市電電能質量補償技術

第1章緒論1
1.1　市電電源——“粗電”1
1.2　感性與非線性負載對市電質量的污染2
1.3　用戶對市電電能質量的要求4
1.4用于市電電能質量補償的高頻電能變換器5
1.4.1高頻電能變換器的定義及應用領域5
1.4.2高頻電能變換器的電壓型和電流型電路6
1.4.3高頻電能變換器的控制方式8
1.5采用高頻變換器的補償電路及其工作狀態(tài)11
1.5.1電壓源與電流源的概念11
1.5.2高頻變換器的串聯(lián)、并聯(lián)和串并聯(lián)補償11
1.5.3高頻電能變換器所用的開關器件13
1.6市電質量補償指令值的檢測與同步參考系14
1.6.1電壓和電流的瞬時值波形比較法15
1.6.2瞬時值無功理論檢測法16
1.6.3自適應干擾消除法23
1.750Hz交流標準電壓發(fā)生器26
1.8iq，ih檢測電路中的低通濾波器28
第2章對市電電壓質量的補償31
2.1引言31
2.1.1現(xiàn)狀與發(fā)展31
2.1.2補償方式及分類32
2.2HFPC對單相市電電壓的串聯(lián)補償——串聯(lián)式DVR33
2.2.1對市電電壓波動值±Δu的補償34
2.2.2對市電電壓波動值±Δu和諧波uh的補償37
2.2.3開關整流器的功能和補償容量的傳輸38
2.2.4高頻變換器的類型與變壓器的電壓變比39
2.3AC調節(jié)器對單相市電電壓的串聯(lián)補償40
2.3.1補償電路的組成與工作原理40
2.3.2AC調節(jié)器的穩(wěn)壓控制電路44
2.4HFPC對市電電壓的并聯(lián)補償——單相并聯(lián)式DVR47
2.5HFPC對市電電壓的串并聯(lián)補償——單相串并聯(lián)式DVR50
2.6對三相市電電壓的串聯(lián)補償——三相串聯(lián)式DVR52
2.6.1市電電壓波動值±Δu和諧波分量uh的檢測52
2.6.2三相串聯(lián)凈化穩(wěn)壓電源的SPWM開關整流器56
2.6.3三相HFPC變換器的串聯(lián)補償62
2.6.4三相串聯(lián)補償式交流凈化穩(wěn)壓電源的其他電路類型64
2.7對三相市電電壓的并聯(lián)補償——三相并聯(lián)式DVR66
2.7.1采用三相全橋式HFPC的并聯(lián)補償式DVR66
2.7.2三相并聯(lián)補償式交流凈化穩(wěn)壓電源的其他電路類型72
2.8　三相串并聯(lián)補償式交流凈化穩(wěn)壓電源電路72
2.9多功能并聯(lián)補償式三相交流凈化穩(wěn)壓電源73
2.9.1電路組成與各部分功能73
2.9.2對市電電壓波動、諧波和不對稱度的補償80
2.9.3對市電電壓波動補償時高頻變換器的工作情況83
2.9.4市電掉電時高頻變換器向負載提供100%功率83
2.9.5市電三相三線制電源變換成三相四線制電源84
2.9.6對負載無功和諧波電流的補償與試驗波形85
2.10只補償市電電壓波動的交流穩(wěn)壓電源87
2.10.1無觸點N個補償變壓器切換式交流穩(wěn)壓電源88
2.10.2等脈寬調制斬波式交流穩(wěn)壓電源94
2.10.3采用EPWM橋式斬波器的交流穩(wěn)壓電源104
第3章對市電電流質量的補償112
31引言112
311現(xiàn)狀與發(fā)展112
312補償方式及分類113
313電力有源濾波器的主電路形式114
32HFPC對電流無功與諧波分量的補償原理114
33采用瞬時值波形比較法的電壓型并聯(lián)補償APF119
331高頻變換補償器的數學模型120
332電感L的值121
333控制方式123
3.4HFPC有源與無源濾波器的混合補償及注入電路方式124
341并聯(lián)APF與無源濾波器的混合補償124
342注入電路方式126
35電壓型串聯(lián)補償電力有源濾波器129
3.6電力有源濾波器的主電路形式131
361單個高頻變換器的主電路形式132
362多重化主電路形式133
3.7三相并聯(lián)電力有源濾波器134
371高頻變換器的容量與所用開關器件135
372無功與諧波電流的檢出與直流電壓的控制135
373被檢測電流的提取點與控制方式138
374與LC無源濾波器的混合應用141
3.8三相串聯(lián)電力有源濾波器145
381單獨使用的串聯(lián)電力有源濾波器146
382與LC無源濾波器的混合應用148
39有源濾波器的應用156
391單獨使用的幾種并聯(lián)的電力有源濾波器159
392單獨使用的幾種串聯(lián)的電力有源濾波器161
393單獨使用的幾種串并聯(lián)電力有源濾波器164
394元件參數、經濟考慮和類型選擇164
第4章對市電電壓和電流質量的串并聯(lián)綜合補償169
41引言169
42單相HFPC電能質量綜合補償器171
