【正文】 （ 32） 式（ 22）中的 V為提升機的速度， eNT 為提升機的轉矩，而 P為有功功率。 作為 無功動態(tài)補償的方式之一，平均補償方式正是基于這種理論而進行的，根據平均的P、 Q 期望的平均功率因數，確定 ?Q ，保證在一個提升周期中的平均功率因數達到期望值。 傳統(tǒng)的無功功率概念是定義在平均基礎上的。三項不對稱電路的功率因數至今沒有統(tǒng)一的定義，有一種定義方式： (31) 式（ 31）中，各相的 S 為其電流與各相 到人為中點電壓的乘積。三相電路總的功率因數就等于各相的功率因數。如果諧波濾波器的容性無功小于感性負載產生的感性無功時，則 SVG 通過檢測電路回饋的信號，會產生容性無功進行補償；如果諧波濾波器的容性無功大于感性負載產生的感性無功時，則 SVG 通過檢測電路回饋的 信號，產生感性無功進行補償 ，以保證感性無功和容性無功二者的平衡 。通過對變壓器低壓側的電壓、電流的檢測和對 SVG 直流側電容 C兩端電壓的檢測，并通過 同 步檢測電路 ，將測得的數據 送到 DSP的 AD接口 ,在 DSP內 經過一系列的計算，送入到 PWM 脈沖發(fā)生器，由此產生合適的 6 脈沖， 由 IGBT 驅動電路 進入到靜止無功發(fā)生器（ SVG） ,而 SVG則根據進入的脈沖產生合適的無功功率， 從而 對系統(tǒng)進行動態(tài)的無功補償。以為 ?Q 給定，而實際無功為反饋信號，構成閉環(huán)調節(jié)系統(tǒng) ,調節(jié)器采用 PI 調節(jié)器，輸出量為無功發(fā)生器 SVG 的無功電流期 ?qi ，可實現無靜差調節(jié)。 2）無功補償控制器部分：補償控制器的作用是根據 電壓檢測、電流檢測電路以及同步電路，由一系列運算得出 電力系統(tǒng)的瞬時 有 功功率 P和 瞬時無功功率 Q，再由 期望的功率因數 ??cos ，求出應有 的無功功率 ?? ? ?tanPQ 。 因為 本課題是三相負載，所以主要對 113 次的諧波進行抑制，由于這 1 13次的諧波所占的能量對整個諧波來說，已經占據了絕大多數，因此應該采取措施對這幾種高次諧波進行抑制。由式 (212)可得 ： avmm EEUE ??? (212) 無功動態(tài)補償系統(tǒng)結構 安徽理工大學 畢業(yè)設計 13 C3 s / 2 rP IQ 計 算P 計 算E 、 θ 計 算E d 、 θ計 算C2 r / 3 sW LW LA U RA C RA C RP W M調制C3 s / 2 r電 壓互 感 器Ud 檢 測負 載1 0 K V電 壓互 感器Ud*Udiq*iqUp b*Up c*Up a*E dUp d*idid*UdiaibicθiqidθiDiPQ*EiAiBiC……??tanUp q* 圖 31 無功動態(tài)補償系統(tǒng)結構圖 整個無功動 態(tài)補償系統(tǒng)的結構圖如 圖 31 所示， 主要可以分為 3個部分： SVG靜止無功發(fā)生器主電路控制部分、無功補償控制器部分以及 LC 濾波部分。 ua c1 u F+ 1 5 V 1 5 V5 VFGA D C I N 0 02 K2 K 圖 27 θ 檢測電路及波形分析 Ed的物理概念及計算 在矢量運算中，需用到電壓空間矢量的幅 E及 E 在 d軸上的分量 Ed。 UG的正跳為 ? 的起始點。 顯然， upa比 ae 滯后 ? ，這與幅相控制理論是吻合的。 由式 (23)可得 ： ? ?qda EEe ?? s inc os32 ?? 因為 ， , EEd ? wtEEeama c osc os32 ?? ? (210) 式中， E — 三相交流電源合成的電壓空間矢量幅值； amE — a 相電源、電壓幅值。 ? 的物理概念及檢測 在矢量運算中，需要用到交流電壓空間矢量 E相對于 a相繞組軸線 的空間位置角 ? 。 安徽理工大學 畢業(yè)設計 11 A C D RA C Q RL? L?