功率因數(shù)與無(wú)功補(bǔ)償.ppt

1、功率因數(shù)與無(wú)功補(bǔ)償石家莊通合電子有限公司通通合知識(shí)培訓(xùn)教材合知識(shí)培訓(xùn)教材無(wú)功補(bǔ)償校正技術(shù)組件功能典型概念介紹1功率因數(shù)的概念2無(wú)功補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用3有源功率應(yīng)屬校正應(yīng)用通合知識(shí)培訓(xùn)教材通合知識(shí)培訓(xùn)教材概念介紹校正技術(shù)無(wú)功補(bǔ)償功率因數(shù)在交流電路中，電壓電壓與電流之間的相位差()的余弦叫做功率因數(shù)，用符號(hào)cos表示，在數(shù)值上，功率因數(shù)是有功功率和視在功率的比值，即cos=P/S。功率因數(shù)的大小與電路的負(fù)荷性質(zhì)有關(guān)， 如白熾燈泡、電阻爐等電阻負(fù)荷的功率因數(shù)為1，一般具有電感性負(fù)載的電路功率因數(shù)都小于1。功率因數(shù)是電力系統(tǒng)的一個(gè)重要的技術(shù)數(shù)據(jù)。功率因數(shù)是衡量電氣設(shè)備效率高低的一個(gè)系數(shù)。功率因數(shù)低，說(shuō)明電路用

2、于交變磁場(chǎng)轉(zhuǎn)換的無(wú)功功率大， 從而降低了設(shè)備的利用率，增加了線路供電損失。所以，供電部門對(duì)用電單位的功率因數(shù)有一定的標(biāo)準(zhǔn)要求。通合知識(shí)培訓(xùn)教材通合知識(shí)培訓(xùn)教材概念介紹校正技術(shù)無(wú)功補(bǔ)償功率因數(shù)最基本分析最基本分析拿設(shè)備作舉例。例如：設(shè)備功率為100個(gè)單位，也就是說(shuō)，有100個(gè)單位的功率輸送到設(shè)備中。然而，因大部分電器系統(tǒng)存在固有的無(wú)功損耗，只能使用70個(gè)單位的功率。很不幸，雖然僅僅使用70個(gè)單位，卻要付100個(gè)單位的費(fèi)用。(使用了70個(gè)單位的有功功率，你付的就是70個(gè)單位的消耗)在這個(gè)例子中，功率因數(shù)是0.7 (如果大部分設(shè)備的功率因數(shù)小于0.9時(shí)，將被罰款)，這種無(wú)功損耗主要存在于電機(jī)設(shè)備中(

3、如鼓風(fēng)機(jī)、抽水機(jī)、壓縮機(jī)等)，又叫感性負(fù)載。功率因數(shù)是馬達(dá)效能的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)。通合知識(shí)培訓(xùn)教材通合知識(shí)培訓(xùn)教材概念介紹校正技術(shù)無(wú)功補(bǔ)償功率因數(shù)基本分析基本分析每種電機(jī)系統(tǒng)均消耗兩大功率，分別是真正的有用功(叫kw)及電抗性的無(wú)用功。功率因數(shù)是有用功與總功率間的比率。功率因數(shù)越高，有用功與總功率間的比率便越高，系統(tǒng)運(yùn)行則更有效率。高級(jí)分析高級(jí)分析在感性負(fù)載電路中，電流波形峰值在電壓波形峰值之后發(fā)生。兩種波形峰值的分隔可用功率因數(shù)表示。功率因數(shù)越低，兩個(gè)波形峰值則分隔越大。通合知識(shí)培訓(xùn)教材通合知識(shí)培訓(xùn)教材概念介紹校正技術(shù)無(wú)功補(bǔ)償對(duì)于功率因數(shù)改善對(duì)于功率因數(shù)改善電網(wǎng)中的電力負(fù)荷如電動(dòng)機(jī)、變壓器、日光燈及

4、電弧爐等，大多屬于電感性負(fù)荷，這些電感性的設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中不僅需要向電力系統(tǒng)吸收有功功率，還同時(shí)吸收無(wú)功功率。因此在電網(wǎng)中安裝并聯(lián)電容器無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備后，將可以提供補(bǔ)償感性負(fù)荷所消耗的無(wú)功功率，減少了電網(wǎng)電源側(cè)向感性負(fù)荷提供及由線路輸送的無(wú)功功率。由于減少了無(wú)功功率在電網(wǎng)中的流動(dòng)，因此可以降低輸配電線路中變壓器及母線因輸送無(wú)功功率造成的電能損耗，這就是無(wú)功補(bǔ)償?shù)男б妗?無(wú)功補(bǔ)償?shù)闹饕康木褪翘嵘a(bǔ)償系統(tǒng)的功率因數(shù)。因?yàn)楣╇娋职l(fā)出來(lái)的電是以KVA或者M(jìn)VA來(lái)計(jì)算的，但是收費(fèi)卻是以KW，也就是實(shí)際所做的有用功來(lái)收費(fèi)，兩者之間有一個(gè)無(wú)效功率的差值，一般而言就是以KVAR為單位的無(wú)功功率。大部分的無(wú)效功

