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二极管箝位式多电平逆变器直流侧电容电压不平衡机理的研究

二极管箝位式多电平逆变器直流侧电容电压不平衡机理的研究
二极管箝位式多电平逆变器直流侧电容电压不平衡机理的研究

-逆变器输出滤波器计算-

输出滤波器的计算 一、滤波器选择的部分指标 (1)逆变电源的空载损耗是逆变电源的重要指标之一。空载损耗与空载时滤波器的输入电流有关,电流越大,损耗越大,原因有以下两个方面:一方面,滤波器的输入电流越大,逆变开关器件上的电流越大,逆变器的损耗就越大;另一方面,空载时滤波器的输入电流也流过电抗器及电容器,电流增大也会使电抗器及电容器的损耗增大。所以从限制空载电流的角度来讲,空载时滤波器的输入电流不能太大。一般的,空载时滤波器的输入基波电流不能超过逆变电源的额定输出电流的30%。 设I m 表示空载时输入滤波器的输入基波电流的有效值,U 0表示输出电压基波的有效值,Wo 为基波角 频率, 则由图1可得: 00Im CU ω= (1) 有上式可知,空载时滤波器输入基波电流的大小与C 成正比。所以从限制逆变电源空载损耗的角度来讲,LC 滤波器的电容之不能太大。 (2)逆变电源对非线性负载的适应性指标 逆变电源对非线性负载的适应性是衡量逆变电源性能优劣的重要指标。非线性负载之所以会引起逆变电源输出电压波形的畸变,是因为非线性负载时一种谐波电流源,它产生的谐波电流在逆变电源输出阻抗上产生谐波压降,从而引起输出电压波形畸变。可见逆变电源的输出阻抗直接关系着逆变电源对非线性负载的适应性,输出阻抗越小,逆变电源的输出阻抗直接关系着逆变电源对非线性负载的适应性,输出阻抗越小,逆变电源对非线性负载适应性越好。 开环时逆变电源的输出阻抗就是LC 滤波器的输出阻抗,根据公式LC L Z 201ωω?= (2)

在L 、C 乘积恒定时,L 越小,则输出阻抗值越小。 当逆变电源采用电容电流及电压瞬时值反馈控制方案时,可以得到和开环时相同的结论。 综上说述可以得到以下两点结论: 1)在L 、C 之积恒定时,L 越小,逆变电源的输出阻抗越小,逆变电源对非线性负载的适应性越好; 2)L 越小,越不容易出现过调制,逆变电源对非线性负载的适应性越好。、 (3)在采用同步调制控制方式的逆变电源中,频率为(2ωs -ω0)的谐波是逆变器输出PWM 波中复制最高的谐波,它对输出电压的波形影响最大。输出电压中,只要频率为(2ωs -ω0)的谐波符合要求,则其他高次谐波含量均能符合要求。所以在这种情况下设计LC 滤波器是,只需考虑滤波器对(2ωs -ω0)频率谐波的衰减。 二、输出LC 滤波器的计算 2.1综述 一般说来,空载与负载相比,空载时电压中的频率(2ωs -ω0)的谐波含量是最大的,根据公式: )(*)1(1*2)2(1222200απββπωωJ N Q N b HF s ++=? (3) 式中C L R Q L //=;00/)2(ωωω?=s N ;LC 20ωβ=;E U b /20=;2 2)1(/ββα?+=Q b ;)(1απJ 为1阶的Besset 函数,计算比较繁琐。 空载时,)2(00ωω?s HF 可表示为: )(*11*2)2(1 200απβπωωJ N b HF s ?=? (4) 式中:00/)2(ωωω?=s N ;LC 20ωβ=;E U b /20=;βα?=1b 。 对式(4)进行分析,可得空载时)2(00ωω?s HF 的特性如下: a ,当逆变电源输入电压增大时,输出电压中的频率为 )2(0ωω?s 的谐波的谐波含量将增大。

完整版二极管7种应用电路详解

极管7种应用电路详解之一 许多初学者对二极管很“熟悉”,提起二极管的特性可以脱口而出它的单向导电特性,说到它 在电路中的应用 第一反应是整流, 对二极管的其他特性和应用了解不多, 认识上也认为掌握了二极管的 单向导电特性,就能分析二极管参与的各种电路, 实际上这样的想法是错误的, 而且在某种程度上是害 了自己,因为这种定向思维影响了对各种二极管电路工作原理的分析, 许多二极管电路无法用单向导电 特性来解释其工作原理。 二极管除单向导电特性外, 还有许多特性,很多的电路中并不是利用单向导电特性就能分析二 极管所构成电 路的工作原理, 而需要掌握二极管更多的特性才能正确分析这些电路, 例如二极管构成的 简易直流稳压电路,二极管构成的温度补偿电路等。 941二极管简易直流稳压电路及故障处理 二极管简易稳压电路主要用于一些局部的直流电压供给电路中, 由于电路简单,成本低,所以 应用比较广泛。 二极管简易稳压电路中主要利用二极管的管压降基本不变特性。 二极管的管压降特性:二极管导通后其管压降基本不变,对硅二极管而言这一管压降是 0.6V 左右,对锗二极管而言是 0.2V 左右。 如图9-40所示是由普通3只二极管构成的简易直流稳压电路。电路中的 VD1、VD2和VD3 是普通二极管,它们串联起来后构成一个简易直流电压稳压电路。 图9-40 3只普通二极管构成的简易直流稳压电路 1 ?电路分析思路说明 分析一个从没有见过的电路工作原理是困难的,对基础知识不全面的初学者而言就更加困难 了。 关于这一电路的分析思路主要说明如下。 (1) 从电路中可以看出 3只二极管串联,根据串联电路特性可知, 这3只二极管如果导通会同时导通, 如果截止 会同时截止。 (2) 根据二极管是否导通的判断原则分析,在二极管的正极接有比负极高得多的电压,无论是直流还 是交流的电压,此时二极管均处于导通状态。从电路中可以看出,在 VD1正极通过电阻 R1接电路中 的直流工作电压+V , VD3的负极接地,这样在 3只串联二极管上加有足够大的正向直流电压。由此分 析可知,3只二 极管VD1、VD2和VD3是在直流工作电压+V 作用下导通的。 (3) 从电路中还可以看出,3只二极管上没有加入交流信号电压, 因为在VD1正极即电路中的 A 点与 地之间接 有大容量电容 C1,将A 点的任何交流电压旁路到地端。 2 ?二极管能够稳定直流电压原理说明 电路中,3只二极管在直流工作电压的正向偏置作用下导通,导通后对这一电路的作用是稳定 了电路中A 点的直流电压。 众所周知,二极管内部是一个 PN 结的结构,PN 结除单向导电特性之外还有许多特性,其中 !£ mime i-yAn^Of

