市電電能質(zhì)量補(bǔ)償技術(shù)

第1章緒論1
1.1　市電電源——“粗電”1
1.2　感性與非線性負(fù)載對市電質(zhì)量的污染2
1.3　用戶對市電電能質(zhì)量的要求4
1.4用于市電電能質(zhì)量補(bǔ)償?shù)母哳l電能變換器5
1.4.1高頻電能變換器的定義及應(yīng)用領(lǐng)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(bǔ)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(bǔ)償11
1.5.3高頻電能變換器所用的開關(guān)器件13
1.6市電質(zhì)量補(bǔ)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(yīng)干擾消除法23
1.750Hz交流標(biāo)準(zhǔn)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(zhì)量的補(bǔ)償31
2.1引言31
2.1.1現(xiàn)狀與發(fā)展31
2.1.2補(bǔ)償方式及分類32
2.2HFPC對單相市電電壓的串聯(lián)補(bǔ)償——串聯(lián)式DVR33
2.2.1對市電電壓波動值±Δu的補(bǔ)償34
2.2.2對市電電壓波動值±Δu和諧波uh的補(bǔ)償37
2.2.3開關(guān)整流器的功能和補(bǔ)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(diào)節(jié)器對單相市電電壓的串聯(lián)補(bǔ)償40
2.3.1補(bǔ)償電路的組成與工作原理40
2.3.2AC調(diào)節(jié)器的穩(wěn)壓控制電路44
2.4HFPC對市電電壓的并聯(lián)補(bǔ)償——單相并聯(lián)式DVR47
2.5HFPC對市電電壓的串并聯(lián)補(bǔ)償——單相串并聯(lián)式DVR50
2.6對三相市電電壓的串聯(lián)補(bǔ)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(guān)整流器56
2.6.3三相HFPC變換器的串聯(lián)補(bǔ)償62
2.6.4三相串聯(lián)補(bǔ)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(bǔ)償——三相并聯(lián)式DVR66
2.7.1采用三相全橋式HFPC的并聯(lián)補(bǔ)償式DVR66
2.7.2三相并聯(lián)補(bǔ)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(bǔ)償式交流凈化穩(wěn)壓電源電路72
2.9多功能并聯(lián)補(bǔ)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(bǔ)償80
2.9.3對市電電壓波動補(bǔ)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(fù)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(fù)載無功和諧波電流的補(bǔ)償與試驗(yàn)波形85
2.10只補(bǔ)償市電電壓波動的交流穩(wěn)壓電源87
2.10.1無觸點(diǎn)N個補(bǔ)償變壓器切換式交流穩(wěn)壓電源88
2.10.2等脈寬調(diào)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(zhì)量的補(bǔ)償112
31引言112
311現(xiàn)狀與發(fā)展112
312補(bǔ)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(bǔ)償原理114
33采用瞬時值波形比較法的電壓型并聯(lián)補(bǔ)償APF119
331高頻變換補(bǔ)償器的數(shù)學(xué)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(bǔ)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(bǔ)償124
342注入電路方式126
35電壓型串聯(lián)補(bǔ)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(guān)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(diǎn)與控制方式138
374與LC無源濾波器的混合應(yīng)用141
3.8三相串聯(lián)電力有源濾波器145
381單獨(dú)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(yīng)用148
39有源濾波器的應(yīng)用156
391單獨(dú)使用的幾種并聯(lián)的電力有源濾波器159
392單獨(dú)使用的幾種串聯(lián)的電力有源濾波器161
393單獨(dú)使用的幾種串并聯(lián)電力有源濾波器164
394元件參數(shù)、經(jīng)濟(jì)考慮和類型選擇164
第4章對市電電壓和電流質(zhì)量的串并聯(lián)綜合補(bǔ)償169
41引言169