5、都是電感性，也就是一般所謂的電動(dòng)機(jī)、變壓器、日光燈，幾乎所有的無(wú)效功都是電感性，電容性的非常少見(jiàn)，例如：變頻器就是容性的，在變頻器電源端加入電抗器可提高功率因數(shù)。通合知識(shí)培訓(xùn)教材通合知識(shí)培訓(xùn)教材概念介紹校正技術(shù)無(wú)功補(bǔ)償功率因數(shù)提高的好處功率因數(shù)提高的好處供電局為了提高他們的成本效益要求用戶提高功率因數(shù)，那提高功率因數(shù)對(duì)我們用戶端有什么好處呢？ 通過(guò)改善功率因數(shù)，減少了線路中總電流和供電系統(tǒng)中的電氣元件，如變壓器、電器設(shè)備、導(dǎo)線等的容量，因此不但減少了投資費(fèi)用，而且降低了本身電能的損耗。 藉由良好功因值的確保，從而減少供電系統(tǒng)中的電壓損失，可以使負(fù)載電壓更穩(wěn)定，改善電能的質(zhì)量。 可以增加系統(tǒng)的裕

6、度，挖掘出了發(fā)供電設(shè)備的潛力。如果系統(tǒng)的功率因數(shù)低，那么在既有設(shè)備容量不變的情況下，裝設(shè)電容器后，可以提高功率因數(shù)，增加負(fù)載的容量。 舉例而言，將1000KVA變壓器之功率因數(shù)從0.8提高到0.98時(shí)： 補(bǔ)償前：10000.8=800KW 補(bǔ)償后：10000.98=980KW 同樣一臺(tái)1000KVA的變壓器，功率因數(shù)改變后，它就可以多承擔(dān)180KW的負(fù)載。 通合知識(shí)培訓(xùn)教材通合知識(shí)培訓(xùn)教材概念介紹校正技術(shù)無(wú)功補(bǔ)償功率因數(shù)提高的好處功率因數(shù)提高的好處 減少了用戶的電費(fèi)支出；透過(guò)上述各元件損失的減少及功率因數(shù)提高的電費(fèi)優(yōu)惠。 此外，有些電力電子設(shè)備如整流器、變頻器、開(kāi)關(guān)電源等；可飽和設(shè)備如變壓器、

7、電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)等；電弧設(shè)備及電光源設(shè)備如電弧爐、日光燈等，這些設(shè)備均是主要的諧波源，運(yùn)行時(shí)將產(chǎn)生大量的諧波。諧波對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)、變壓器、電動(dòng)機(jī)、電容器等所有連接于電網(wǎng)的電器設(shè)備都有大小不等的危害，主要表現(xiàn)為產(chǎn)生諧波附加損耗，使得設(shè)備過(guò)載過(guò)熱以及諧波過(guò)電壓加速設(shè)備的絕緣老化等。 并聯(lián)到線路上進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償?shù)碾娙萜鲗?duì)諧波會(huì)有放大作用，使得系統(tǒng)電壓及電流的畸變更加嚴(yán)重。另外，諧波電流疊加在電容器的基波電流上，會(huì)使電容器的電流有效值增加，造成溫度升高，減少電容器的使用壽命。 通合知識(shí)培訓(xùn)教材通合知識(shí)培訓(xùn)教材概念介紹校正技術(shù)無(wú)功補(bǔ)償功率因數(shù)提高的好處功率因數(shù)提高的好處諧波電流使變壓器的銅損耗增加，引起局部過(guò)熱、

8、振動(dòng)、噪音增大、繞組附加發(fā)熱等。 諧波污染也會(huì)增加電纜等輸電線路的損耗。而且諧波污染對(duì)通訊質(zhì)量有影響。當(dāng)電流諧波分量較高時(shí)，可能會(huì)引起繼電保護(hù)的過(guò)電壓保護(hù)、過(guò)電流保護(hù)的誤動(dòng)作。 因此，如果系統(tǒng)量測(cè)出諧波含量過(guò)高時(shí)，除了電容器端需要串聯(lián)適宜的調(diào)諧（detuned）電抗外，并需針對(duì)負(fù)載特性專案研討加裝諧波改善裝置。通合知識(shí)培訓(xùn)教材通合知識(shí)培訓(xùn)教材概念介紹校正技術(shù)無(wú)功補(bǔ)償改善電能質(zhì)量的理由改善電能質(zhì)量的理由電力系統(tǒng)向用戶供電的電壓，是隨著線路所輸送的有功功率和無(wú)功功率變化而變化的。當(dāng)線路輸送一定數(shù)量的有功功率時(shí)，如輸送的無(wú)功功率越多，線路的電壓損失越大。即送至用戶端的電壓就越低。如果110KV以下的

