功率因數(shù)校正與諧波抑制無功補償裝置課件

第三章有源功率因數(shù)校正、諧波抑制和無功補償裝量§3.1概述§3.2有源功率因數(shù)校正裝置(APFC)§3.3靜止元功補償裝量(SVC)§3.4靜止無功發(fā)生器(SVG)§3.5有源電力濾波器(APF)20204/14功率因數(shù)校正與諧波抑制無功補償裝置第三章有源功率因數(shù)校正、諧波抑制和無功補償裝量§3.1概述§3.2有源功率因數(shù)校正裝置(APFC)§3.3靜止元功補償裝量(SVC)§3.4靜止無功發(fā)生器(SVG)§3.5有源電力濾波器(APF)20204/14§3.1概述、諧波和無功功率的產(chǎn)生在用電負載中有很多阻感負載,阻感負載必須吸收無功功率才能工作;電力電子裝置等非線性也要消耗無功功率用電裝置的非線性造成畸變電流;20204/14二、無功功率的影響和諧波的危害1、無功功率的影響(1)使設(shè)備容量增大,從而造成設(shè)備投資費用增大;2)使設(shè)備及線路損耗增加;(3)引起供電點電壓波動。2、諧波的危害(1)諸波使公用電網(wǎng)中的元件產(chǎn)生附加諧波損耗,降低了發(fā)電、輸電及用電設(shè)備的效率(2)諧波影響電器設(shè)備正常工作;(3)諧波會導(dǎo)致公用電網(wǎng)局部并聯(lián)諸振和串聯(lián)諧振,從而更放大了諧波,加劇了危害;(4)諧波導(dǎo)致自動裝置誤動作,使測量儀表不準(zhǔn)確,干擾通信系統(tǒng)等。20204/14第三章有源功率因數(shù)校正、諧波功率因數(shù)校正與諧波抑制無功補償裝1§3.1概述、諧波和無功功率的產(chǎn)生在用電負載中有很多阻感負載,阻感負載必須吸收無功功率才能工作;電力電子裝置等非線性也要消耗無功功率用電裝置的非線性造成畸變電流;20204/14§3.1概述2二、無功功率的影響和諧波的危害1、無功功率的影響(1)使設(shè)備容量增大,從而造成設(shè)備投資費用增大;2)使設(shè)備及線路損耗增加;(3)引起供電點電壓波動。2、諧波的危害(1)諸波使公用電網(wǎng)中的元件產(chǎn)生附加諧波損耗,降低了發(fā)電、輸電及用電設(shè)備的效率(2)諧波影響電器設(shè)備正常工作;(3)諧波會導(dǎo)致公用電網(wǎng)局部并聯(lián)諸振和串聯(lián)諧振,從而更放大了諧波,加劇了危害;(4)諧波導(dǎo)致自動裝置誤動作,使測量儀表不準(zhǔn)確,干擾通信系統(tǒng)等。20204/14二、無功功率的影響和諧波的危害3、補償無功、抑制諧波的途經(jīng)提高用電設(shè)備自身的功率因數(shù)、減小諧波(1)增加整流電路相數(shù),使網(wǎng)側(cè)電流正弦化;(2)盡量使整流裝置在較小的α下運行;(3)采用多重化技術(shù)波形迭加,消除低次諧波;(4)采用PWM整流器(5)采用DC/DC技術(shù)(功率因數(shù)校正技術(shù))2、加補償裝置在電力系統(tǒng)中,常見的無功補償裝置有(1)同步發(fā)電機調(diào)整勵磁電流,使其在超前功率因數(shù)下運行,輸出有功功率的同時輸出無功功率。(2)同步調(diào)相機一種專門用來產(chǎn)生無功功率的同步電機,是一種不帶機械負載的可以過勵磁(經(jīng)常的運行狀態(tài))或欠勵磁(較少的運行狀態(tài))運行的同步電動機、補償無功、抑制諧波的途經(jīng)43)并聯(lián)電容器可提供超前的無功功率,多裝設(shè)于降壓變電所內(nèi),也可就地補償。