*di *qi + dE+矢量運算S P W M調 制A U R同 步*dudu *pqu*pduup a*up b*up c*+id 、iq檢 測~UdUd檢 測?E d 檢 測idiqia , b , c*?tgL++ 圖 26 電壓閉環(huán)、電流閉環(huán)控制系統(tǒng)結構 電壓閉環(huán)、電流開環(huán)控制系統(tǒng)的優(yōu)點是不要檢測交流電流、系統(tǒng)結構簡單、存在的缺點是電流有功分量 id、無功分量 iq的響應比較慢，影響整流器的動態(tài)抗擾性能。為提高系統(tǒng)的跟隨性能和抗擾性能，增加前饋控制環(huán)節(jié)。 3/2 變換矩陣見式 (28) ??????????????????????????????????iicbaiii232302121132?? (28) 旋轉變換矩陣見 (29) c o s s i ns i n c o sdqi ii i????????? ??????? ??????? ???? (29) ACDR調節(jié)器是調節(jié) id的，采用 PI 調節(jié)器，調節(jié)器的輸出量 upd1*。 電壓閉環(huán)、電流閉環(huán)控制系統(tǒng) 電壓閉環(huán)、電流閉環(huán)控制的整流器結構如圖 26 所示。無功分量期望值 iq*取決于期望的功率因數角 φ *。電壓調節(jié)器AUR 采用 PI 調節(jié)器。 電流開環(huán)、電壓閉環(huán)控制系統(tǒng) 根據式 (26)、式 (27)可建立直流電壓 ud閉環(huán)、電流開環(huán)的 PWM整流器的系統(tǒng)控制結構如圖 25 所示。 圖 24 E、 up、 I 矢量圖 根據坐標變換原理，三相交流電源 ea、 eb、 ec與電壓空間矢量 E 的兩個分量 Ed、 Eq之間的關系為： ? ? ? ?? ? ? ? ??????????????????????????????????qdcbaEEeee????120s i n120c o s120s i n120c o ss i nc o s32?????? (23) 式中： E—? 與 a 軸之間的夾角， ?? dt?? 。顯然， E 在 q 軸上的分量 Eq=0 ， Ed=E。 d 軸相對于發(fā)電機 a 相繞組軸線的夾角為 θ 。 ω 就是交流電源的角速度 2π f。下面僅介紹基于矢量控制技術的 PWM 整流器理論。這兩個分量是直流量，經坐標變換后變成三相交流量。對于 up的控制方法有兩種，一是交流幅相控制，另一種是矢量控制?？捎米鳠o功動態(tài)補償?？捎米鳠o功動態(tài)補償。此時，是理想的逆變狀態(tài)，將直流電源變成交流電，回饋電網。此時，是理想的整流狀態(tài)，將三相交流電源變成直流電源。 (d) ia 滯后 ea 90176。 圖 2– 2 交流側 a 相等效電路 相量表達式為： paaaa UILjIRE .... ??? ? （ 22） 在調節(jié) paU 的幅值和相位時，改變 aI 的幅值和相位，可得到以下四種典型的相量圖，每 種相量圖對應于一種典型的應用。 圖 2– 1 三相 PWM 整流器主電路 交流側 a 相等效電路如圖 22 所示。其基波分量與電網側的電壓同頻率。此為斬波升壓 電路。當 V3關斷時， L 向直流回路釋放能量，同時 abU 也向直流回路輸出能量。 2．矢量控制相關的基本理論 PWM 整流器的基本原理 三相 PWM 整流器的主電路如圖 21 所示。此外，本設計還采用了 LC 諧波濾波器來濾除電網的濾波。當 SVG 采用無功電流反饋控制時，其響應速度也非常快，而且采用 SVG 作為動態(tài)無功補償裝置比 SVC 更加優(yōu)越，而先進的控制技術以及高性能的微處理器（ DSP）的出現，使得一些先進的控制策略應用于 SVG 裝置成為可能。 至于電網中的諧波問題，在 SVG中可以用橋式變流電路的多重化技術，以消除較低的諧波使高次諧波減小到可以接受的地步。此外，對于那些以補償輸電為目的的 SVG 來講，如果直流側采用較大的儲能電容，或者其他的直流電源，則 SVG還可以在必 要短的時間向電網提供一定量的無功功率。