9、線路，其電壓損失可近似為：U=(PR+QX)/Ue 其中：U線路的電壓損失，KV Ue線路的額定電壓，KV P線路輸送的有功功率，KW Q線路輸送的無(wú)功功率，KVAR R線路電阻，歐姆 X線路電抗，歐姆 由上式可見(jiàn)，當(dāng)用戶功率因數(shù)提高以后，它向電力系統(tǒng)吸取的無(wú)功功率就要減少，因此電壓損失也要減少，從而改善了用戶的電壓質(zhì)量。 在直流電路里，電壓乘電流就是有功功率。但在交流電路里，電壓乘電流是視在功率，而能起到作功的一部分功率（即有功功率）將小于視在功率。有功功率與視在功率之比叫做功率因數(shù)，以COS表示，其實(shí)最簡(jiǎn)單的測(cè)量方式就是測(cè)量電壓與電流之間的相位差，得出的結(jié)果就是功率因數(shù)。通合知識(shí)培訓(xùn)教材通

10、合知識(shí)培訓(xùn)教材概念介紹校正技術(shù)無(wú)功補(bǔ)償如何提高功率因素如何提高功率因素（1）提高自然功率因數(shù)。自然功率因數(shù)是在沒(méi)有任何補(bǔ)償情況下，用電設(shè)備的功率因數(shù)。提高自然功率因數(shù)的方法：合理選擇異步電機(jī)；避免變壓器空載運(yùn)行；合理安排和調(diào)整工藝流程，改善機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行狀況；在生產(chǎn)工藝允許條件下，采用同步電動(dòng)機(jī)代替異步電動(dòng)機(jī)。對(duì)應(yīng)PFC和APFC。（2）采用人工補(bǔ)償無(wú)功功率。裝用無(wú)功功率補(bǔ)償設(shè)備進(jìn)行人工補(bǔ)償，電力用戶常用的無(wú)功功率補(bǔ)償設(shè)備是電力電容器。通合知識(shí)培訓(xùn)教材通合知識(shí)培訓(xùn)教材概念介紹校正技術(shù)無(wú)功補(bǔ)償功補(bǔ)償?shù)囊话惴椒üρa(bǔ)償?shù)囊话惴椒o(wú)功補(bǔ)償通常采用的方法主要有3種：低壓個(gè)別補(bǔ)償、低壓集中補(bǔ)償、高壓集中補(bǔ)

11、償。下面簡(jiǎn)單介紹這3種補(bǔ)償方式的適用范圍及使用該種補(bǔ)償方式的優(yōu)缺點(diǎn)。 通合知識(shí)培訓(xùn)教材通合知識(shí)培訓(xùn)教材概念介紹校正技術(shù)無(wú)功補(bǔ)償功補(bǔ)償?shù)囊话惴椒üρa(bǔ)償?shù)囊话惴椒ǖ蛪簜€(gè)別補(bǔ)償?shù)蛪簜€(gè)別補(bǔ)償?shù)蛪簜€(gè)別補(bǔ)償就是根據(jù)個(gè)別用電設(shè)備對(duì)無(wú)功的需要量將單臺(tái)或多臺(tái)低壓電容器組分散地與用電設(shè)備并接，它與用電設(shè)備共用一套斷路器(即開(kāi)關(guān))。通過(guò)控制、保護(hù)裝置與電機(jī)同時(shí)投切。隨機(jī)補(bǔ)償適用于補(bǔ)償個(gè)別大容量且連續(xù)運(yùn)行(如大中型異步電動(dòng)機(jī))的無(wú)功消耗，以補(bǔ)勵(lì)磁無(wú)功為主。低壓個(gè)別補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn)是：用電設(shè)備運(yùn)行時(shí)，無(wú)功補(bǔ)償投入，用電設(shè)備停運(yùn)時(shí)，補(bǔ)償設(shè)備也退出，因此不會(huì)造成無(wú)功倒送。具有投資少、占位小、安裝容易、配置方便靈活、維護(hù)簡(jiǎn)單、事故