(4)并聯(lián)電抗用在超高壓系統(tǒng)線路上吸收無功功率,防止末端電壓升高(5)靜止無功補償裝置具有調(diào)相機的功能,使用廣泛,但投資大在電力系統(tǒng)中,常見的諧波抑制裝置有(1)LC濾波器;電路脫理(b)阻抗頻率特性圖2-24在整流裝置輸入端附設(shè)有針對性的濾波器(2)有源電力濾波器20204/143)并聯(lián)電容器可提供超前的無功功率,多裝設(shè)于降5本章主要介紹有源功率因數(shù)校正裝置、適合于動態(tài)無功補償?shù)撵o止無功補償裝置和適合于動態(tài)無功補償、諧波抑制的有源電力濾波器。20204/14本章主要介紹有源功率因數(shù)校正裝置、適合于動態(tài)無682,2有功率因數(shù)校正妝置(AP)有源功率因數(shù)校正裝置概述相控整流器的輸入電流半控變液器間:30單相橋式整流器及電壓電流波形20204/14圖1整流慮被咆烙及電網(wǎng)詖形a)草相杯式整電路(b)全控整函波形c)半控整波82,2有功率因數(shù)校正妝置(AP)7有源功率因數(shù)校正裝量有源功率因數(shù)校正(Active功率因數(shù)校正電路PowerFactorCorrection)電路,簡稱APFC,是指在傳統(tǒng)的不控整流中融入有源器件,使得AC側(cè)電流在一定程度上正弦化,從而減小裝置的非線性控制電路、改善功率因數(shù)的一種高頻整圖2-38APFC基本電路流電路。1、APFC技術(shù)的基本思想將輸入交流電壓全波整流,再進行DC/DC變換。通過適當(dāng)控制使輸入電流自動跟隨全波直流電壓基準(zhǔn),且保持輸出電壓穩(wěn)定,從而將輸入電流校正成為與電網(wǎng)電壓同相位的正弦波,消除了諧波和無功電流,實現(xiàn)穩(wěn)壓輸出和單位輸入功率因數(shù)。有源功率因數(shù)校正裝量8有源功率因數(shù)校正裝量2、APFC的基本結(jié)構(gòu)APFC的電路結(jié)構(gòu)有雙極式和單極式兩種。雙極式電路是由Boost變換器和DCDC變換器級聯(lián)而成,前級的Boost電路實現(xiàn)功率因數(shù)校正,后級的DC/DC變換器實現(xiàn)隔離和降壓。雙極式APFC電路的優(yōu)點是每級電路可單獨設(shè)計和控制。單極式APFC電路集功率因數(shù)校正、輸出隔離和電壓穩(wěn)定于一體,結(jié)構(gòu)簡單、效率高,但分析和控制較復(fù)雜。BoostDCDCDO/DCConverter控制電路控制電路控制電路圖2-39有源功率因數(shù)校正的電路結(jié)構(gòu)(a)雙極式:(b)單極式20204/14有源功率因數(shù)校正裝量93、APFC的分類APFC的分類方法很多,常用的分類方法為:(1)按電源相數(shù)可分為:單相圖3單相升壓六APFL電辟框圖APFC和三相APFC三相AFFC又可分為三相單開關(guān)型和三相六開關(guān)型(2)按輸出特性可分為:電壓型和電流型圖4三相升正式AF℃屯路框圖(3)按控制方式可分為:直接電流控制和間接電流控制(幅值相位控制或電壓控制)直接電流控制又可分為峰值電流控制、滯環(huán)電流控制和平均電流控制(三角載波控制)。20204/143、APFC的分類10功率因數(shù)校正與諧波抑制無功補償裝置課件11功率因數(shù)校正與諧波抑制無功補償裝置課件12功率因數(shù)校正與諧波抑制無功補償裝置課件13功率因數(shù)校正與諧波抑制無功補償裝置課件14功率因數(shù)校正與諧波抑制無功補償裝置課件15功率因數(shù)校正與諧波抑制無功補償裝置課件16功率因數(shù)校正與諧波抑制無功補償裝置課件17功率因數(shù)校正與諧波抑制無功補償裝置課件18功率因數(shù)校正與諧波抑制無功補償裝置課件19功率因數(shù)校正與諧波抑制無功補償裝置課件20功率因數(shù)校正與諧波抑制無功補償裝置課件21功率因數(shù)校正與諧波抑制無