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基于晶閘管投切電容器(tsc)的無功補(bǔ)償研究(參考版)

2025-06-26 02:21本頁面
  

【正文】 我的水平非常有限,論文難免存在一些錯(cuò)誤和漏洞。設(shè)計(jì)中遇到了許多平時(shí)想象不到問題,但是,在指導(dǎo)老師的指點(diǎn),以及其他同學(xué)的幫助下,基本上得到了解決。畢業(yè)設(shè)計(jì)是幾年函授所學(xué)知識(shí)的一次綜合運(yùn)用,也是不同于以往理論學(xué)習(xí)的第一步,為我以后的學(xué)習(xí)奠定了良好的基礎(chǔ)。設(shè)備維修與改造技術(shù)論文集[C]。祁犇。國(guó)際電力。2004年[14] 劉岸杰,宋伶俐。無功補(bǔ)償與諧波治理[A]。船電技術(shù)。2002年[12] 何志漁,李志宏。晶閘管投切電容器(TSC)技術(shù)的進(jìn)展[A]。裴云慶。2002年[11] 谷永剛。供電系統(tǒng)無功補(bǔ)償最優(yōu)技術(shù)與應(yīng)用[D]。山東大學(xué)。2007年[9] 宋朋。磁閥式可控電抗器在無功補(bǔ)償中的應(yīng)用[D]。清華大學(xué)。2004年[7] 何一浩。配電網(wǎng)無功補(bǔ)償技術(shù)的研究與實(shí)現(xiàn)[D]。武漢理工大學(xué)。2009年[5] 胡鵬。磁閥式可控電抗器在無功補(bǔ)償中的應(yīng)用研究[D]。合肥工業(yè)大學(xué)。2007年[3] 王成進(jìn)?;贒SP控制的磁閥式可控電抗器研究[D]。山東大學(xué)。參考文獻(xiàn)[1] 李兵。通過這次設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)我學(xué)養(yǎng)成了多思考、多發(fā)問、多查資料的好習(xí)慣,并加深了對(duì)各種電子器件的了解,提高動(dòng)了動(dòng)手能力、調(diào)試程序的能力、解決問題的能力,增強(qiáng)了自學(xué)能力及對(duì)知識(shí)的融會(huì)貫通能力。注重理論與實(shí)踐的相結(jié)合。自己要學(xué)習(xí)的東西還太多,以前老是覺得自己什么東西都會(huì),什么東西都懂,有點(diǎn)眼高手低。畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅是對(duì)前面所學(xué)知識(shí)的一種檢驗(yàn),而且也是對(duì)自己能力的一種提高。 本章小結(jié)本章對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了建模,并用MATLAB對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了仿真,通過對(duì)三相對(duì)稱、三相不對(duì)稱以及負(fù)載突變這三種情況的仿真,得出補(bǔ)償前后電網(wǎng)電流變化的仿真波形圖,證明了本文設(shè)計(jì)的控制器的有效性。(2)三相不對(duì)稱時(shí)的仿真波形,三相電流不對(duì)稱時(shí)含有正序電流、負(fù)序電流和零序電流,補(bǔ)償以后三相電流對(duì)稱,幅值也相等。(1)三相對(duì)稱時(shí)的仿真波形,以其中任意相為例,可以看出負(fù)載電流中含有大量的諧波和無功分量。 仿真結(jié)果及其分析我們采用380V三相正弦交流電壓源,負(fù)荷采用三角形連接,補(bǔ)償電容器也選用三角形連接。TCS中的仿真模型是由電力電子模塊庫(kù)中的晶閘管和電氣系統(tǒng)基本模塊庫(kù)中的電容元件組成的。測(cè)量模塊是用來測(cè)量電源三相電流、電壓及其序分量、電源提供的無功功率參數(shù)等的。工作原理是首先是計(jì)算模塊通過采集電源側(cè)的電壓和電流計(jì)算出電壓、電流有效值以及有功功率和無功功率,然后在通過模糊控制器計(jì)算出應(yīng)該投入的無功量輸出投切電容器的觸發(fā)脈沖,最后就是投切電容器。(7)附加電氣系統(tǒng)模塊庫(kù),包括均方根測(cè)量、有功和無功功率測(cè)量、傅立葉分析、可編程定時(shí)器、同步脈沖發(fā)生器及其三相庫(kù)等。(5)連接模塊庫(kù):包括地和中性點(diǎn)等。為滿足不同仿真要求并提高仿真速度還有晶閘管簡(jiǎn)化模型。(2)基本元件模塊庫(kù):包括串聯(lián)RCL負(fù)載、串聯(lián)RCL支路、并聯(lián)RCL負(fù)載、基線性變壓器、飽和變壓器、互感、斷路器、單相n型集中參數(shù)傳輸線路和浪涌放電器等。SIMULINK提供了豐富的模型庫(kù)供系統(tǒng)仿真使用,SIMULINK仿真工具箱還包括了專門用于電力電子、電力系統(tǒng)學(xué)科進(jìn)行仿真的電氣系統(tǒng)模塊庫(kù)。 仿真軟件介紹MATLAB語言具有強(qiáng)大的矩陣分析和運(yùn)算功能。第4章 基于NIATLAB的控制器系統(tǒng)仿真仿真現(xiàn)在已經(jīng)成為了科研中不可缺少的一個(gè)重要環(huán)節(jié),通過仿真可以初步的驗(yàn)證思路的正確性,還可以研究各種的參數(shù)對(duì)系統(tǒng)性能的影響。