)提供容性或者感性無功的功能。 MEC的并聯(lián)多重化結構MEC 動態(tài)補償裝置采用了并聯(lián)多重化結構，將多個兩電平三相H橋電路并聯(lián)起來，達到電流疊加的目的。與鏈式多重化變流器技術方案相比，可靠性高，獨立性強，可互為備份。選用并聯(lián)多重化結構，每個單元作為一個獨立的補償源，由N個結構完全相同的單元并聯(lián)而成，具有以下特性：（1）增加單元數目即可提高裝置容量；（2） 并聯(lián)MEC 每個單元可以獨立控制，根據補償需求，靈活選用降低系統(tǒng)電流或減少運行單元數來實現具體無功需求；（3） 可關斷器件的等效開關頻率高，系統(tǒng)諧波??；（4） 各單元結構一致，實現模塊化設計，便于擴展裝置容量；（5） 各單元互為備份，在模塊故障時可以帶電拆除、更換，不影響裝置的繼續(xù)運行，提高裝置的可靠性；（6） 可采用變壓器接入電網，不同母線電壓可用同樣的功率單元；（7） 在交流系統(tǒng)平衡和不平衡的狀態(tài)下，并聯(lián)多重化的諧波特性優(yōu)于其它結構。采用SVPWM（空間矢量脈寬調制）SHEPWM（特定消諧），通過更高的開關頻率大降低了諧波含量，有效利用直流側電壓，更快的補償系統(tǒng)諧波，減小對電網的污染和裝置自身損耗，并能做到短時有功及諧波補償，諧波完全符合國標。（8） 整機具備低電壓穿越功能，具有解決晃電功能。（加配UPS和儲能裝置） MEC 運行方式MEC裝置有四種運行方式：1：開環(huán)調試控制；2：為無功補償控制；3：為諧波補償控制；4：綜合補償控制。1） 開環(huán)調試該方式用于裝置未正式投運前，通過改變裝置輸出的調制比和/或與系統(tǒng)電壓的相位偏移角度，觀察無功的變化，測試裝置的開環(huán)無功輸出性能。2） 恒無功該方式用于令裝置輸出恒定大小的無功，通過這種方式可以測量裝置跟蹤無功的準確性和階躍響應速度。3） 恒電壓該方式用于將系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定在一定水平的場合，裝置以系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定在用戶設定電壓值為目標調節(jié)裝置的無功輸出。當系統(tǒng)電壓低于用戶設定的電壓參考時，裝置輸出容性無功以提升系統(tǒng)電壓；當系統(tǒng)電壓高于該值時，裝置輸出感性無功以降低系統(tǒng)電壓。本方式中還提供了母線電壓下限和變化率上限的控制參數，當系統(tǒng)電壓值或變化率超限時，裝置滿容量輸出容性無功以迅速支撐系統(tǒng)電壓。4） 負荷補償運行于該方式時，裝置通過檢測負荷側的電流自動調節(jié)電流輸出，以提高負荷電流的電能質量。有三個配置項可任意選擇：補基波無功、補負序和補諧波，補諧波可選擇3~21次相應諧波次數的補償功能。 MEC產品技術特點。、電壓源變流器等組成，通過控制逆變移相角δ 和調制比M，能連續(xù)改變直流電容電壓及逆變輸出電壓，補償范圍寬，既能實現感性補償又能實現容性補償。，具有安裝周期短、運輸方便、調試周期短。，能夠并行處理大量數據、實時數字運算，運算結果精度高，DSTATCOM響應速度快。 逆變裝置采用強制風冷散熱方式，該種散熱方式效率高、體積緊湊，可以充分利用IGBT 等元器件的容量。，徹底解決高低壓隔離問題，避免電磁信號的干擾， MEC工作更加穩(wěn)定可靠。，將數字保護、邏輯硬件保護和繼電保護融為一體，為裝置的安全運行提供了有力的保障。，由多個處理單元組成，通過分層式的結構組成方式實現對多個監(jiān)控量的采集與監(jiān)控?？刂葡到y(tǒng)具有多重監(jiān)控及保護功能，完成在系統(tǒng)各種異常情況下的可靠保護。，便于控制和查詢故障類型和故障位置。，通訊管理單元主要完成規(guī)約轉換的功能,這樣可以實現遠方監(jiān)視和控制，實現無人值守。 性能特點 動態(tài)補償可同時對無功功率和諧波進行補償，且補償無功功率可做到連續(xù)平滑雙向調節(jié)。 節(jié)能降耗通過無功及諧波補償，不僅減少無功損耗，避免諧波在變壓器內造成更大損耗，還可以提