功補償裝置課件22功率因數(shù)校正與諧波抑制無功補償裝置課件23功率因數(shù)校正與諧波抑制無功補償裝置課件24功率因數(shù)校正與諧波抑制無功補償裝置課件25功率因數(shù)校正與諧波抑制無功補償裝置課件26功率因數(shù)校正與諧波抑制無功補償裝置課件27功率因數(shù)校正與諧波抑制無功補償裝置課件28功率因數(shù)校正與諧波抑制無功補償裝置課件29功率因數(shù)校正與諧波抑制無功補償裝置課件30功率因數(shù)校正與諧波抑制無功補償裝置課件31功率因數(shù)校正與諧波抑制無功補償裝置課件32功率因數(shù)校正與諧波抑制無功補償裝置課件33功率因數(shù)校正與諧波抑制無功補償裝置課件34功率因數(shù)校正與諧波抑制無功補償裝置課件35功率因數(shù)校正與諧波抑制無功補償裝置課件36功率因數(shù)校正與諧波抑制無功補償裝置課件37功率因數(shù)校正與諧波抑制無功補償裝置課件38功率因數(shù)校正與諧波抑制無功補償裝置課件39功率因數(shù)校正與諧波抑制無功補償裝置課件40功率因數(shù)校正與諧波抑制無功補償裝置課件41功率因數(shù)校正與諧波抑制無功補償裝置課件42功率因數(shù)校正與諧波抑制無功補償裝置課件43功率因數(shù)校正與諧波抑制無功補償裝置課件44功率因數(shù)校正與諧波抑制無功補償裝置課件45功率因數(shù)校正與諧波抑制無功補償裝置課件46功率因數(shù)校正與諧波抑制無功補償裝置課件47功率因數(shù)校正與諧波抑制無功補償裝置課件48功率因數(shù)校正與諧波抑制無功補償裝置課件49功率因數(shù)校正與諧波抑制無功補償裝置課件50功率因數(shù)校正與諧波抑制無功補償裝置課件51功率因數(shù)校正與諧波抑制無功補償裝置課件52功率因數(shù)校正與諧波抑制無功補償裝置課件53功率因數(shù)校正與諧波抑制無功補償裝置課件54功率因數(shù)校正與諧波抑制無功補償裝置課件55功率因數(shù)校正與諧波抑制無功補償裝置課件56功率因數(shù)校正與諧波抑制無功補償裝置課件57功率因數(shù)校正與諧波抑制無功補償裝置課件58功率因數(shù)校正與諧波抑制無功補償裝置課件59功率因數(shù)校正與諧波抑制無功補償裝置課件60功率因數(shù)校正與諧波抑制無功補償裝置課件61功率因數(shù)校正與諧波抑制無功補償裝置課件62功率因數(shù)校正與諧波抑制無功補償裝置課件63功率因數(shù)校正與諧波抑制無功補償裝置課件64功率因數(shù)校正與諧波抑制無功補償裝置課件65功率因數(shù)校正與諧波抑制無功補償裝置課件66功率因數(shù)校正與諧波抑制無功補償裝置課件67功率因數(shù)校正與諧波抑制無功補償裝置課件68功率因數(shù)校正與諧波抑制無功補償裝置課件69功率因數(shù)校正與諧波抑制無功補償裝置課件70第三章有源功率因數(shù)校正、諧波抑制和無功補償裝量§3.1概述§3.2有源功率因數(shù)校正裝置(APFC)§3.3靜止元功補償裝量(SVC)§3.4靜止無功發(fā)生器(SVG)§3.5有源電力濾波器(APF)20204/14功率因數(shù)校正與諧波抑制無功補償裝置第三章有源功率因數(shù)校正、諧波抑制和無功補償裝量§3.1概述§3.2有源功率因數(shù)校正裝置(APFC)§3.3靜止元功補償裝量(SVC)§3.4靜止無功發(fā)生器(SVG)§3.5有源電力濾波器(APF)20204/14§3.1概述、諧波和無功功率的產(chǎn)生在用電負載中有很多阻感負載,阻感負載必須吸收無功功率才能工作;電力電子裝置等非線性也要消耗無功功率用電裝置的非線性造成畸變電流;20204/14二、無功功率的影響和諧波的危害1、無功功率的影響(1)使設(shè)備容量增大,從而造成設(shè)備投資費用增大;2)使設(shè)備及線路損耗增加;(3)引起供電點電壓波動。