电力电容器保护原理解释

常见电力电容器保护类型: 电容器保护 1 保护熔丝 现代电容器组的每台电容器上都装有单独的熔丝保护,这种熔丝结构简单,安装方便,只要配合得当,就能够迅速将故障电容器切除,避免电容器的油箱发生爆炸,使附近的电容器免遭波及损坏。此外,保护熔丝还有明显的标志,动作以后很容易发现,运行人员根据标志便可容易地查出故障的电容器,以便更换。 2 过电流保护(电流取自线路TA) 过电流保护的任务,主要是保护电容器引线上的相间短路故障或在电容器组过负荷运行时使开关跳闸。电容器过负荷的原因,一是运行电压高于电容器的额定电压,另一种情况是谐波引起的过电流。 为避免合闸涌流引起保护的误动作,过电流保护应有一定的时限,一般将时限整定到0.5s以上就可躲过涌流的影响。 3 不平衡电压保护(电压取自放电TV二次侧所构成的开口三角型) 电容器发生故障后,将引起电容器组三相电容不平衡。电容器组的各种主保护方式都是从这个基本点出发来确定的。 根据这个原理,国内外采用的继电保护方式很多,大致可以分为不平衡电压和不平衡电流保护两种。这两种保护,都是利用故障电容器被切除后,因电容值不平衡而产生的电压和电流不平衡来启动继电器。这些保护方式各有优缺点,我们可以根据需要选择。 单星形接线的电容器组目前国内广泛采用开口三角电压保护。 对于没有放电电阻的电容器,将放电线圈的一次侧与电容器并联,二次侧接成开口三角形,在开口处连接一只低整定值的电压继电器,在正常运行时,三相电压平衡,开口处电压为零,当电容器因故障被切除后,即出现差电压U0,保护采集到差电压后即动作掉闸。 4 不平衡电流保护 这种保护方式是利用故障相容抗变化后,电流变化与正常相电流间形成差电流,来启动过电流继电器,以达到保护电容器组的目的。常见的不平衡电流保护的方式有以下两种: 4.1 双星形中性点间不平衡电流保护 保护所用的低变比TA串接于双星型接线的两组电流器的中性线上,在正常情况下,三相阻抗平衡,中性点间电压差为零,没有电流流过中性线。如果某一台或几台电容器发生故障,故障相的电压下降,中性点出现电压,中性线有不平衡电流I0流过,保护采集到不平衡电流后即动作掉闸。

光伏并网逆变器中滤波器的设计与研究

光伏并网逆变器中滤波器的设计与研究 摘要:光伏发电系统中存在着大量的非线性器件和负载,其对电网带来严重的谐波污染。为了有效地抑制谐波污染,本文提出了一种新的无源滤波器的结构设计,并且建立了一个交直交变流器与无源滤波器的Simulink 仿真模型。通过比较接入无源滤波器前后电流和电压的变化,对电流和电压波形进行傅里叶变换,得到它的频谱分析曲线。仿真结果表明:该滤波器的设计方法具有可行性和有效性,能够很好地抑制光伏逆变器DC/AC 变换后谐波分量,并且满足当前电力系统的要求。 关键词:光伏逆变器;无源滤波器;傅立叶变换 0 引言光伏发电系统中存在着大量的非线性器件和负载,其对电网带来严重的谐波污染。为了有效地提高电能质量,洁净电网,电网谐波治理问题已经愈来愈引起国内外学者和专家关注[1]。 滤波器具有消除谐波和提供无功补偿的功能,在治理谐波的问题上处于重要的位置。传统的滤波器分为有源滤波器和无源滤波器。有源滤波器存在着高成本、功能单一等缺点的限制,同时光伏发电系统受阳光、温度等不确定因素的影 响比较大,使得光伏阵列的直流母线利用率较低[2] 。无源滤波

器因其结构简单、设备投资少、运行可靠性高、运行费用低等优点,成为电力系统中最普遍的谐波抑制设备[3] 。在交流系统中,无源滤波器不仅可以起到滤波作用,而且还可以兼顾无功补偿的需求。因此它成为传统的补偿无功和抑制谐波的主要手段。 本文提出了一种新的无源电力滤波器,理论分析了该无源滤波器的可行性。利用Simulink 搭建系统仿真模型,同时采集滤波前和滤波后的电压、电流量,分别对其进行傅立叶变换,得到相应的频谱分析曲线。仿真结果表明,该无源滤波器能够很好地抑制光伏逆变器DC/AC 变换后谐波分量。 1无源滤波器的结构设计 无源滤波器,又称LC滤波器,是利用电感、电容和电阻的组合设计构成的滤波电路,可滤除某一次或多次谐波,最普通易于采用的无源滤波器结构是将电感与电容串联[4]。本文中无源滤波器是通过电感、电容和电阻一系列的串并联来达到滤波的效果,其结构简图如图 1 所示。 图 1 中所示的U、V、W 分别代表光伏逆变器输出的三相交流电。由于这其中含有很高的高频分量,因此我们通过必须接入三相无源滤波器,滤去当中的谐波分量来满足电力系统的要求。其中,电感L10和L20是含有电阻性的电感,L1 是纯电感,串联在电网当中的电感L1 主要是滤去电网中 电压的谐波分量。无源滤波器作为低通滤波器,频率高于其谐振