421對市電電壓的補償172
422對負載無功與諧波電流的補償177
423對市電電壓波動補償時變換器Ⅰ和Ⅱ的工作狀態(tài)179
424對市電電壓波動補償過程中的功率平衡181
425高頻變換器的補償功率183
426濾波及抗干擾功能184
43AC調節(jié)器式單相電能質量綜合補償器185
44三相全橋式HFPC電能質量綜合補償器188
441三相全橋式HFPC電能質量綜合補償器的組成與工作原理18
442高頻變換器Ⅱ對不對稱負載電流的補償191
443不對稱電流補償指令值的計算實例及NFT功能195
444采用dq0變換的三相全橋式電能質量綜合補償器199
45三相半橋式HFPC電能質量綜合補償器201
451組成與工作原理201
452高頻變換器Ⅰ對市電電壓的補償原理206
453高頻變換器Ⅱ對負載電流的補償原理207
454高頻變換器Ⅰ和Ⅱ的PWM控制電路214
455對市電電壓波動補償時變換器Ⅰ和Ⅱ的工作狀態(tài)215
456對市電電壓波動補償過程中的功率平衡216
4.5.7高頻變換器Ⅰ和Ⅱ的補償功率219
4.5.8濾波與抗干擾功能220
4.5.9試驗波形221
4.6　采用瞬時無功理論檢測法的綜合補償器221
4.7三相四橋臂式HFPC電能質量綜合補償器22
4.7.1高頻變換器Ⅰ的控制229
4.7.2高頻變換器Ⅱ的控制230
4.7.3高頻變換器Ⅰ和Ⅱ的PWM控制233
4.8綜合補償器控制電流的取法與功能特點233
4.8.1控制電流的取法233
4.8.2電能質量綜合補償器的功能特點236
第5章雙HFPC變換器串并聯(lián)補償式UPS239
5.1引言239
5.1.1UPS的現(xiàn)狀與發(fā)展23
5.1.2UPS的分類及技術特點241
5.2單相HFPC串并聯(lián)補償式UPS242
5.2.1高頻變換器Ⅰ的工作與控制方式245
5.2.2高頻變換器Ⅱ的工作與控制方式248
5.2.3高頻變換器Ⅰ和Ⅱ對市電電壓波動進行補償時的工作狀態(tài)250
5.2.4對市電電壓波動的補償與補償電壓的建立2
5.2.5高頻變換器Ⅱ向負載提供無功與諧波電流258
5.2.6市電中斷時由高頻變換器Ⅱ提供100%功率258
5.2.7高頻變換器Ⅰ和高頻變換器Ⅱ的補償功率259
5.2.8對市電電源干擾的抑制260
5.3采用AC調節(jié)器的單相串并聯(lián)補償式UPS262
5.3.1電路組成及各部分的功能262
5.3.2AC調節(jié)器的工作與控制方式265
5.3.3高頻變換器的工作與控制方式268
5.3.4高頻變換器向負載提供無功與諧波電流269
5.3.5對市電電壓波動的補償270
5.4三相全橋式HFPC串并聯(lián)補償式UPS272
5.4.1三相全橋式HFPC串并聯(lián)在線UPS的組成與工作原理272
5.4.2高頻變換器Ⅰ對不對稱負載電流的補償275
5.4.3不對稱電流補償指令值的計算及NFT功能279
5.4.4采用dq0變換的三相全橋式串并聯(lián)補償式UPS282
5.5三相半橋式HFPC串并聯(lián)補償式UPS285
5.5.1三相半橋式HFPC串并聯(lián)補償式UPS的構成和各部分功能287
5.5.2高頻變換器Ⅰ的工作與控制方式291
5.5.3高頻變換器Ⅱ的工作與控制方式299
5.5.4高頻變換器Ⅰ和Ⅱ對市電電壓波動補償時的工作狀態(tài)302
5.5.5對市電電壓波動的補償與補償電壓的建立304
5.5.6高頻變換器Ⅰ和Ⅱ的補償功率310
5.5.7對市電電源干擾的抑制311
5.5.8試驗波形312
5.5.9采用dq0變換的三相半橋式HFPC串并聯(lián)補償式UPS313
5.6三相三線制HFPC串并聯(lián)補償式UPS318
5.6.1高頻變換器Ⅰ和Ⅱ的工作與控制方式320
5.6.2控制方程與控制電路框圖325
5.6.3仿真結果328
5.7三相四橋臂式HFPC串并聯(lián)補償式UPS332
5.7.1高頻變換器Ⅰ的控制332
5.7.2高頻變換器Ⅱ的控制335
5.8高頻變換器Ⅰ電流指令值檢測電流的取法336
5.9HFPC串并聯(lián)補償式UPS的分析法與基本運行狀態(tài)337
5.9.1串并聯(lián)補償式UPS的分析方法——功率平衡法338
5.9.2串并聯(lián)補償式UPS的基本運行狀態(tài)340
5.10HFPC串并聯(lián)補償式UPS的特點344
5.10.1與傳統(tǒng)UPS在電路組成和結構上的區(qū)別345
5.10.2串并聯(lián)補償式UPS的功能特點及技術指標347
5.10.3不同類型UPS對市電電源及負載的適應能力349
5.10.4串并聯(lián)補償式UPS的所屬類型、效率特性及應用范圍351
5.10.5串并聯(lián)補償式UPS的蓄電池354
參考文獻357