綜合以上的全部數(shù)據(jù),可以得出一些結(jié)論:(1)根據(jù)電流電壓的波形比較圖可以看出,在沒有投入電容器的時(shí)候,電路呈現(xiàn)感性負(fù)載,則電壓超前電流,增加時(shí)超前越來越多,則感性越來越強(qiáng)。以下是有功功率的分析圖表由上圖可以看出,有功功率類似于功率因數(shù),投入第一組電容后,下降;投入第二組電容后除了除了λ =;投入第三組電容后,上升了。 波形圖對(duì)應(yīng)于表 對(duì)應(yīng)于表 對(duì)應(yīng)于表 投入一組電容對(duì)應(yīng)于表 投入一組電容 數(shù)據(jù)記錄:線路電壓線路電流有功功率無功功率功率因數(shù)λ1=功率因數(shù)λ2=功率因數(shù)λ3=投入前感性負(fù)載功率因數(shù)λ =線路電壓線路電流有功功率無功功率投入后功率因數(shù)投入一組電容投入兩組電容投入三組電容投入前感性負(fù)載功率因數(shù)λ =線路電壓線路電流有功功率無功功率投入后功率因數(shù)投入一組電容投入兩組電容投入三組電容投入前感性負(fù)載功率因數(shù)λ =線路電壓線路電流有功功率無功功率投入后功率因數(shù)投入一組電容投入兩組電容投入三組電容旋鈕位置一旋鈕位置二減少一組自控組數(shù)增加一組減少一組自控組數(shù)增加一組線路電壓線路電流功率因數(shù)是否過補(bǔ)否否是否否是是否最佳是是 結(jié)果分析投入的三組電容器的值分別為5uf,10uf,20uf,在投入電容器之前負(fù)載的功率因數(shù)分別為λ=,λ=,λ=。保持負(fù)載電阻 R 并入線路,轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)旋鈕將負(fù)載電感的感性無功分別置于不同的功率因數(shù)情況下,手動(dòng)選擇投切的 TSC 組數(shù),使得在沒有過補(bǔ)的情況下線路的功率因數(shù)最佳,并記錄下各個(gè)階段的線路電壓電流及功率因數(shù)并將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分別記錄于表 、表 、 中。 調(diào)試步驟 單相 TSC 無功補(bǔ)償實(shí)驗(yàn)首先將 TSC 投切方式選擇為手動(dòng),并將該方式下所有投切開關(guān)均置于斷開狀態(tài)下。其硬件原理圖如下: 實(shí)驗(yàn)步驟 接線圖 單相 TSC 無功補(bǔ)償實(shí)驗(yàn)線路圖本實(shí)驗(yàn) TSC 中的交流電容按 1:2:4 設(shè)置,分別為 5μF,10μF,20μF??刂品床⒙?lián)晶閘管的導(dǎo)通與關(guān)斷,使得 TSC 工作在投入或切除的狀態(tài)。經(jīng)過簡(jiǎn)單的變化處理及逆變換后可以得到電容器上的瞬時(shí)電流為 i(t )=I1m cos(ωt +φ) kBC [U C 0 U m sin φ]sinωnt I1m cosωnt 式中,ωn ==kω,是電路的自然頻率; BC =ωC ,是電容器的基波電納;I1m=UmBc ,是電流基波分量的幅值。設(shè)投入是電容上的殘壓為Uc0 ,則用拉什變換表示的 TSC 支路電壓方程為U ( s) =[ Ls +1/Cs ]I(s)+Uc0/S+其中 U (s) 和 I (s) 分別為端電壓和支路電流的拉什變換。 圖 單相 TSC 的結(jié)構(gòu)示意圖TSC 投入的暫態(tài)過程分析:TSC 的投入時(shí)機(jī)是 TSC 控制中最重要的問題之一,目標(biāo)是使晶閘管導(dǎo)通瞬間不至于引起過大的沖擊電流損壞電容,并獲得良好的過渡過程動(dòng)態(tài),增快 TSC 的相應(yīng)速度。TSC 只有兩個(gè)工作狀態(tài),即投入和切除狀態(tài)。 實(shí)現(xiàn)方案單相 TSC 的基本結(jié)構(gòu)如圖 所示,它由電容器 C、雙向?qū)ňчl管(或反并聯(lián)晶閘管)SW和阻抗值很小的限流電抗器 L 組成??紤]控制調(diào)節(jié)的目標(biāo)是:電壓在合格的范圍內(nèi),無功基本保持平衡,盡量減少調(diào)節(jié)的次數(shù)。:無論補(bǔ)償電容器時(shí)接入電網(wǎng)還是從電網(wǎng)中切除,晶閘管一直在承受電流的沖擊,瞬態(tài)過程結(jié)束后,交流接觸器才投入工作。首先使晶閘管電子開關(guān)在電壓過零時(shí)刻導(dǎo)通,將電容器穩(wěn)定可靠的接入電網(wǎng),維持導(dǎo)通狀態(tài),接著使交流接觸器導(dǎo)通,使其處于同晶閘管并聯(lián)工作狀態(tài),當(dāng)電路已經(jīng)處于穩(wěn)定工作狀態(tài)時(shí),將晶閘管退出工作,交流接觸器就會(huì)獨(dú)立承擔(dān)電容器與電網(wǎng)的連通作用了。既充分利用了晶閘管的電壓過零投入、電流過零切除、開關(guān)無觸點(diǎn)等優(yōu)點(diǎn)也充分利用了接觸器觸點(diǎn)的導(dǎo)通功耗低、導(dǎo)通容量大、工作安全等特點(diǎn)。但是單獨(dú)的使用晶閘管作為電容器的投切裝置,雖然解決了電容器投切過程中的涌流、過電壓、分段電弧等問題,但其自身也存在著明顯的不足,如散熱體積大、冷卻風(fēng)扇易損壞、需外加溫
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