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SVG工作原理.ppt

SVG工作原理

大鹏展翅
2019-07-09 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《SVG工作原理ppt》,可适用于工程科技领域

SVG培训*SVG工作原理及运行特性工作原理★基于大功率换流器以电压型逆变器为核心直流侧采用直流电容为储能元件以提供电压支撑。在运行时相当于一个电压、相位和幅值均可调的三相交流电源。★逆变器正常运行依赖于直流侧的电压支撑在逆变器接入交流电源时由各IGBT反向续流二极管构成整流器对直流电容器充电正常运行后直流电容器的储能将会用来满足逆变器的内部损耗电容电压会下降必须不断的对电容器充电补能使电压保持在工作范围。通过使逆变器输出电压滞后系统电压一个很小的角度来实现逆变器从系统吸收少量有功满足其内部损耗保持电压水平。改变逆变器输出电压的幅值达到发出或吸收无功的目的。稳定时链式SVG输出的无功电流如下式:SVG工作原理及运行特性SVG原理示意图IL可以通过调节UI来连续控制从而连续调节SVG发出或吸收的无功。运行模式波形和向量图说明空载运行UI=USIL=容性运行UIUSIL为容性电流感性运行UIUSIL为感性电流UIUsUIUs(a)UI=Us没有电流SVG工作原理及运行特性运行特性★SVG的工作原理决定了无论交流系统电压为多少它都可以在其最大的容性或感性范围内独立控制其输出电流欠压条件下无功调节能力更强。★SVC为阻抗型输出无功电流随母线电压降低而线性下降。★SVG、SVC电压电流特性曲线如图:SVG工作原理及运行特性SVG链式结构每相由若干单相桥串联组成如图所示:SVG工作原理及运行特性SVG链式结构特点★总的电压输出和整个装置的容量可以成倍提高★可以对串联的每个桥采用不同的驱动脉冲使每个桥输出电压所含谐波大小和相位不同使最终叠加的总输出电压谐波含量很小★链式结构可以模块化而且在设计时便于采用冗余设计串连桥链中某一个损坏可以被旁路不影响整个桥链的工作便于容量扩展★链式结构三相相互独立在系统不平衡时其可通过三相独立控制正常投入运行更好的提供电压支撑★链式结构不足:三相独立且每个单相桥直流侧分隔装置在工作时直流侧电压波动较大因而直流侧需要安装容量较大的电容器同时串联的单相桥直流侧电压可能不平衡因此需平衡直流侧电容否则影响装置安全。SVG一次系统结构如图组成部分主要为串联电阻箱、串联电抗器、启动柜、功率柜、控制屏。三相逆变功率单元为星接。SVG一次系统串联电阻★SVG采用电压源逆变器结构连接电抗(或等值电抗)及等效电阻较小由SVG无功电流公式可知驱动脉冲一个小的角度偏移误差可能导致STATCOM装置出现过电流进而引起输出电流波动增大R相当于增大系统阻尼系数减小输出电流过冲和震荡另由于对SVG装置损耗有明确要求(大型SVG装置的效率都要求在%以上)因此串联等效电阻R并不提倡使用。限于目前条件使用串联电阻作为临时应对措施在后续工程验证中需进一步分析。★现阶段控制器精度达到电角度即mus。不同容量对应的串联电阻值:★M:OmegaM:OmegaM:OmegaM:OmegaM:OmegaSVG一次系统串联电抗器★作用:限制无功输出电流滤除装置产生的高次谐波将两个电压源连接起来。电感值增大时滤除补偿电流高次谐波效果较好但装置补偿电流减小。★选取:通常工程选用装置总容量的10%~20%。SVG一次系统启动柜由接触器、旁路电阻、电压互感器、电流互感器、避雷器组成。SVG一次系统启动柜★主要作用:实现SVG自励启动限制上电时直流电容的充电涌流避免IGBT模块、直流电容损坏。SVG上电时旁路电阻串于充电回路起限流保护作用需将电阻通过接触器旁路后SVG方能投入运行。设计有接触器与上端口断路器的互锁保证断路器ldquo合rdquo状态时接触器执行ldquo合rdquo动作。★其他作用:线电压、相电流二次信号输出阀端过电压保护。★单相旁路电阻选用两只OmegakW并联时间常数约为ms。★启动柜尺寸:额定容量M以下timestimes。SVG一次系统功率柜★功率柜采用抽屉式结构设计结构紧凑便于安装★对装置整体发热进行估算设计有专门风道合理选取散热风量现在主要采用mh和mh两款风机如M、MtimesmMtimesm。★功率柜尺寸:M、MXXMXXMXXSVG一次系统功率柜损耗每相由链节串联主要损耗集中在IGBT损耗和放电电阻发热IGBT功率理论计算值及功率柜损耗如下表:SVG容量IGBT型号单链节损耗W功率柜损耗kWMFFRIEMFFRIEMFFRKEMFFRKEMFFRIEMFFRIEMFFRIESVG一次系统功率单元结构链节单元包括散热器、IGBT、直流电容、铜排、放电电阻、触发板、自取能电源模块。