逆变电源滤波电容的大小计算

逆变电源滤波电容的大小计算 11-06-19 01:19 逆变电源滤波电容的大小计算电感的阻抗与频率成正比,电容的阻抗与频率成反比.所以,电感可以阻扼高频通过,电容可以阻扼低频通过.二者适当组合,就可过滤各种频率信号.如在整流电路中,将电容并在负载上或将电感串联在负载上,可滤去交流纹波.。电容滤波属电压滤波,是直接储存脉动电压来平滑输出电压,输出电压高,接近交流电压峰值;适用于小电流,电流越小滤波效果越好。 电感滤波属电流滤波,是靠通过电流产生电磁感应来平滑输出电流,输出电压低,低于交流电压有效值;适用于大电流,电流越大滤波效果越好。电容和电感的很多特性是恰恰相反的。 一般情况下,电解电容的作用是过滤掉电流中的低频信号,但即使是低频信号,其频率也分为了好几个数量级。因此为了适合在不同频率下使用,电解电容也分为高频电容和低频电容(这里的高频是相对而言)。 低频滤波电容主要用于市电滤波或变压器整流后的滤波,其工作频率与市电一致为50Hz;而高频滤波电容主要工作在开关电源整流后的滤波,其工作频率为几千Hz到几万Hz。当我们将低频滤波电容用于高频电路时,由于低频滤波电容高频特性不好,它在高频充放电时内阻较大,等效电感较高。因此在使用中会因电解液的频繁极化而产生较大的热量。而较高的温度将使电容内部的电解液气化,电容内压力升高,最终导致电容的鼓包和爆裂。 电源滤波电容的大小,平时做设计,前级用4.7u,用于滤低频,二级用0.1u,用于滤高频,4.7uF的电容作用是减小输出脉动和低频干扰,0.1uF的电容应该是减小由于负载电流瞬时变化引起的高频干扰。一般前面那个越大越好,两个电容值相差大概100倍左右。电源滤波,开关电源,要看你的ESR(电容的等效串联电阻)有多大,而高频电容的选择最好在其自谐振频率上。大电容是防止浪涌,机理就好比大水库防洪能力更强一样;小电容滤高频干扰,任何器件都可以等效成一个电阻、电感、电容的串并联电路,也就有了自谐振,只有在这个自谐振频率上,等效电阻最小,所以滤波最好! 电容的等效模型为一电感L,一电阻R和电容C的串联,

三相电压不平衡导致电容器组跳闸原因分析

三相电压不平衡导致电容器组跳闸原因分析 【摘要】本文通过对220kV某变电站10kV电容器由于三相电压不平衡导致跳闸原因分析,找出引起电压不平衡的因素,为以后查找电容器组故障原因积累经验。 【关键词】不平衡电压;绝缘电阻;直流电阻;电容量;电抗 前言 为了补偿系统无功,变电站基本上都会在10kV系统中装设电容器组。在设备运行过程中,经常会发生电容器组跳闸现象,引起电容器组跳闸的主要原因是由于电压不平衡造成保护动作,使断路器跳闸。通常我们都会认为电压不平衡是电容器组电容量三相不平衡引起的,但实际上断路器三相不同期、放电线圈绕组直流电阻三相不平衡、电抗器三相电抗值不平衡、绝缘老化都会引起三相电压不平衡,使电容器组跳闸。 一、现场试验情况 2014年7月9日,某变电站10kV电容器首次对跳闸,对其进行电容量测量,测量结果为A相173.1μF、B相173.4μF、C相173.3μF。从测试数据看电容值没有问题,就对紫1#电容器组进行投运,此时保护定值设为3V,投上后电容器组马上就跳掉了。随后又将保护定值改到5V,再次将电容器组投上后,过了几分钟电容器再次跳掉。我们初步认为导致电容器组跳闸的可能会是电容器单元其他设备,不是电容器本身。 2014年7月11日,再次对跳闸电容器单元进行全面试验,分别对电容器电容量、绝缘项目,开关特性、直阻、绝缘项目,电抗器电感、电抗、绝缘项目,电缆绝缘项目,测试结果都正常。在对放电线圈一次绕组直流电阻测试时,发现A相1216Ω、B相1413Ω、C相1411Ω。从测试数据上看,A、B、C三相绕组直阻不平衡率约为15%。对其绝缘电阻测试时,发现A相绝缘较低,约10.92 MΩ,B、C两相均在320 MΩ左右。通过对试验数据分析,我们就能确定由于放电线圈一次绕组存在匝间短路造成三相电压不平衡,从而引起紫1#电容器跳闸。 二、影响电压不平衡的因素 1、电容器三相电容值偏差较大引起电压不平衡 Q/GDW1168-2013《输变电设备状态检修试验规程》规定电容器组的电容量与额定值的相对偏差应符合此要求:3Mvar以下的电容器组:-5%~10%;3Mvar 到30Mvar电容器组:0%~10%;30Mvar以上电容器组:0%~5%;且任意两线端的最大电容量与最小电容量之比值,应不超过1.05。如果电容器中某相电容受潮或损坏,都会导致电容值减小,造成无功补偿不均衡,从而导致电压不平衡,