2、諧波的危害(1)諸波使公用電網(wǎng)中的元件產(chǎn)生附加諧波損耗,降低了發(fā)電、輸電及用電設(shè)備的效率(2)諧波影響電器設(shè)備正常工作;(3)諧波會導(dǎo)致公用電網(wǎng)局部并聯(lián)諸振和串聯(lián)諧振,從而更放大了諧波,加劇了危害;(4)諧波導(dǎo)致自動裝置誤動作,使測量儀表不準(zhǔn)確,干擾通信系統(tǒng)等。20204/14第三章有源功率因數(shù)校正、諧波功率因數(shù)校正與諧波抑制無功補償裝71§3.1概述、諧波和無功功率的產(chǎn)生在用電負載中有很多阻感負載,阻感負載必須吸收無功功率才能工作;電力電子裝置等非線性也要消耗無功功率用電裝置的非線性造成畸變電流;20204/14§3.1概述72二、無功功率的影響和諧波的危害1、無功功率的影響(1)使設(shè)備容量增大,從而造成設(shè)備投資費用增大;2)使設(shè)備及線路損耗增加;(3)引起供電點電壓波動。2、諧波的危害(1)諸波使公用電網(wǎng)中的元件產(chǎn)生附加諧波損耗,降低了發(fā)電、輸電及用電設(shè)備的效率(2)諧波影響電器設(shè)備正常工作;(3)諧波會導(dǎo)致公用電網(wǎng)局部并聯(lián)諸振和串聯(lián)諧振,從而更放大了諧波,加劇了危害;(4)諧波導(dǎo)致自動裝置誤動作,使測量儀表不準(zhǔn)確,干擾通信系統(tǒng)等。20204/14二、無功功率的影響和諧波的危害73、補償無功、抑制諧波的途經(jīng)提高用電設(shè)備自身的功率因數(shù)、減小諧波(1)增加整流電路相數(shù),使網(wǎng)側(cè)電流正弦化;(2)盡量使整流裝置在較小的α下運行;(3)采用多重化技術(shù)波形迭加,消除低次諧波;(4)采用PWM整流器(5)采用DC/DC技術(shù)(功率因數(shù)校正技術(shù))2、加補償裝置在電力系統(tǒng)中,常見的無功補償裝置有(1)同步發(fā)電機調(diào)整勵磁電流,使其在超前功率因數(shù)下運行,輸出有功功率的同時輸出無功功率。(2)同步調(diào)相機一種專門用來產(chǎn)生無功功率的同步電機,是一種不帶機械負載的可以過勵磁(經(jīng)常的運行狀態(tài))或欠勵磁(較少的運行狀態(tài))運行的同步電動機、補償無功、抑制諧波的途經(jīng)743)并聯(lián)電容器可提供超前的無功功率,多裝設(shè)于降壓變電所內(nèi),也可就地補償。(4)并聯(lián)電抗用在超高壓系統(tǒng)線路上吸收無功功率,防止末端電壓升高(5)靜止無功補償裝置具有調(diào)相機的功能,使用廣泛,但投資大在電力系統(tǒng)中,常見的諧波抑制裝置有(1)LC濾波器;電路脫理(b)阻抗頻率特性圖2-24在整流裝置輸入端附設(shè)有針對性的濾波器(2)有源電力濾波器20204/143)并聯(lián)電容器可提供超前的無功功率,多裝設(shè)于降75本章主要介紹有源功率因數(shù)校正裝置、適合于動態(tài)無功補償?shù)撵o止無功補償裝置和適合于動態(tài)無功補償、諧波抑制的有源電力濾波器。20204/14本章主要介紹有源功率因數(shù)校正裝置、適合于動態(tài)無7682,2有功率因數(shù)校正妝置(AP)有源功率因數(shù)校正裝置概述相控整流器的輸入電流半控變液器間:30單相橋式整流器及電壓電流波形20204/14圖1整流慮被咆烙及電網(wǎng)詖形a)草相杯式整電路(b)全控整函波形c)半控整波82,2有功率因數(shù)校正妝置(AP)77有源功率因數(shù)校正裝量有源功率因數(shù)校正(Active功率因數(shù)校正電路PowerFactorCorrection)電路,簡稱APFC,是指在傳統(tǒng)的不控整流中融入有源器件,使得AC側(cè)電流在一定程度上正弦化,從而減小裝置的非線性控制電路、改善功率因數(shù)的一種高頻整圖2-38APFC基本電路流電路。