大容量脈沖功率系統(tǒng)對電能質(zhì)量的影響研究.pdf

1、隨著電源和電網(wǎng)的發(fā)展，負(fù)荷結(jié)構(gòu)和負(fù)荷特性也發(fā)生了很大的變化。大量新型負(fù)荷，特別是電力電子設(shè)備的廣泛應(yīng)用，使得電能質(zhì)量以及由電能質(zhì)量而導(dǎo)致的電力系統(tǒng)穩(wěn)定性問題已經(jīng)日益成為影響電力系統(tǒng)運行的突出問題。
　　作為脈沖功率系統(tǒng)的重要組成部分，電容器充電電源通過一系列的電力電子變流過程，使工頻能量最終以高頻脈動直流的形式耦合到脈沖儲能電容器上，為形成脈沖功率提供初始能量；作為電網(wǎng)的負(fù)載，電容器充電電源具有非線性和沖擊性，非線性使得電容器充電

2、電源產(chǎn)生了大量的諧波，而功率的沖擊性，引起電網(wǎng)頻率和電壓的波動，特別是無功功率的沖擊性所引起的電壓穩(wěn)定問題尤其突出。
　　本文第二章在全面分析電容器充電電源的工作特性，包括恒流充電特性，充電效率和充電電壓精確性等特性的基礎(chǔ)上，建立了能反映該電容器充電電源的工作過程和電氣特性的電路模型及相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，把充電電源簡化成為一個隨時間變化的三相整流負(fù)載，該模型的正確性和有效性在后續(xù)定量分析和試驗中得到了檢驗。
　　在本文第三章，利

3、用上述等效模型，對單臺電容器充電電源直流側(cè)電流進(jìn)行了計算，并由此推導(dǎo)出交流側(cè)電流表達(dá)式，進(jìn)而求出了各次諧波的傅立葉系數(shù)。對電容器充電電源產(chǎn)生的50次以內(nèi)的諧波進(jìn)行了定量的分析，得出了表征諧波特性的各種參量。結(jié)果表明，交流側(cè)總的諧波畸變率與直流側(cè)濾波電路和負(fù)載大小有著密切的關(guān)系：在一定范圍內(nèi)，隨著濾波電感的增大，諧波畸變率會減小，但具有飽和性，隨著電感的不斷增大，這個影響會減小到零，在本裝置中，電感采用3 mH較合適；隨著功率的增大，諧波

4、畸變率會減小，但諧波有效值會不斷增大。在充電峰值功率50 kW時，諧波畸變率約30％，而諧波有效值達(dá)20 A。
　　諧波電流一經(jīng)產(chǎn)生，就會在電網(wǎng)中傳播，不但引起引起諧波源負(fù)載所接母線電壓的畸變，還會引起上一級和更高電壓等級母線電壓的畸變，從而影響著所有和母線有電氣聯(lián)系的負(fù)載和設(shè)備。為分析此影響，第四章運用Matlab軟件進(jìn)行了諧波潮流計算，并提出諧波影響系數(shù)的概念，研究諧波影響系數(shù)與短路容量、線路參數(shù)和負(fù)載等的關(guān)系，試圖得出諧波傳

5、遞的一般性規(guī)律。
　　不但如此，必須充分考慮電容器充電電源的有功功率和無功功率的沖擊性，經(jīng)分析，400臺電容器充電電源同時工作時，有功功率將在不到一分鐘內(nèi)上升近20 MW，而無功功率在同樣的時間里上升到近6 Mvar，當(dāng)達(dá)到此峰值以后，充電完畢，負(fù)荷功率迅速降為零。這對系統(tǒng)頻率和電壓，特別是電壓會有較大影響。利用前面相關(guān)結(jié)果，考慮諧波存在情況下的功率因數(shù)，提出了諧波存在下的功率因數(shù)定義，并對電容器充電電源的功率因數(shù)進(jìn)行了計算，得出