应用领域

APPLICATIONS

电能质量补偿

来源:瞻芯电子 发布时间:2020/09/14点击数:2448

电能质量是当今电力系统和终端电子设备关注的焦点之一。非线性负载,如整流输入(无PFC)、电子镇流器、基于可控硅的转换器和电机驱动器、电焊机、家用电器等的广泛使用,造成交流电力网的电流畸变和电压波形扰动。受污染的交流电源会导致一些敏感的电子设备如数据中心、通信系统、雷达系统、半导体制造设备等发生故障甚至关机。大量的电感性或电容性负载,如大量交流电直接驱动的感应电动机,会增加电力系统的无功功率,造成交流电流和交流电压的相位差,这会增加系统的功率损耗和容量负荷。


传统的解决方案是增设电力系统的无源滤波器和无功电力补偿器。整体滤波器和补偿器体积占变电站面积的很大比例,如下图所示。补偿器只能分阶段添加或移除,响应慢,对电力系统本身会造成一定的扰动。


1600073577543532.png


QQ截图20200914165104.jpg

有源谐波电流补偿                                                             有源无功补偿


随着电力半导体技术和数字控制技术的发展,电力线路电流可以实时监测,无功功率和谐波电流可以实现最优实时补偿。无功补偿器、所谓的静态无功发生器(SVG)和有源谐波滤波器(AHF)都是基于逆变器的系统。SVG将具有所需振幅的工频电流注入电力网络。为了输出高的无功功率,一般是将SVG并网,直接连接到电源线上,如下图所示:


1600073677468261.png


三电平静态无功发生器并网电路


AHF本质上是一个逆变器,它能够注入反向电流来抵消不需要的谐波。与SVG相比,AHF输出相对较小的电流,但谐波阶数高。为了能够“过滤”掉40阶谐波,AHF逆变器需要更高的开关频率。对于50Hz的工频频率,40阶谐波是2kHz,这一般需要PWM频率超过40kHz,以有效地整平2kHz谐波电流分量。对于运行开关频率超过20kHz以上的(硬开关)应用,SiC MOSFET是目前唯一有效的选择,。AHF可与电网线并联或串联。


1600073627821977.png


串联并网两电平有源谐波电流滤波电路


从上面的框图可以看出,SVG和AHF都采集负载线电流,然后使用逆变器产生所需的电流,以补偿无功和谐波电流。为了充分利用设备硬件,降低系统成本,可以将SVG和AHF结合在一起设计。具有SVG和AHF功能的设备称为电能质量补偿器(PQC)。


7777.jpg


[1]  P. M. Balasubramaniam , S. U. Prabha “Power Quality Issues, Solutions and Standards: A Technology Review,” Journal of Applied Science and Engineering, Vol. 18, No. 4, pp. 371380 (2015)

上一篇:暂无
下一篇:暂无