SVG一次系统IGBT英飞凌EUPEC进口模块★IGBT电压定额的选择其承受电压主要取决于直流侧电容电压。考虑到过载、电网波动、开关过程引起的电压尖峰等因素耐压通常选择直流母线电压的倍。当输出容性无功时直流侧电压最高约为V故选取额定电压V。★电流定额的选择额定电流=通过IGBT电流有效值times电流脉动率times安全系数电流脉动率取为电流安全系数取。SVG一次系统直流电容直流电容的选型主要考虑以下几个因素:、直流侧电压波动一般要求电压波动不超过%电容电压波动较大会引起输出谐波增加、SVG的响应速度当系统出现无功波动时SVG迅速补偿需要电容电压快速达到目标电压值、电容电压的选取主要取决于所串链节数与PSPWM调制比、串联电抗值、线路等效电阻、额定容量也有一定关系、EACO等电容器的通流限制如SHE长期工作电流最大为A、借鉴其他厂家成型产品电容选取经验当前链节单元电容选取:额定电压V额定容量取SVGM额定容量对应muF电容并联后通流大于装置额定电流。以M为例选用只SHE并联使用。注:当前理论和实际中电容容量选取尚无定论后续需经工程实践进一步优化。SVG一次系统直流电容电压控制★控制方式的精确性是建立在电容电压平衡的基础上的。电容电压的波动导致输出谐波增加、电容器过压等。★链式SVG直流侧链节与链节的电压相互独立并且电容电压与链节并联损耗、混合型损耗及触发脉冲相互一致性有关。通常采用触发脉冲循环换位、控制放电电阻增加相应损耗平衡电容电压。★通常电容电压波动控制在%左右目前链节电压波动可以限制在几十伏。SVG一次系统吸收电容★吸收电容主要吸收IGBT关断浪涌电压和续流二极管反向恢复浪涌电压。吸收回路的类型和所需元器件值取决于主电路的布局结构、逆变器功率、工作频率等多重因素。★主回路难以实现零杂散电感回路电流较大时影响更甚吸收回路是必要的选取时应简单可行。我们采用低电感吸收电容构成的缓冲回路适合于低频、中小功率、杂散电感较小的电路中电容值相应可选取大一些。SVG一次系统功率单元设计需考虑的关键因素、损耗计算散热器的选取。、IGBT主电路铜排的优化设计以减小直流回路杂散电感优化吸收电路设计。这里采用叠层铜排布线结构降低杂散电感。SVG控制系统触发板抗干扰措施:、对电容电压测量时用线性光耦进行隔离、电容放电IGBT采用光耦驱动、对触发装置的触发信号进行数字滤波、IGBT驱动模块的输入信号采用V电平触发模块厂家瑞士conceptSDAI半桥驱动模式自带有可调节的死区时间带有低电压检测功能具有IGBT短路保护功能SVG控制系统触发板触发板的功能、接收触发装置的触发信号对触发信号解码后驱动相应IGBT、测量直流电容电压、测量触发板的温度、检测IGBT散热器温度继电器的状态、检测IGBT驱动模块的状态、将直流电容电压、温度、继电器状态、驱动模块状态等信息通过光纤传输到监控状态、接收监控装置的放电命令对直流电容进行放电控制SVG控制系统主控屏调节装置台数据采样、运算得出阀组控制量然后将此运算结果通过光隔离SPI口送至触发单元使用FDSC作为主CPU。触发装置台接收运算单元发出的控制量以控制量为输入信号进行分析运算产生各IGBT模块触发用的信号主板核心部件为CycloneIIFPGAEPCK。监控装置台收集每个IGBT模块的运行信息能够对阀体故障进行判断主板核心控制部件核心逻辑部件系列FPGA。同步装置台输出同步信号给调节装置。站控台将SVG装置所有运行信息进行打包封装存储为操作人员提供直观的监视界面。SVG控制系统控制单元原理框图SVG控制系统控制系统及方法调制方式采用单极倍频正弦脉宽调制技术产生IGBT触发脉冲原理如图所示单相桥输出为三电平。单链节载波频率设计为Hz调制比可调单相SVG频率达Hz。采用载波移相SPWM在不提高开关频率的基础上大大降低输出谐波。最低次谐波在次以上。SVG控制系统控制系统策略装置针对系统的无功和电压波动实时补偿。风电场用户优先进行电压控制后续进行无功补偿。钢铁等企业用户主要关注其无功波动。上述功能通过控制器界面的参数设置实现。SVG的出厂试验启动柜试验耐压试验串联电阻试验功能验证功率柜试验电路板检验链节功能验证链节耐压试验链节对补试验功率柜装配检验功率柜耐压试验控制系统试验单板检查高低温试验耐压试验装置功能试验:模拟量精度、同步装置校准、同步测试、触发测试、监控测试通讯测试整体试验链节电压平衡试验空载逆变试验运行试验SVG的现场试验外观检查布放光纤耐压试验及其他常规试验(有条件可以降级进行)单链节逆变试验(同时测试了控制系统和链节功能)同步信号校准试验空载逆变试验运行试验需要使用的特殊设备仪表:电阻器(Omega)示波器示波表(或隔离好的示波器)空气开关(PA)*

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