12、率低等優(yōu)點(diǎn)。通合知識(shí)培訓(xùn)教材通合知識(shí)培訓(xùn)教材概念介紹校正技術(shù)無(wú)功補(bǔ)償功補(bǔ)償?shù)囊话惴椒üρa(bǔ)償?shù)囊话惴椒ǖ蛪杭醒a(bǔ)償?shù)蛪杭醒a(bǔ)償?shù)蛪杭醒a(bǔ)償是指將低壓電容器通過(guò)低壓開(kāi)關(guān)接在配電變壓器低壓母線側(cè)，以無(wú)功補(bǔ)償投切裝置作為控制保護(hù)裝置，根據(jù)低壓母線上的無(wú)功負(fù)荷而直接控制電容器的投切。電容器的投切是整組進(jìn)行，做不到平滑的調(diào)節(jié)。低壓補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn)：接線簡(jiǎn)單、運(yùn)行維護(hù)工作量小，使無(wú)功就地平衡，從而提高配變利用率，降低網(wǎng)損，具有較高的經(jīng)濟(jì)性，是目前無(wú)功補(bǔ)償中常用的手段之一。 通合知識(shí)培訓(xùn)教材通合知識(shí)培訓(xùn)教材概念介紹校正技術(shù)無(wú)功補(bǔ)償功補(bǔ)償?shù)囊话惴椒üρa(bǔ)償?shù)囊话惴椒ǜ邏杭醒a(bǔ)償高壓集中補(bǔ)償高壓集中補(bǔ)償是指將并聯(lián)電容器組

13、直接裝在變電所的610kV高壓母線上的補(bǔ)償方式。適用于用戶遠(yuǎn)離變電所或在供電線路的末端，用戶本身又有一定的高壓負(fù)荷時(shí)，可以減少對(duì)電力系統(tǒng)無(wú)功的消耗并可以起到一定的補(bǔ)償作用；補(bǔ)償裝置根據(jù)負(fù)荷的大小自動(dòng)投切，從而合理地提高了用戶的功率因數(shù)，避免功率因數(shù)降低導(dǎo)致電費(fèi)的增加。同時(shí)便于運(yùn)行維護(hù)，補(bǔ)償效益高。通合知識(shí)培訓(xùn)教材通合知識(shí)培訓(xùn)教材概念介紹校正技術(shù)無(wú)功補(bǔ)償采取適當(dāng)措施，設(shè)法提高系統(tǒng)自然采取適當(dāng)措施，設(shè)法提高系統(tǒng)自然功率因數(shù)功率因數(shù)提高自然功率因數(shù)是不需要任何補(bǔ)償設(shè)備投資，僅采取各種管理上或技術(shù)上的手段來(lái)減少各種用電設(shè)備所消耗的無(wú)功功率，這是一種最經(jīng)濟(jì)的提高功率因數(shù)的方法。 (1)合理使用電動(dòng)機(jī)；

14、(2)提高異步電動(dòng)機(jī)的檢修質(zhì)量；通合知識(shí)培訓(xùn)教材通合知識(shí)培訓(xùn)教材概念介紹校正技術(shù)無(wú)功補(bǔ)償采取適當(dāng)措施，設(shè)法提高系統(tǒng)自然功率因數(shù)采取適當(dāng)措施，設(shè)法提高系統(tǒng)自然功率因數(shù) (3)采用同步電動(dòng)機(jī)：同步電動(dòng)機(jī)消耗的有功功率取決于電動(dòng)機(jī)上所帶機(jī)械負(fù)荷的大小，而無(wú)功功率取決于轉(zhuǎn)子中的勵(lì)磁電流大小，在欠勵(lì)狀態(tài)時(shí)，定子繞組向電網(wǎng)吸取無(wú)功，在過(guò)勵(lì)狀態(tài)時(shí)，定子繞組向電網(wǎng)送出無(wú)功。因此，對(duì)于恒速長(zhǎng)期運(yùn)行的大型機(jī)構(gòu)設(shè)備可以采用同步電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力。 異步電動(dòng)機(jī)同步運(yùn)行就是將異步電動(dòng)機(jī)三相轉(zhuǎn)子繞組適當(dāng)連接并通入直流勵(lì)磁電流，使其呈同步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，這就是異步電動(dòng)機(jī)同步化。通合知識(shí)培訓(xùn)教材通合知識(shí)培訓(xùn)教材概念介紹校正技術(shù)無(wú)功補(bǔ)

15、償采取適當(dāng)措施，設(shè)法提高系統(tǒng)自然功率因數(shù)采取適當(dāng)措施，設(shè)法提高系統(tǒng)自然功率因數(shù) (4)合理選擇配變?nèi)萘?，改善配變的運(yùn)行方式：對(duì)負(fù)載率比較低的配變，一般采取撤、換、并、停等方法，使其負(fù)載率提高到最佳值，從而改善電網(wǎng)的自然功率因數(shù)。通合知識(shí)培訓(xùn)教材通合知識(shí)培訓(xùn)教材概念介紹校正技術(shù)無(wú)功補(bǔ)償無(wú)功功率補(bǔ)償裝置的主要作用無(wú)功功率補(bǔ)償裝置的主要作用提高負(fù)載和系統(tǒng)的功率因數(shù)，減少設(shè)備的功率損耗，穩(wěn)定電壓，提高供電質(zhì)量。在長(zhǎng)距離輸電中，提高系統(tǒng)輸電穩(wěn)定性和輸電能力，平衡三相負(fù)載的有功和無(wú)功功率等。 通合知識(shí)培訓(xùn)教材通合知識(shí)培訓(xùn)教材概念介紹校正技術(shù)無(wú)功補(bǔ)償無(wú)功功率補(bǔ)償技術(shù)的現(xiàn)狀無(wú)功功率補(bǔ)償技術(shù)的現(xiàn)狀目前，國(guó)內(nèi)電網(wǎng)