1、APFC技術(shù)的基本思想將輸入交流電壓全波整流,再進行DC/DC變換。通過適當(dāng)控制使輸入電流自動跟隨全波直流電壓基準(zhǔn),且保持輸出電壓穩(wěn)定,從而將輸入電流校正成為與電網(wǎng)電壓同相位的正弦波,消除了諧波和無功電流,實現(xiàn)穩(wěn)壓輸出和單位輸入功率因數(shù)。有源功率因數(shù)校正裝量78有源功率因數(shù)校正裝量2、APFC的基本結(jié)構(gòu)APFC的電路結(jié)構(gòu)有雙極式和單極式兩種。雙極式電路是由Boost變換器和DCDC變換器級聯(lián)而成,前級的Boost電路實現(xiàn)功率因數(shù)校正,后級的DC/DC變換器實現(xiàn)隔離和降壓。雙極式APFC電路的優(yōu)點是每級電路可單獨設(shè)計和控制。單極式APFC電路集功率因數(shù)校正、輸出隔離和電壓穩(wěn)定于一體,結(jié)構(gòu)簡單、效率高,但分析和控制較復(fù)雜。BoostDCDCDO/DCConverter控制電路控制電路控制電路圖2-39有源功率因數(shù)校正的電路結(jié)構(gòu)(a)雙極式:(b)單極式20204/14有源功率因數(shù)校正裝量793、APFC的分類APFC的分類方法很多,常用的分類方法為:(1)按電源相數(shù)可分為:單相圖3單相升壓六APFL電辟框圖APFC和三相APFC三相AFFC又可分為三相單開關(guān)型和三相六開關(guān)型(2)按輸出特性可分為:電壓型和電流型圖4三相升正式AF℃屯路框圖(3)按控制方式可分為:直接電流控制和間接電流控制(幅值相位控制或電壓控制)直接電流控制又可分為峰值電流控制、滯環(huán)電流控制和平均電流控制(三角載波控制)。20204/143、APFC的分類80功率因數(shù)校正與諧波抑制無功補償裝置課件81功率因數(shù)校正與諧波抑制無功補償裝置課件82功率因數(shù)校正與諧波抑制無功補償裝置課件83功率因數(shù)校正與諧波抑制無功補償裝置課件84功率因數(shù)校正與諧波抑制無功補償裝置課件85功率因數(shù)校正與諧波抑制無功補償裝置課件86功率因數(shù)校正與諧波抑制無功補償裝置課件87功率因數(shù)校正與諧波抑制無功補償裝置課件88功率因數(shù)校正與諧波抑制無功補償裝置課件89功率因數(shù)校正與諧波抑制無功補償裝置課件90功率因數(shù)校正與諧波抑制無功補償裝置課件91功率因數(shù)校正與諧波抑制無功補償裝置課件92功率因數(shù)校正與諧波抑制無功補償裝置課件93功率因數(shù)校正與諧波抑制無功補償裝置課件94功率因數(shù)校正與諧波抑制無功補償裝置課件95功率因數(shù)校正與諧波抑制無功補償裝置課件96功率因數(shù)校正與諧波抑制無功補償裝置課件97功率因數(shù)校正與諧波抑制無功補償裝置課件98功率因數(shù)校正與諧波抑制無功補償裝置課件99功率因數(shù)校正與諧波抑制無功補償裝置課件100功率因數(shù)校正與諧波抑制無功補償裝置課件101功率因數(shù)校正與諧波抑制無功補償裝置課件102功率因數(shù)校正與諧波抑制無功補償裝置課件103功率因數(shù)校正與諧波抑制無功補償裝置課件104功率因數(shù)校正與諧波抑制無功補償裝置課件105功率因數(shù)校正與諧波抑制無功補償裝置課件106功率因數(shù)校正與諧波抑制無功補償裝置課件107功率因數(shù)校正