并联电容器组的过电压保护

并联电容器组的过电压保护 【摘要】对并联电容器组的过电压保护进行深入研究,对于实际电力的正常运行有着十分重要的作用。本文首先研究了过电压保护的重要作用,然后分析了并联电容器组所承受的不同过电压,然后在探讨过电压保护方法思路的基础上,提出了电容器组运行维护的注意事项。 【关键词】并联;电容器组;过电压;保护 一、前言 并联电容器组在电力系统中的应用十分广泛,作用也十分明显。注重对过电压保护的研究,能够更好地指导电力实践。并联电容器组在实际运行过程中,会承受到多种不同类型的过电压,研究过程中有必要着重进行分析。 二、过电压保护的作用 电容器内部故障发展过程,大多数先是个别元件发生击穿短路,如无内熔丝动作切除故障元件,则为故障元件所在串联段短路,当故障继续发展就会有数个串联段乃至全部击穿短路。设置各种电容器内部保护是期望故障电容器在全击穿之前撤出,以免发生外壳爆裂事故。就保护灵敏度而言,通常是内外熔丝保护高于不平衡保护,而不平衡保护高于过电压保护,从而构成诸种保护的配合顺序。 当电容器组采用内熔丝或外熔丝为主保护时,不平衡保护和过电压保护为后备保护;当电容器组采取无熔丝保护时,不平衡保护为主保护,过电压保护为后备保护。过电压保护作为后备保护,是在主保护失效时起作用。可见,无论是采取何种保护配置组合,过电压保护都是不可或缺的保护方式。根据高压并联电容器装置的使用场所和装置构成及其技术特性的区别。 三、并联电容器组承受的过电压 并联电容器组的过电压问题,主要考虑操作过电压,因为对电容器组来讲遭受雷击大气过电压的机率很小,雷电波在大电容的影响下,陡度较小,减小了对绝缘的危害。常见的操作过电压主要有以下几个方面。 1.电容器组分闸时弧燃引起的过电压 电容器组的操作过电压大多是由于在断路器分闸时电弧重燃所引起的。单相重燃时,在电容器组不接地中性点上,产生中性点对地过电压。此过电压与其它相电容上的电压叠加,形成更高的极对地过电压。 2.合闸时电容器极间过电压

6kV电容器不平衡电压保护误动现象的分析 刘勇

6kV电容器不平衡电压保护误动现象的分析刘勇 发表时间:2018-05-30T10:02:58.647Z 来源:《电力设备》2018年第2期作者:刘勇 [导读] 摘要针对最近两年我厂35/6kV变电所电容器频繁出现不平衡电压跳闸现象,根据故障现象、SOE报文、故障录波等数据,对不平衡跳闸原因进行分析和探讨,得出由于放电线圈铁磁饱和所造成,并通过试验和测量给出了整改措施。 (大庆油田有限责任公司第二采油厂黑龙江大庆 163000) 摘要针对最近两年我厂35/6kV变电所电容器频繁出现不平衡电压跳闸现象,根据故障现象、SOE报文、故障录波等数据,对不平衡跳闸原因进行分析和探讨,得出由于放电线圈铁磁饱和所造成,并通过试验和测量给出了整改措施。 关键词:电容器;不平衡电压;放电线圈;铁磁饱和;分析 一、前言 因电网容量增加和老区改造的需要,我厂对17座35/6kV变电所的放电线圈进行了更换。但是,自更换以来,先后出现了19次电容器组不平衡电压跳闸的现象,我们对各变电所的电容器组进行了长期的跟踪分析后认为,电容器组差动保护用放电线圈的故障是引起电容器组不能正常投运的主要原因之一。 二、电容器组的不平衡电压保护 电容器发生故障后,由于熔断器熔断,将故障电容器切除,从而引起电容器组三相电容值不平衡而产生电压不平衡,经放电线圈变换后,放电线圈二次侧的开口三角产生不平衡电压信号,动作于开关跳闸。原理图如图1所示,放电线圈一次绕组与电容器并联作为放电线圈,二次线圈中的一组接成开口三角。在正常运行时,三相电压平衡,开口三角电压值为零,当某相电容器因故障切除后,三相容值不平衡导致电压不平衡,开口处出现电压差,利用这个电压差来启动保护装置,动作于开关跳闸。 图1电容器组的不平衡电压保护 三、频繁不平衡电压动作原因分析 我们对不能正常投运的电容器组进行故障分析统计。所有的不平衡电压跳闸中:电容器损坏引起的不平衡电压动作占10.5%;放电线圈内部有短路,一次侧直流电阻超差占21%,常规试验项目数据正常,但差动保护仍误动作68.5%。由此可见不明确故障率很高,由于差动保护直接接于放电线圈二次侧,因此我们把研究的重点放在放电线圈上。经过分析,原因有如下三点: 1、一、二次线圈间的电压比误差偏大 线圈L1、L2上的电压,在运行中一般是相等的。但如果两个线圈的一、二次侧的电压比出现了差异,相应会引起二次侧电压差值偏大。 2、铁芯在运行电压下饱和,引起线圈伏安特性的非线性化 设备在6kV电压下长期运行,有可能会给铁芯造成剩磁,使铁芯饱和,引起线圈伏安特性的非线性化,继而导致线圈一、二次侧感应电压的严重不相等,引起二次侧电压差值的增大。 3、放电线圈间的角差引起差动电压偏大 放电线圈二次侧电压的相角取决于一、二次线圈之间的耦合系数。在放电线圈的内部构造中,特别是有两个独立铁芯的,因为线圈位置的不同,线圈间的电磁耦合系数也各有不同。即使二次侧的感应电压在数值上完全相等,但它们的相角差却有可能不为零。二次侧电压角差引起的二次压差如图2所示。 图2二次电压角差引起的二次压差 这里,我们可以排除1、3原因,因为在68.5%不明原因跳闸的不平衡电压动作电容器中,再次合闸送电后80%可以继续投入运行,但是,过一段时间又会出现不平衡电压跳闸。如果是放电线圈存在一、二次线圈变比误差或角差,那么会在4.2S(不平衡定值时间)内跳