16、采用的電容補(bǔ)償技術(shù)主要是集中補(bǔ)償與就地補(bǔ)償技術(shù)。就地補(bǔ)償技術(shù)主要適用于負(fù)荷穩(wěn)定，不可逆且容量較大的異步電動(dòng)機(jī)補(bǔ)償(如風(fēng)機(jī)、水泵等)，其它各種場(chǎng)合仍主要采用集中補(bǔ)償技術(shù)。通合知識(shí)培訓(xùn)教材通合知識(shí)培訓(xùn)教材概念介紹校正技術(shù)無(wú)功補(bǔ)償無(wú)功功率補(bǔ)償技術(shù)的現(xiàn)狀無(wú)功功率補(bǔ)償技術(shù)的現(xiàn)狀1. 同步調(diào)相機(jī) 早期的無(wú)功功率補(bǔ)償裝置主要為同步調(diào)相機(jī)，多為高壓側(cè)集中補(bǔ)償。同步調(diào)相機(jī)目前在現(xiàn)場(chǎng)仍有少量使用。2. 靜止補(bǔ)償裝置 靜止補(bǔ)償器的基本作用是連續(xù)而迅速地控制無(wú)功功率，即以快速的響應(yīng)，通過(guò)發(fā)出或吸收無(wú)功功率來(lái)控制它所連接的輸電系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)電壓。 靜止補(bǔ)償器由于其價(jià)格較低、維護(hù)簡(jiǎn)單、工作可靠，在國(guó)內(nèi)仍是主流補(bǔ)償裝置。通合知

17、識(shí)培訓(xùn)教材通合知識(shí)培訓(xùn)教材概念介紹校正技術(shù)無(wú)功補(bǔ)償無(wú)功功率補(bǔ)償技術(shù)的現(xiàn)狀無(wú)功功率補(bǔ)償技術(shù)的現(xiàn)狀 靜止補(bǔ)償器(SVC)先后出現(xiàn)過(guò)不少類型，目前來(lái)看，有發(fā)展前途的主要有直流助磁飽和電抗器型、可控硅控制電抗器型和自飽和電抗器型3種。上述第二種又可分為：固定連接電容器加可控硅控制的電抗器(fixed capacitorthyristor controlled reactor，F(xiàn)CTCR)；可控硅開(kāi)關(guān)操作的電容器加可控硅控制的電抗器(thyristor switched capacitorthyristor controlled reactor，TSCTCR)。 實(shí)際上，由斷路器(電磁型交流接觸器)操作

18、的電容器和電抗器在電網(wǎng)中正在大量使用，可以說(shuō)這種補(bǔ)償技術(shù)是靜態(tài)的，因?yàn)樗荒芗皶r(shí)響應(yīng)無(wú)功功率的波動(dòng)。通合知識(shí)培訓(xùn)教材通合知識(shí)培訓(xùn)教材概念介紹校正技術(shù)無(wú)功補(bǔ)償無(wú)功功率補(bǔ)償技術(shù)的現(xiàn)狀無(wú)功功率補(bǔ)償技術(shù)的現(xiàn)狀這種裝置以電磁型交流接觸器為投切開(kāi)關(guān)，由于受電容器承受涌流能力、放電時(shí)間及電容器分級(jí)以及接觸器操作頻率、使用壽命等因素制約，因而無(wú)法避免以下不足： (1)補(bǔ)償是有級(jí)的、定時(shí)的，因而補(bǔ)償精度差，跟隨性不強(qiáng)，不能適應(yīng)負(fù)荷變化快的場(chǎng)合；受交流接觸器操作頻率及壽命的限制，靜態(tài)補(bǔ)償裝置一般均設(shè)有投切延時(shí)功能，其延時(shí)時(shí)間一般為30s。對(duì)一般穩(wěn)定負(fù)荷，即負(fù)荷變化周期大于30s的負(fù)荷，這類補(bǔ)償裝置是有效的，但對(duì)一

