襄陽(yáng)源創(chuàng)電氣有限公司小王告訴我們煤礦工業(yè)是我國(guó)目前主要的能源行業(yè)。由于井下機(jī)械化設(shè)備不斷增加，已成為工業(yè)系統(tǒng)耗能大戶，電力消耗在煤礦生產(chǎn)成本中占有很大比例。從節(jié)電情況看，雖然加強(qiáng)了用電管理，推廣了部分節(jié)電產(chǎn)品，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到國(guó)家對(duì)重點(diǎn)煤礦企業(yè)節(jié)能降耗的要求，尤其是井下采、掘、開、運(yùn)、通系統(tǒng)，功率因素長(zhǎng)期運(yùn)行在0.4-0.7之間，隨著煤炭產(chǎn)量增加，巷道延伸，負(fù)荷增加，井下電能損耗相當(dāng)嚴(yán)重，這種狀況在全國(guó)煤炭系統(tǒng)帶有普遍性，而且大部分礦井沒(méi)有采取任何節(jié)電措施。目前煤礦井下大量使用變頻設(shè)備、整流設(shè)備，以及廣泛應(yīng)用電力電子設(shè)備，這些電器設(shè)備產(chǎn)生諧波電流、諧波電壓，正在嚴(yán)重污染井下電網(wǎng)，導(dǎo)致諧波問(wèn)題日益嚴(yán)重的主要原因是：對(duì)無(wú)功、諧波、三相不平衡等問(wèn)題不能實(shí)施有效，靈活的控制，進(jìn)而不能改善電壓質(zhì)量，降低諧波含量，使電網(wǎng)運(yùn)行環(huán)境日趨惡劣。礦用井下無(wú)補(bǔ)償主要是針對(duì)解決以上問(wèn)題而被提出的。

 

　　SVG型動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置工作原理

 

　　SVG 動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置的基本原理就是將自換相橋式電路通過(guò)電抗器或變壓器并聯(lián)在電網(wǎng)上，適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)橋式電路交流側(cè)輸出電壓相對(duì)系統(tǒng)電壓的相位和幅值，迅速吸收或發(fā)出滿足要求的無(wú)功電流，實(shí)現(xiàn)快速動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償?shù)哪康摹Ｆ浠?VSC(Voltage Source Converter, 電壓源變流器 ) 的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了無(wú)功補(bǔ)償方式質(zhì)的飛躍，不需采用大容量的電容、電感器件，而是通過(guò)可關(guān)斷大功率電力電子器件 IGBT 將直流側(cè)電壓轉(zhuǎn)換成交流側(cè)與電網(wǎng)同頻率的輸出電壓，實(shí)現(xiàn)無(wú)功能量的交換，補(bǔ)償基波無(wú)功。此外在考慮諧波補(bǔ)償時(shí)，SVG 動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置相當(dāng)于一個(gè)可控的諧波源，可根據(jù)系統(tǒng)情況，進(jìn)行主動(dòng)式跟蹤補(bǔ)償。采用電壓型自換相橋式變流器的SVG動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置電路基本結(jié)構(gòu)如圖所示。

 

　　工作原理

 

　　SVG動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置的基本工作原理是將電壓型自換相橋式電路通過(guò)電抗器或變壓器并聯(lián)在電網(wǎng)上，當(dāng)只考慮基波頻率時(shí)，SVG 動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置可等效視為幅值和相位均可控的一個(gè)與電網(wǎng)同頻率的交流電壓源，適當(dāng)調(diào)節(jié)交流側(cè)輸出電壓的相位和幅值，實(shí)現(xiàn)該電路吸收或發(fā)出滿足要求的無(wú)功電流，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償。SVG動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置工作原理可用下圖所示的單相等效電路圖說(shuō)明。

 

　　SVG動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置借鑒國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，采用先進(jìn)的控制策略，具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。

 

　　SVG動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置具有以下技術(shù)特點(diǎn)：

 

　　(1) 裝置由控制系統(tǒng)、電壓源變流器等部分組成，補(bǔ)償范圍寬，能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)感性和容性補(bǔ)償;

 

　　(2) 采用鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，安裝調(diào)試周期短，運(yùn)輸方便，將每相作為一個(gè)獨(dú)立的鏈;

 

　　①各鏈節(jié)結(jié)構(gòu)一致，可實(shí)現(xiàn)模塊化設(shè)計(jì)，便于擴(kuò)展裝置容量;

 

　　②鏈?zhǔn)?SVG 動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置可實(shí)現(xiàn)獨(dú)立分相控制，有利于解決系統(tǒng)的相間平衡問(wèn)題，在系統(tǒng)受到擾動(dòng)時(shí)，更好的提供電壓支撐;

 

　　③降低了可關(guān)斷器件的開關(guān)頻率和損耗;

 

　　④每相設(shè)有冗余鏈節(jié)，提高裝置的可靠性;

 

　　⑤在系統(tǒng)平衡及不平衡的狀態(tài)下，鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)的諧波特性優(yōu)于其他結(jié)構(gòu)形式;

 

　　⑥采用SPWM(正弦脈寬調(diào)制)控制技術(shù)，極大降低了諧波含量，有效利用直流側(cè)電壓、減小裝置自身?yè)p耗，并能做到短時(shí)有功及諧波補(bǔ)償。下圖所示為SVG動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置并網(wǎng)運(yùn)行波形。

 

　　感性無(wú)功補(bǔ)償電流(滯后)

 

　　(b) 容性無(wú)功補(bǔ)償電流 (超前) 實(shí)測(cè)SVG動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置并網(wǎng)運(yùn)行電壓電流波形

 

　　⑦采用脈沖循環(huán)控制和單鏈節(jié)電壓補(bǔ)償機(jī)制，直流側(cè)電壓波動(dòng)小。

 

　　(3) 控制系統(tǒng)采用

 

　　DSP+FPGA+CPLD 的硬件模式，能夠并行處理大量數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)數(shù)字運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果

 

　　(4) 換流鏈裝置采用強(qiáng)制風(fēng)冷散熱方式 ,效率高,體積緊湊,可以充分利用IGBT 等器件容量;

 

　　(5) 控制系統(tǒng)和換流鏈之間采用光纖傳輸信號(hào)，徹底解決高低壓隔離問(wèn)題，保證操作人員的安全，增強(qiáng)系統(tǒng)抗干擾性能;

 

　　(6) 保護(hù)系統(tǒng)采用分級(jí)保護(hù)策略，將數(shù)字保護(hù)、邏輯硬件保護(hù)和繼電保護(hù)融為一體，為裝置的安全運(yùn)行提供有力保障;站控系統(tǒng)采用一體化工作站，通過(guò)分層式的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)監(jiān)控量的采集和監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)系在各種異常狀況下的可靠保護(hù)，具有良好的人機(jī)界面，便于控制和查詢故障類型和位置;

 

　　(7) 站控系統(tǒng)可提供遠(yuǎn)方通訊接口，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方監(jiān)控，并可作為 AVC終端。

 

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