带LCL输出滤波器的并网逆变器控制策略研究

第31卷第12期中国电机工程学报V ol.31 No.12 Apr.25, 2011 34 2011年4月25日Proceedings of the CSEE ?2011 Chin.Soc.for Elec.Eng. 文章编号:0258-8013 (2011) 12-0034-06 中图分类号:TM 85 文献标志码:A 学科分类号:470?40 带LCL输出滤波器的并网逆变器控制策略研究 王要强,吴凤江,孙力,段建东 (哈尔滨工业大学电气工程系,黑龙江省哈尔滨市 150001) Control Strategy for Grid-connected Inverter With an LCL Output Filter WANG Yaoqiang, WU Fengjiang, SUN Li, DUAN Jiandong (Department of Electrical Engineering, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, Heilongjiang Province, China) ABSTRACT: The grid-connected inverter with LCL output filter is a third-order and multi-variable system, claiming a higher demands to the control system design. Aiming at this, a grid-connected inverter control strategy based on inverter-side current closed-loop and capacitor current feed-forward was proposed, controling the grid-side current indirectly through the inverter-side current. With the proposed control strategy, system stability and unity power factor are ensured, at the same time, no additional sensors are needed, making equipment costs reduced and reliability enhanced. Effectiveness and feasibility of the proposed strategy are validated by both the simulation and experiment results. KEY WORDS: grid-connected inverter; LCL filter; system stability; power factor; current estimation 摘要:并网逆变器用LCL输出滤波器是一个三阶多变量系统,给控制系统设计提出了更高的要求。针对该问题,提出一种基于逆变器侧电流闭环和电容电流前馈的并网逆变器控制策略,通过逆变器侧电流间接控制并网电流。该控制策略能够保证系统稳定和单位功率因数运行,并且整个控制过程无需增加额外的传感器,降低了系统成本,增强了系统可靠性。仿真和实验结果验证了提出控制策略的有效性与可行性。 关键词:并网逆变器;LCL滤波器;系统稳定性;功率因数;电流估计 0 引言 随着能源和环境问题的日益严峻,风力发电、光伏发电等新能源并网发电技术越来越受到人们的重视,已经成为能源可持续发展战略的重要组成部分[1-3]。并网逆变器作为发电系统与电网连接的核心装置,直接影响到整个并网发电系统的性能,近年来逐渐成为国内外研究的热点[4-6]。 基金项目:国家自然科学基金项目(50477009)。 Project Supported by National Natural Science Foundation of China (50477009). 并网逆变器传统上采用L滤波器来抑制并网电流中由功率器件通断引入的高次谐波[7-11],然而,随着逆变器功率等级的提高,特别是在中高功率应用场合,为降低功率器件的应力和损耗,一般选取较低的开关频率,致使网侧电流中的谐波含量增加。要使并网电流满足同样的谐波标准将需要一个较大的电感值。电感值的增加不仅会使网侧电流变化率下降,系统动态性能降低,还会带来体积过大、成本过高等一系列问题。针对上述问题,用LCL 滤波器代替L滤波器成为近年来相当有吸引力的解决方案[12-16]。LCL滤波器的阻抗值与流过的电流频率成反比,频率越高,阻抗越小,因此对电流高次谐波有更强的抑制能力。为此,在相同的谐波标准下LCL滤波器的应用可以降低总的电感取值,在大中功率应用场合,其优势尤为明显。但是,LCL滤波器是一个三阶多变量系统,给控制系统设计提出了更高的要求。如果直接采用典型的并网电流闭环的控制策略,系统是不稳定,的且不利于功率开关的保护[17]。文献[13]忽略滤波电容支路的影响,认为网侧电流和逆变器侧电流近似相等,采取逆变器侧电流闭环的控制策略,该策略易于系统稳定,且可以更为有效地保护功率开关,但电容支路的分流作用会使得系统功率因数降低。文献[16]提出采用逆变器侧电流和网侧电流加权平均值闭环的控制策略,系统稳定且在一定程度上提高了系统功率因数,然而加权平均电流和并网电流之间仍有相角差,并未彻底解决功率因数降低的问题。 本文提出一种基于逆变器侧电流闭环和电容电流前馈的并网逆变器控制策略,利用逆变器侧电流间接控制并网电流。电容电流通过估算获得,减少了电流传感器的数量,节约了系统成本,增强了系统可靠性。最后,通过仿真和实验对提出的控制

逆变器滤波器参数设置

1滤波特性分析 输出滤波方式通常可分为:L 型、LC 型和 LCL 型, 滤波方式的特点比较如下: (1)中的单 L 型滤波器为一阶环节,其结构简单,可以比较灵活地选择控制器且设计相对容易,并网控制策略不是很复杂,并网容易实现,是并网逆变器常用的滤波方式。缺点在于其滤波能力有限,比较依赖于控制器的性能。 (2)中的LC 型滤波器为二阶环节, C 的引入可以兼顾逆变器独立、并网双模式运行的要求,有利于光伏系统功能的多样化。然而,滤波电容电流会对并网电流造成一定影响。 (3)中的LCL 型滤波器在高频谐波抑制方面更具优势,在相同高频电流滤波效果下,其所需总电感值较小。但因为其为三阶环节,在系统中引入了谐振峰,必须引入适当的阻尼来削减谐振峰,这就导致了其控制策略复杂,系统稳定性容易受到影响。当三相光伏逆变器独立运行时,一般均采用 LC 型滤波方式。