19、些變化較快的負(fù)荷，如電梯、起重、電焊等，這類補(bǔ)償裝置就無(wú)法進(jìn)行跟蹤補(bǔ)償。 (2)不能做到無(wú)涌流投入電容器，對(duì)于接觸器加電抗器方案，增加損耗較大，對(duì)于容性接觸器方案，事故率較大，對(duì)金屬化電容器的使用壽命影響很大；目前，低壓電力電容器以金屬化自愈式電容器為主，這種電容器的引線噴金屬端面對(duì)涌流承受能力有限，因此，涌流的大小及次數(shù)是影響電容器使用壽命的主要因素。 (3)運(yùn)行噪聲較大。 (4)由于控制部分的負(fù)載是接觸器的線圈，在投切過(guò)程中，造成火花干擾，影響補(bǔ)償裝置的可靠性和使用壽命。 針對(duì)上述問(wèn)題，基于智能控制策略的TSC補(bǔ)償裝置正在引起關(guān)注。TSC的基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。事實(shí)上，如果能夠進(jìn)行動(dòng)態(tài)無(wú)功功

20、率補(bǔ)償則能夠克服以上不足。通合知識(shí)培訓(xùn)教材通合知識(shí)培訓(xùn)教材概念介紹校正技術(shù)無(wú)功補(bǔ)償無(wú)功功率補(bǔ)償技術(shù)的發(fā)展無(wú)功功率補(bǔ)償技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)趨勢(shì) 電力有源濾波器的交流電路分為電壓型和電 流型。目前實(shí)用的裝置90以上為電壓型。從與補(bǔ)償對(duì)象的連接方式來(lái)看，電力有源濾波器可分為并聯(lián)型和串聯(lián)型。并聯(lián)型中有單獨(dú)使用、LC濾波器混合使用及注入電路方式，目前并聯(lián)型占實(shí)用裝置的大多數(shù)。 目前電力有源濾波器仍存在一些問(wèn)題，如電流中有高次諧波，單臺(tái)容量低，成本較高等。隨著電力半導(dǎo)體器件向大容量、高頻化方向發(fā)展，這類既能補(bǔ)償諧波又能補(bǔ)償無(wú)功的裝置必然有很好的發(fā)展前景。 通合知識(shí)培訓(xùn)教材通合知識(shí)培訓(xùn)教材概念介紹校正技術(shù)無(wú)功補(bǔ)償

21、無(wú)功功率補(bǔ)償技術(shù)的發(fā)展無(wú)功功率補(bǔ)償技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)趨勢(shì) 綜合潮流控制器(unified power flow controller，UPFC)將一個(gè)由晶閘管換流器產(chǎn)生的交流電壓串入并疊加在輸電線相電壓上，使其幅值和相角皆可連續(xù)變化，從而實(shí)現(xiàn)線路有功和無(wú)功功率的準(zhǔn)確調(diào)節(jié)，并可提高輸送能力以及阻尼系統(tǒng)振蕩。美國(guó)西屋電氣公司研制出一種簡(jiǎn)化的UPFC稱為串聯(lián)潮流控制器(serial power flow controller，SPFC)，其基本結(jié)構(gòu)和SVG類似，區(qū)別是其輸出變壓器串聯(lián)接入輸電線。SPFC造價(jià)明顯低于UPFC，功能可與之相比且優(yōu)于SVG。中國(guó)電力科學(xué)研究院、東南大學(xué)、清華大學(xué)等單位也進(jìn)行了

22、理論研究和仿真實(shí)驗(yàn)，研究結(jié)果表明：UPFC具有良好的效果和功能。通合知識(shí)培訓(xùn)教材通合知識(shí)培訓(xùn)教材概念介紹校正技術(shù)無(wú)功補(bǔ)償無(wú)功功率補(bǔ)償技術(shù)的發(fā)展無(wú)功功率補(bǔ)償技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)趨勢(shì) 由于性價(jià)比較高，目前我國(guó)廣泛使用的還是靜止補(bǔ)償器(SVC)。其中，能夠進(jìn)行無(wú)功功率動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)幕谥悄芸刂撇呗缘腡SC仍然需要大力推廣。實(shí)際上，國(guó)內(nèi)外對(duì)SVC的研究仍在繼續(xù)，研究的重點(diǎn)集中在控制策略上，試圖借助于人工智能提高SVC的性能。隨著大功率電力電子器件技術(shù)的高速發(fā)展，未來(lái)的功率器件容量將逐步提高，應(yīng)用有源濾波器進(jìn)行諧波抑制，以及應(yīng)用柔性交流輸電系統(tǒng)技術(shù)進(jìn)行無(wú)功功率補(bǔ)償，必將成為今后電力自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展方向。通合知識(shí)培