大功率門極可關斷晶閘管（ IGBT）的出現使得電子開關逆變器的可控無功電源得到發(fā)展并進入實質階段。因此在配電系統(tǒng)里幾乎都是使用電容器來補償負載所需的無功功率，以改善功率因數。同時，電力網絡中的用電設備消耗的無功功率也必須從網絡中的某個地方獲得，顯然，這些無功功率如果都要由發(fā)動機提供并經過長距離輸送是不合理的，通常也是不可能的。但 SVG 具有調節(jié)速 度更快且不需大容量的電容、電感等儲能元件，諧波含量小， 以及 同容量占地面積小等諸多優(yōu)點， 鑒于此， 其優(yōu)越性能必將使其成為未來無功補償設備的重要發(fā)展方向。 又 由于其控制復雜，所用的全控型器件價格昂貴，所以目前還沒有普及，尤其在我國，大功率電力電子器件目前基本依賴進口，成本太高，根據我國國情，此類裝置的實用化尚需相當長的一段時間。東北電力集團和電力科學研究院等單 位合作，在 500千安徽理工大學 畢業(yè)設計 6 伏超高壓輸電線路可控串聯補償的研究 領域也 取得了階段性的成果。 20Mvar SVG在河南洛陽的朝陽變電站并網成功，并于 2021年 6月通過鑒定，這是國內首臺投入應用的大容量柔性交流輸電裝置。 1995年，清華大學和河南省電力局共同研制出我國首臺作為工業(yè)試驗裝置的 177。 160MVA，整個容量為 320MVA。 1997年德國西門子公司將開發(fā)研制的 8MvarSVG安裝在丹麥的農場，對風力發(fā)電機組進行動態(tài)控制。 100Mvar的 SVG，并于 1996年 10月投運至今，運行情況良好。 1979年日本三菱公司和關西電力推出世界上第一臺采用晶閘管強迫換流的 20Mvar的強迫自換向的橋式 SVG裝置并網運行，隨著電力電子器件的發(fā)展，尤其是高壓功率門極可關斷晶閘管 GTO等自關斷器件開始達到可用于 SVG中的電壓和電流，并成為 SVG的自換相橋式電路中的主力，才極大的推出了 SVG的開發(fā)和利用。控制器根據電網無功變化情況，通過六個全控型開關器件構成的三相逆變器向系統(tǒng)輸入感性或者容性無功。典型電壓型 SVG的工作原理：以二極管構成的整流橋從交流系統(tǒng)吸收少量的有功功率。 SVG的基本原理就是將自換相橋式電路通過電抗器或者是直接并聯導電網上。 SVG可以分為電壓型和電流型兩種類型，直流側分別采用電容和電感作為儲能元件。目前國內外對 SVC的研究集中在控制策略上，模糊控制、人工神經網絡和專家系統(tǒng)等控制手段也被引入 SVC控制策略，使 SVC系統(tǒng)的性能更加提高。瑞士勃朗 .鮑威利公司已經此種補償器用于高壓輸電系統(tǒng)的無功補償。 TSC補償器可以很好的補償系統(tǒng)所需的無功功率，如果級數分的夠細，基本上可以實現無級調速，瑞典某鋼廠的兩臺 100t電弧爐安裝 60Mvar的 TSC后，有效地使130KV的電網電壓保持在 15%的波動范圍。但用接觸器來投切會出現巨大的沖擊涌流，而且閉合時觸頭顫動導致電弧燒毀嚴重，現在靜止無功補償器一般專指使用晶閘管的無功補償設備。靜止無功補償器是它的一個類型，靜止無功補償技術是 20世紀 70年代以后發(fā)展起來的，是指用不同的靜止開關投切電容器或電抗器，使其具有發(fā)出和吸收無功電流的能力，用于提高系統(tǒng)的功率因數和穩(wěn)定系統(tǒng)的電壓等。 隨著現在電力電子技術在電氣傳動領域的廣泛應用，相控技術、脈寬調制技術被引入到電力系統(tǒng)，與傳統(tǒng)電力系統(tǒng)技術相結合，產生了近年來出現的新技術 —— 柔性交 流輸電系統(tǒng)，其本質就是將高壓大功率的電力電子技術應用于電力系統(tǒng)中，以增強對電力系統(tǒng)的控制能力，提高原有電力系統(tǒng)的輸電能力。并聯電容器補償簡單經濟，靈活方便，有取代同步調相機的趨勢，但只能補償固定無功，還可能與系統(tǒng)發(fā)生并聯諧振，導致諧波放大。 國內外無功動態(tài)的技術概況 傳統(tǒng)的無功功 率補償裝置主要為同步調相機和