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高效无功与谐波动态控制方法及应用研究

电能是国民经济和人民生活的命脉,随着非线性负载的大量增加,惹起电网电流、电压波形发作畸变,形成电网的谐波污染和电能损失;同时,冲击性负载及无功补偿缺乏常惹起电网电压跌落和闪变,影响企业的正常消费和人民的日常生活,并招致线路损耗增加。
高效无功与谐波动态控制方法及应用研究

目前我国的输配电线损率为6.72%左右,若能到达西方兴旺国度的4.7%左右,每年可节约电能740亿度以上,谐波污染严重、无功补偿缺乏、电压动摇频繁等电能质量问题是招致我国电能损耗高的重要缘由。针对配电网电能质量控制的关键瓶颈问题,本文以国度自然科学基金项目和国度"863"方案项目为依托,细致论述了高效电能质量控制的内涵,从高效无功与谐动摇态控制系统新型拓扑构造和控制安装优化规划办法两个层面,深化研讨了企业配电网高效无功与谐波综合动态控制的相关理论和办法。

研讨内容涵盖了高效无功与谐动摇态控制系统的工作机理剖析、数学建模、控制算法、优化运转、以及工程应用时的关键技术问题等方面,构成了较为完善的高效无功与谐动摇态控制办法的根本研讨办法和技术计划,研讨重点及获得的成果主要表现在以下几个方面:

(1)提出了一种统筹HAPF和SVC优势、克制其各自缺乏的配电网高压系统高效无功与谐波混合控制器HVHC,在剖析HVHC根本工作原理的根底上树立了其电气模型。深化研讨了HVHC系统的工作特性,提醒了HVHCi皆动摇态管理子系统和无功连续调理子系统间互相耦合的实质,在此根底上提出了HVHC复合控制办法,完成了谐动摇态管理子系统和无功连续调理子系统间的解耦控制。HVHC完成了配电网高压系统的谐涉及无功功率的综合动态补偿,并具备补偿不均衡、电压支撑、阻尼振荡等功用,大幅降低了配电网的谐波损耗和无功损耗。

(2)着重研讨了电网电压发作动摇、电压畸变等系统异常状况时,HVHC直流侧电压的稳定性问题;在分析HVHC直流侧电压抬升机理的根底上,提出了优化HVHC注入支路参数、改良HVHC有源局部主电路构造以及复合控制办法等三种稳定直流侧电压以进步系统牢靠性的办法,确保了HVHC直流侧电压的稳定及HVHC系统的牢靠运转。

(3)提出了统筹本钱和性能优势的配电网低压系统高效混杂无功补偿器HHVC停止低本钱大容量无功动态调理,并具备滤波功用。在剖析HHVC的根本构造和树立电气模型的根底上,对采用基于检测负载谐波电流控制战略下HHVC的稳定性、运转机理停止了深化研讨,提醒了HHVC运转的内在实质;同时在剖析HHVC连续子系统和离散子系统交互影响的根底上,提出了HHVC专家协同控制办法,确保了系统的经济、稳定运转。

(4)树立了配电网的谐波域摄动模型,在此根底上提出了无功与谐波综合优化规划问题的数学模型,为无功与谐波综合优化规划问题的求解奠定了根底;提出了无功及谐波综合优化规划的启示式频域摄动剖析法HPFA。HPFA法首先提出了频域摄动量剖析,取得了高效无功及谐波补偿安装的最优配置集,提出了启示式搜索算法,完成了对无功及谐波综合优化规划目的函数的快速、准确求解,为谐涉及无功综合动态管理安装工程应用时以较低的本钱取得较优的管理效果提供了理论指导。

(5)以合肥某铜材厂35kV配电网电能质量综合控制工程为背景,应用本文提出的无功与谐波优化规划的启示式频域摄动剖析法为该厂设计了高效无功与谐波控制系统的最优装置位置和容量;针对该厂谐涉及无功的实践工况,并分离HVHC、HHVC系统的运转特性,为该厂设计了电能质量控制整体技术计划;为进步HVHC、HVC系统的控制性能及确保安装的长期牢靠运转,对HVHC、HHVC系统工程应用时的若干关键技术难题停止了研讨,并提出了相关处理措施;最后,为该厂研制了HVHC、HHVC安装,安装投运后运转效果良好,企业产质量量显著进步、节能降耗效果明显。

本文以配电网电能质量控制、企业电时令能需求为背景,提出了高效无功与谐波混合控制器HVHC和高效混杂无功补偿器HHVC,并对谐涉及无功综合优化规划问题停止了研讨。HVHC、HHVC克制了单一电力电子在功用上的局限,完成了配电网上下压系统的谐波、无功动态管理,电压支撑及闪变抑止等。论文对HVHC、HHVC的研讨办法,能够为其它高效电能质量控制配备的研讨提供一定的自创意义;工程应用的整体计划设计思绪和一些工程经历还可推行到其它电能质量控制电力电子系统的设计和应用中,为推进电力电子混合、混杂系统的适用化进程提供有益的参考和自创。