23、訓(xùn)教材通合知識(shí)培訓(xùn)教材校正技術(shù)無(wú)功補(bǔ)償模塊電源的有源功率因數(shù)校正模塊電源的有源功率因數(shù)校正 近年來(lái)，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，各種辦公自動(dòng)化設(shè)備，家用電器，計(jì)算機(jī)被大量使用。這些設(shè)備的內(nèi)部都需要一個(gè)將市電轉(zhuǎn)化為直流的電源部分。在這個(gè)轉(zhuǎn)換過(guò)程中，由于一些非線性元件的存在，導(dǎo)致輸入的交流電壓雖然是正弦的，但輸入的交流電流卻嚴(yán)重畸變，包含大量諧波。而諧波的存在，不但降低了輸入電路的功率因數(shù)，而且對(duì)公共電力系統(tǒng)產(chǎn)生污染，造成電路故障。模塊電源 ，開(kāi)關(guān)電源 ，電源模塊，軍品電源校正技術(shù)概念介紹通合知識(shí)培訓(xùn)教材通合知識(shí)培訓(xùn)教材校正技術(shù)無(wú)功補(bǔ)償模塊電源的有源功率因數(shù)校正模塊電源的有源功率因數(shù)校正 有源功率因數(shù)校正

24、技術(shù)能夠解決上述問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)各種電源裝置網(wǎng)側(cè)電流正弦化，使功率因數(shù)接近1，極大地減少電流的高次諧波，消除無(wú)功損耗。本文旨在闡明功率因數(shù)校正的基本原理，分析功率因數(shù)校正變換器的實(shí)現(xiàn)方法，進(jìn)而提出設(shè)計(jì)變換器的相關(guān)要求。校正技術(shù)概念介紹通合知識(shí)培訓(xùn)教材通合知識(shí)培訓(xùn)教材校正技術(shù)無(wú)功補(bǔ)償有源功率因數(shù)校正的基本原理有源功率因數(shù)校正的基本原理 一般開(kāi)關(guān)電源的輸入整流電路為圖1所示。校正技術(shù)概念介紹通合知識(shí)培訓(xùn)教材通合知識(shí)培訓(xùn)教材校正技術(shù)無(wú)功補(bǔ)償有源功率因數(shù)校正的基本原理有源功率因數(shù)校正的基本原理市電經(jīng)整流后對(duì)電容充電,其輸入電流波形為不連續(xù)的脈沖，如圖2所示。校正技術(shù)概念介紹通合知識(shí)培訓(xùn)教材通合知識(shí)培訓(xùn)教材校

25、正技術(shù)無(wú)功補(bǔ)償有源功率因數(shù)校正的基本原理有源功率因數(shù)校正的基本原理這種電流除了基波分量外還含有大量的諧波，其有效值I為：I= 式中，I1，I2， In，分別為電流基波分量與次諧波電流的有效值。諧波電流使電力系統(tǒng)的電壓波形發(fā)生畸變，我們將各次諧波有效值與基波有效值的比稱之為總諧波畸變THD（Total Harmonic Distortion）：THD= 用來(lái)衡量電網(wǎng)的污染程度。校正技術(shù)概念介紹： 通合知識(shí)培訓(xùn)教材通合知識(shí)培訓(xùn)教材校正技術(shù)無(wú)功補(bǔ)償有源功率因數(shù)校正的基本原理有源功率因數(shù)校正的基本原理模塊電源 ，開(kāi)關(guān)電源 ，電源模塊，軍品電源功率因數(shù)（PF）定義為有功功率（P）與視在功率（S）的比值，

26、如下式：PF= 式中：U為電網(wǎng)電壓有效值Cos 為基波電壓、基波電流位移因數(shù)I1I為電網(wǎng)電流畸變因數(shù)當(dāng) =0時(shí)，由式（1）、（2）可見(jiàn)功率因數(shù)與總諧波畸變THD的關(guān)系為：PF= 校正技術(shù)概念介紹通合知識(shí)培訓(xùn)教材通合知識(shí)培訓(xùn)教材校正技術(shù)無(wú)功補(bǔ)償有源功率因數(shù)校正的基本原理有源功率因數(shù)校正的基本原理由式（3）可見(jiàn)THD越小，功率因數(shù)越高。因此改善開(kāi)關(guān)整流設(shè)備功率因數(shù)的關(guān)鍵就是要降低THD。綜上所述，只要設(shè)法抑制輸入電流中的諧波分量，通過(guò)電路方法，將輸入電流波形校正為或無(wú)限接近正弦波，即可實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)校正。為此在整流器和負(fù)載之間接入一個(gè)DC-DC開(kāi)關(guān)變換器，應(yīng)用電壓、電流反饋技術(shù)，使輸入端電流波形跟蹤