并网逆变器的滤波器要在输出的低频段(工频 50Hz)时要尽量少的衰减,而要尽量衰减输出的高频段(主要是各次谐波)。 采用伯德图来分析各种滤波器的频域响应。[1] 一般并网逆变器滤波部分的电感为毫亨级,电容为微法级,这里电感值取 1m H,电容取 100u F,电感中的电阻取 0.02Ω,在研究LCL滤波器时,取电感值为 L1=L2=0.5m H,电阻 R1=R2=0.01Ω。 对于单电感滤波器,以输入电压和输出电流为变量,并且实际的电感中含有一定电阻,其传递函数为: 对于采用 LC 滤波器的并网逆变器,在并网运行时,电网电压直接加在滤波器中的电容两端,因此此时电容不起滤波作用,可以看作是一个负载,从滤波效果上来说,它等同于单电感滤波器。并且对于被控量选取为电感电流IL 的采用 LC滤波的并网逆变器,由于有电容的作用,其控制电流IL与实际输出电流Io 之间有如下图所示:

三相不平衡电容器配置

附录1:外文资料翻译 A1.1 不平衡电力系统电容器设置 摘要—本文提出一个针对三相不平衡的电力系统采用的电容器设置方法。这种方法不仅使功率损失和电容器费用降到最小,而且使当前电力系统中谐波引起的畸变降到最小。提出的方法是在平衡的和不平衡的操作条件下都能实现这个目标。当不平衡的系统接近于由他们的正向序列单相等值时,本文的一个目标就是讲述在电容器设置研究结果上的一些重大区别。此外,还讲述了在电容器设置中考虑谐波畸变的作用。并且提供了配电测试电力系统的数字例子来说明此方法。 关键词:优化,电容器设置,损失最小化,谐波畸变,不平衡操作,配电系统。 1绪言 配电系统在各个地点都安装有电容器,为了获得期望的电压波形,合适的功率因素和减少馈线功率损失。当处理一个包含几条馈线和他们旁路的大规模配电系统时,决定这些电容器的最佳安装地点和安装容量成为一个复杂的优化问题。除此之外,还有其他问题需要说明,例如电容器大小、电压和馈线负载的运行限值。针对平衡的配电馈线的有效解决方法已经被开发了[1,2]。这些解决方法主要运用于公式化问题中的正向序列网络模型和连带的功率流动。因此,结果不能直接运用在包含缺相馈线的系统中,不对称负载的馈线或者单相或两相馈线的电容器组。三相不平衡的配电系统将在[3,4]中研究,其中模拟退火算法和遗传算法分别用于解决这个更加复杂的问题。在[5]中,一种被简化的公式和MINOS优化包裹用于解决同一个问题。最近,配电系统中存在由非线性负载和控制设备产生的不需要的谐波。对安装有电容器的配电网,谐波会导致过电压。在[6]中提出了这个问题,并且介绍了一种使谐波过电压最小化的方法[6]。一种避免汇合问题和合并电容器的分离属性以及安装电容器组电压畸变的实用方法,在[7]被开发并且被提出。这种方法针对三相平衡的操作条件并且仅能分析正向序列网络。 在本文,[7]中讲述的内容将延伸到更加普遍的三相不平衡的操作情况下。几条配电馈线分为几段,混有单相、两相和三相负载。这样的系统和那些含有三相不平衡负载的系统一样,可以用本文当前的方法研究。除损失和电容器设施之外的费用,还有就是谐波畸变引起的费用,将在[8-9]中讨论。因此,问题被公式化,在这种情况下网络损失和谐波还有电容器的设置费用一起减到最小。 本文首先提出问题说明。然后描述了三相功率流动和线性谐波分析模块的细节,这部分组成了主要算法。其次是采用开发的程序和测试系统得到的仿真结果。最后一部分提出了结论和对未来工作的展望。

二极管及其应用电路--笔记整理

半导体二极管及其应用电路 1.半导体的特性 自然界中的各种物质,按导电能力划分为:导体、绝缘体、半导体。半导体导电能力介于导体和绝缘体之间。它具有热敏性、光敏性(当守外界热和光的作用时,它的导电能力明显变化)和掺杂性(往纯净的半导体中掺入某些杂质,会使它的导电能力明显变化)。利用光敏性可制成光电二极管和光电三极管及光敏电阻;利用热敏性可制成各种热敏电阻;利用掺杂性可制成各种不同性能、不同用途的半导体器件,例如二极管、三极管、场效应管等。 2.半导体的共价键结构 在电子器件中,用得最多的材料是硅和锗,硅和锗都是四价元素,最外层原子轨道上具有4个电子,称为价电子。每个原子的4个价电子不仅受自身原子核的束缚,而且还与周围相邻的4个原子发生联系,这些价电子一方面围绕自身的原子核运动,另一方面也时常出现在相邻原子所属的轨道上。这样,相邻的原子就被共有的价电子联系在一起,称为共价键结构。 当温度升高或受光照时,由于半导体共价键中的价电子并不像绝缘体中束缚得那样紧,价电子从外界获得一定的能量,少数价电子会挣脱共价键的束缚,成为自由电子,同时在原来共价键的相应位置上留下一个空位,这个空位称为空穴, 自由电子和空穴是成对出现的,所以称它们为电子空穴对。在本征半导体中,电子与空穴的数量总是相等的。我们把在热或光的作用下,本征半导体中产生电子空穴对的现象,称为本征激发,又称为热激发。 由于共价键中出现了空位,在外电场或其他能源的作用下,邻近的价电子就可填补到这个空穴上,而在这个价电子原来的位置上又留下新的空位,以后其他价电子又可转移到这个新的空位上。为了区别于自由电子的运动,我们把这种价电子的填补运动称为空穴运动,认为空穴是一种带正电荷的载流子,它所带电荷和电子相等, 符号相反。由此可见, 本征半导体中存在两种载流子:电子和空穴。而金属导体中只有一种载流子——电子。本征半导体在外电场作用下,两种载流子的运动方向相反而形成的电流方向相同。本征半导体的导电能力取决于载流子的浓度。温度越高,载流子的浓度越高。因此本征半导体的导电能力越强,温度时影响半导体性能的一个重要的外部因素。