27、交流輸入正弦電壓波形，可以使輸入電流接近正弦。從而使輸入端THD小于5%，而功率因數(shù)可提高到0.99或更高。由于這個(gè)方案中應(yīng)用了有源器件，故稱為有源功率因數(shù)校正（APFC）。校正技術(shù)概念介紹通合知識(shí)培訓(xùn)教材通合知識(shí)培訓(xùn)教材校正技術(shù)無(wú)功補(bǔ)償有源功率因數(shù)校正的實(shí)現(xiàn)方法有源功率因數(shù)校正的實(shí)現(xiàn)方法 模塊電源 ，開(kāi)關(guān)電源 ，電源模塊，軍品電源實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)校正的電路有很多，從原理上說(shuō)，任何一種DC-DC變換器拓?fù)涠伎梢杂米鞴β室驍?shù)校正（PFC）的主電路。但是由于Boost變換器具有諸多優(yōu)點(diǎn)，大部分功率因數(shù)校正都用它來(lái)作主電路。以Boost變換器為基礎(chǔ)，基本的PFC電路可分為三類：硬開(kāi)關(guān)PFC電路，軟開(kāi)關(guān)P

28、FC電路，隔離式PFC電路。校正技術(shù)概念介紹通合知識(shí)培訓(xùn)教材通合知識(shí)培訓(xùn)教材校正技術(shù)無(wú)功補(bǔ)償有源功率因數(shù)校正的實(shí)現(xiàn)方法有源功率因數(shù)校正的實(shí)現(xiàn)方法 模塊電源 ，開(kāi)關(guān)電源 ，電源模塊，軍品電源實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)校正的電路有很多，從原理上說(shuō)，任何一種DC-DC變換器拓?fù)涠伎梢杂米鞴β室驍?shù)校正（PFC）的主電路。但是由于Boost變換器具有諸多優(yōu)點(diǎn)，大部分功率因數(shù)校正都用它來(lái)作主電路。以Boost變換器為基礎(chǔ)，基本的PFC電路可分為三類：硬開(kāi)關(guān)PFC電路，軟開(kāi)關(guān)PFC電路，隔離式PFC電路。校正技術(shù)概念介紹通合知識(shí)培訓(xùn)教材通合知識(shí)培訓(xùn)教材校正技術(shù)無(wú)功補(bǔ)償有源功率因數(shù)校正的實(shí)現(xiàn)方法有源功率因數(shù)校正的實(shí)現(xiàn)方法圖

29、3為一個(gè)Boost硬開(kāi)關(guān)PFC電路的原理圖。由于功率開(kāi)關(guān)管的開(kāi)通或關(guān)斷是在器件上的電壓或電流不為零的狀態(tài)下進(jìn)行的，即強(qiáng)迫器件在其電壓不為零時(shí)開(kāi)通，或電流不為零時(shí)關(guān)斷，所以稱之為硬開(kāi)關(guān)PFC電路。由圖可見(jiàn)，主電路由單相橋式整流器和DC-DC Boost變換器組成，虛線框內(nèi)為控制電路，包括：電壓誤差放大器VA及基準(zhǔn)電壓Vr，電流誤差放大器CA，乘法器M，脈寬調(diào)制器和驅(qū)動(dòng)器等，負(fù)載可以是一個(gè)開(kāi)關(guān)電源。校正技術(shù)概念介紹通合知識(shí)培訓(xùn)教材通合知識(shí)培訓(xùn)教材校正技術(shù)無(wú)功補(bǔ)償有源功率因數(shù)校正的實(shí)現(xiàn)方法有源功率因數(shù)校正的實(shí)現(xiàn)方法PFC的工作原理如下：主電路的輸出電壓VO和基準(zhǔn)電壓Vr比較后，輸入給電壓誤差放大器V

30、A，整流電壓Vdc檢測(cè)值VA的輸出電壓信號(hào)共同加到乘法器M的輸入端，乘法器M的輸出則作為電流反饋控制的基準(zhǔn)信號(hào)，與開(kāi)關(guān)電流is檢測(cè)值比較后，經(jīng)過(guò)電流誤差放大器CA加到PWM（圖中未畫(huà)出）及驅(qū)動(dòng)器，以控制開(kāi)關(guān)Tr的通斷，從而使輸入電流（即電感電流）iL的波形與整流電壓Vdc的波形基本一致，使電流諧波大為減少，提高了輸入端功率。由于功率因數(shù)校正器同時(shí)保持輸出電壓恒定，使下一級(jí)開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)更容易些。硬開(kāi)關(guān)PFC電路具有輸入電流連續(xù)，EMI??；電感電流即輸入電流，便于電流控制；輸入端電感可吸收電網(wǎng)電壓尖峰；容易驅(qū)動(dòng)，發(fā)射極（源極）電位為零等優(yōu)點(diǎn)。但同時(shí)該電路也存在著缺點(diǎn)，即Tr管承受較大的電流應(yīng)力和開(kāi)通功耗，同時(shí)會(huì)產(chǎn)生很大的難以克服的電磁噪聲，Tr容易損壞。校正技術(shù)概念介紹通合知識(shí)培訓(xùn)教材通合知識(shí)培訓(xùn)教材校正技術(shù)無(wú)功補(bǔ)償有源功率因數(shù)校正的實(shí)現(xiàn)方法有源功率