继电保护中电容器保护常用保护原理

继电保护中电容器保护常用保护原理 电力电容器组不平衡保护综述 科技日益进步,经济持续发展,用户用电对电能的要求也日益升高。不单是对电能数量的需求不断增长,其对电压质量要求也越来越高,电容器保护测控装置不单要有足够的电能,还要有稳定的电能——即电压、频率、波形需符合要求,才能保证用户的用电设备持续保持最好的工作性能,从而保证工效效率。其中,电压质量是很重要的一个方面,不单对用户生产、生活、工作有重大影响,对整个电网的安全稳定经济运行也有着至关重要的作用。 与电压质量息息相关的就是无功电源,无功不足,会使得系统的电压幅值降低,对整个电网来说,电压过低可能引起电压崩溃,进而使系统瓦解,造成负荷大幅流失;对单个元件而言,电压的降低可能使其无法运行在最佳工况,同时造成电能损耗增大,甚至可能损坏设备,同时输电线路在同等条件下,电压越低传输的电能就越小。因此,必须保证无功电源的供应。同时,为了确保电网经济运行与用户的用电正常,又必须减小无功功率的流动,因此,无功补偿的基本原则是就地补偿。即在变电站及用户负荷处,将一定量的电容器串联、并联在一起,形成电容组,使其达到一定的容量、满足一定的电压要求,补偿系统无功、调节该节点电压。 1电容器组接线方式的决定因素 电容器通常是将若干元件封装在一铁壳内,构成电容器单元,再

由各单元先并后联,封装在铁箱内组成的。 当电容器组所接入电网的电压等级、容量要求确定以后,接线方式的选择则关系到了电容器组的安全性、可靠性以及经济性。决定接线方式的主要因素包括以下几个方面。 1.1受耐爆容量限制 电容器组在运行过程中,若其中某个电容器击穿短路,这个电容器将承受来自其自身及其他并联10KV电容器保护组的放电。为防止故障元件受放电能量过大冲击,导致电容元件爆炸,必须限制同一串联段上的并联台数,即有所谓的最大并联台数问题。可以通过减少并联数与增大串联段数的方法,来降低冲击故障电容器的放电能量。 1.2接线方式与设备不配套的限制 20世纪90年代末至21世纪初,由于工艺上的改进,使电力电容器的介质,结构发生改变,普遍采用了全膜电容器。电容器的容量越来越大,因此派生出了很多新的结构与接线方式。同时,在一段时间内,由于缺乏较高的 66kV电压等级的放电线圈,致使其66KV电容器保护测控装置选择及相应接线方式的应用受到限制,因此使相关接线方式适用范围受到了限制。由于这种不配套的限制,导致该时期电容器运行故障明显上升。经过阵痛之后,对配套设备的研究也跟上技术的研发进度,因此,这种限制现在基本消除。 1.3与应用的场合有关 在电力企业中,多采用星形接法,在工矿企业变电所中多采用三

10kV并联电容器组不平衡电压频繁动作故障排查与分析

10kV并联电容器组不平衡电压频繁动作故障排查与分析 发表时间:2018-11-16T20:17:00.137Z 来源:《基层建设》2018年第26期作者:张斌武 [导读] 摘要:本文通过对某地区10 kv电网并联电容器组的不平衡电压保护频繁动作原因的调查,对其不正确的保护动作的因素进行了详细的分析讨论,并提出了相应的预防措施,以避免或减少电容器的频繁保护动作造成的损害,影响电网运行的安全稳定性。 国网甘肃省电力公司武威供电公司甘肃武威 733000 摘要:本文通过对某地区10 kv电网并联电容器组的不平衡电压保护频繁动作原因的调查,对其不正确的保护动作的因素进行了详细的分析讨论,并提出了相应的预防措施,以避免或减少电容器的频繁保护动作造成的损害,影响电网运行的安全稳定性。 关键词:并联电容器组;集合式;不平衡电压;串联电抗器 1不平衡电压保护动作原因分析及探讨 1.1电容器组内部故障造成电容量不平衡 统计数据中电容器组保护正常动作的7次中有5次都属于电容器组电容量超标所致,三相电容量严重不平衡导致保护正常动作;另外2次是由于放电线圈故障或者电缆头制作工艺不良造成过流保护动作。电容量超标,究其原因大致有两类:第一类是由于电容器组本身制造工艺、产品质量以及长时间运行绝缘下降的原因导致电容量超标;第二类是由于电容器组单元内部的内熔丝熔断切断故障元件导致电容量不平衡。不管是集合式还是组架式结构,电容器单元里的单个元件都带有内熔丝,虽然单个元件故障时被隔离所引起电压、电流的变化很小,但造成其他运行元件承受的电压加大。当遇到电网波动或暂态不平衡时故障元件扩大,同时,故障元件被内熔丝不断隔离,电容量不平衡不断加大,最终超出定值。 1.2不平衡保护整定值偏低 一般情况下,电容器组零序电压保护动作原因有: 1)电容器一次接线错误,当系统电压出现波动和不平衡时,中性点电位偏移,而使零序电压增大; 2)电压定值选择不合理,定值整定太低,不能躲过正常运行的不平衡电压; 3)保护出口时间整定太短,躲不过电容器组投入时产生的不平衡电压时间。 根据DL/T584-1995《3~110kV电网继电保护装置运行整定规程》中的不平衡保护的计算公式,每相装设单台集合式电容器、电容器内部小元件按先并后串且有熔丝连接的电容器组,三相差压的计算按式(1)进行。 K=3nm(KV-1)/[KV(3n-2)](1) 式中,K为因故障切除的同一并联段中的电容器小元件数;m为单台集合式电容器内部各串联段并联的电容器小元件数;n为单台集合式电容器内部的串联段数;Uex为电容器组的额定相电压(一次值);KV为过压系数;Klm为灵敏系数;uch为开口三角零序电压(一次值);KPT为放电线圈的PT变比;udz为保护整定值。 由式(3)可以看出保护动作值的计算跟放电线圈PT变比相关,PT变比选小了,对设备的安全运行不利,选大了,保护容易误动。PT 选错也是影响定值低的原因之一。同时在规程范围内过压系数取值不同,灵敏系数的取值不同,会使得保护动作定值相差很大。以前,为了保证电容器的可靠运行,整定原则是:过压系数取下限,灵敏系数取上限。但这种整定原则容易使得不平衡电压保护,由于整定值偏低多次动作,且与电容器异常情况无关,最终影响了电网无功补偿。 1.3电压谐波畸变放大 基于串联电抗器的选择与谐波放大关系问题,通过建立带有谐波源的电容器装置简化电路模型,推导得出谐波电压放大率计算公式 式(4)中,s=XS/XC=QCN/Sd;K为电抗率(K=XL/XC);Sd为电容器装置接入处母线的短路容量;QCN为电容器装置容量;XL为串联电抗器基波电抗;XC为电容器组基波容抗。假设电容器装置与电网在第n次谐波发生串联谐振,可导出电容支路的串联谐振点公式(5) 按照系统和元件的参数(即系统短路容量为244.98MV A、电容器装置容量2400kvar、系统等值基波短路电抗0.45Ω、电容器基波容抗50.417Ω代入式(4)中,计算串联电抗器电抗率分别为1%、6%、12%情况下电容器组对1~9次谐波电压放大率FVN的结果见表1。 表12400kvar电容器组配置电抗率分别为1%、6%、12%的串联电抗器时电网1~9次谐波电压放大率 由表1计算结果看出,2400kvar电容器组配置电抗率为6%的串联电抗器,会造成3次谐波电压放大,超过公用电网谐波电压(相电压)3.2%的限值;电抗率为12%的串联电抗器则会抑制3次及以上谐波电压放大。如果在3次谐波含量比较大的电网中,配置电抗率为6%的串联电抗器则是非常不恰当的,加重了电网谐波污染。以此类推,当电抗器电抗率配置正确,而电容器组电容量选择不当时也会造成谐波电压放大。 该地区电网电容器组实际运行中,220kV变电站选用的电抗器电抗率均为12%,110kV变电站均采用串联电抗器电抗率为6%。如果

高手教你如何计算逆变器输出滤波电感

高手教你如何计算逆变器输出滤波电感 在全桥的逆变器当中,滤波电感是非常重要的一种元件,电感值的确定将直接影响到电路的工作性能。本篇文章将为大家介绍一种逆变器当中滤波电感的计算方法以及 所用材料。想要确定逆变器当中的滤波电感值,我们首先需要确定电感的LC值,而后在此基础上来进行设计。 一般来说,逆变滤波电感使用Iron Powder材料,或High Flux、Dura Flux材料,Ferrite也可以。一般应保证其铁损与铜损 有一个比例,如0.2~0.4,之所以不用0.5(此时效率最高),是因为散热的问题。对于上图所示的半桥逆变电路,由于其输出为正弦波,按照电路原理,其在输出过零点时,SPWM波的占空比最高(0.5,不计死区时间),此时电感上的dB最高,ripple电流也最大,为:Ippmax=Vi/(4fL)(1)f为SPWM波频率,L为滤波电感量。相应 的B值为:Bpkmax=10e8*Vi/(8fAN)(2)A为磁芯截面,N为匝数,单位为厘米克秒制,磁密单位为Gauss。将(1)式代入(2),可得:Bpkmax=10e8IppL/(2AN)(3)当输出电压瞬时值不为零时,可经由Bus电压减输出电压而得出L上的电压,再按照占空比的频率可得每一个SPWM周期的Bpk,其与输出电压的关系如下:Vo/Vi 在图中最高比例为0.5,这只对输出峰值等于Bus电压的情

况。在实际使用中,如果需要更高的输出精度,Bus还会降低,比值相应变小。同时也可以看出,输出电压越高,磁密变化越低。上图可以帮助我们理想磁芯内的磁密变化,却并不利于直接计算损耗。下图给出了在不同输出电压峰值的情况下,平均损耗与最大损耗在不同材料下的比值。当然,损耗最大发生在输出为零的情况。在实际设计时,只需知道输出电压峰值及Bus电压大小。按式(2)或(3)再经由Steinmetz公式Pmax=k*Bpkmax*n*f*m就可知Pmax,从而可知Pave,也就是您所设计电感的铁损。至于铜损,相信再简单不过了,按输出电流有效值乘L的DC 电阻就可以了。ripple就不必考虑了,太麻烦。如果频率够高,有涡流的话,再乘一个系数。倒是温度系数不得不考虑。下面给出一些材料的n值,方便查找曲线:Micrometals 其它材料,厂商都有提供n值,或者其它类似参数,到时再算一下。还有一点,通过控制理论和上述方法算出的最优解未必符合,自已取舍了。本文主要给出了全桥逆变器当中滤波电感的计算方法,并对滤波电感的材质的选择进行了建议,对新手设计者来说有着很大的帮助。希望大家在看过本篇文章之后,能学会逆变器当中滤波电感的计算方法,从而为自己的设计打下坚实的基础。

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