42單相HFPC電能質(zhì)量綜合補(bǔ)償器171
421對市電電壓的補(bǔ)償172
422對負(fù)載無功與諧波電流的補(bǔ)償177
423對市電電壓波動補(bǔ)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(bǔ)償過程中的功率平衡181
425高頻變換器的補(bǔ)償功率183
426濾波及抗干擾功能184
43AC調(diào)節(jié)器式單相電能質(zhì)量綜合補(bǔ)償器185
44三相全橋式HFPC電能質(zhì)量綜合補(bǔ)償器188
441三相全橋式HFPC電能質(zhì)量綜合補(bǔ)償器的組成與工作原理18
442高頻變換器Ⅱ?qū)Σ粚ΨQ負(fù)載電流的補(bǔ)償191
443不對稱電流補(bǔ)償指令值的計算實(shí)例及NFT功能195
444采用dq0變換的三相全橋式電能質(zhì)量綜合補(bǔ)償器199
45三相半橋式HFPC電能質(zhì)量綜合補(bǔ)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(bǔ)償原理206
453高頻變換器Ⅱ?qū)ω?fù)載電流的補(bǔ)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(bǔ)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(bǔ)償過程中的功率平衡216
4.5.7高頻變換器Ⅰ和Ⅱ的補(bǔ)償功率219
4.5.8濾波與抗干擾功能220
4.5.9試驗(yàn)波形221
4.6　采用瞬時無功理論檢測法的綜合補(bǔ)償器221
4.7三相四橋臂式HFPC電能質(zhì)量綜合補(bǔ)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(bǔ)償器控制電流的取法與功能特點(diǎn)233
4.8.1控制電流的取法233
4.8.2電能質(zhì)量綜合補(bǔ)償器的功能特點(diǎn)236
第5章雙HFPC變換器串并聯(lián)補(bǔ)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(shù)特點(diǎn)241
5.2單相HFPC串并聯(lián)補(bǔ)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?qū)κ须婋妷翰▌舆M(jìn)行補(bǔ)償時的工作狀態(tài)250
5.2.4對市電電壓波動的補(bǔ)償與補(bǔ)償電壓的建立2
5.2.5高頻變換器Ⅱ向負(fù)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(bǔ)償功率259
5.2.8對市電電源干擾的抑制260
5.3采用AC調(diào)節(jié)器的單相串并聯(lián)補(bǔ)償式UPS262
5.3.1電路組成及各部分的功能262
5.3.2AC調(diào)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(fù)載提供無功與諧波電流269
5.3.5對市電電壓波動的補(bǔ)償270
5.4三相全橋式HFPC串并聯(lián)補(bǔ)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(fù)載電流的補(bǔ)償275
5.4.3不對稱電流補(bǔ)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(bǔ)償式UPS282
5.5三相半橋式HFPC串并聯(lián)補(bǔ)償式UPS285
5.5.1三相半橋式HFPC串并聯(lián)補(bǔ)償式UPS的構(gòu)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?qū)κ须婋妷翰▌友a(bǔ)償時的工作狀態(tài)302
5.5.5對市電電壓波動的補(bǔ)償與補(bǔ)償電壓的建立304
5.5.6高頻變換器Ⅰ和Ⅱ的補(bǔ)償功率310
5.5.7對市電電源干擾的抑制311
5.5.8試驗(yàn)波形312
5.5.9采用dq0變換的三相半橋式HFPC串并聯(lián)補(bǔ)償式UPS313
5.6三相三線制HFPC串并聯(lián)補(bǔ)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(jié)果328
5.7三相四橋臂式HFPC串并聯(lián)補(bǔ)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(bǔ)償式UPS的分析法與基本運(yùn)行狀態(tài)337
5.9.1串并聯(lián)補(bǔ)償式UPS的分析方法——功率平衡法338
5.9.2串并聯(lián)補(bǔ)償式UPS的基本運(yùn)行狀態(tài)340
5.10HFPC串并聯(lián)補(bǔ)償式UPS的特點(diǎn)344
5.10.1與傳統(tǒng)UPS在電路組成和結(jié)構(gòu)上的區(qū)別345
5.10.2串并聯(lián)補(bǔ)償式UPS的功能特點(diǎn)及技術(shù)指標(biāo)347
5.10.3不同類型UPS對市電電源及負(fù)載的適應(yīng)能力349
5.10.4串并聯(lián)補(bǔ)償式UPS的所屬類型、效率特性及應(yīng)用范圍351
5.10.5串并聯(lián)補(bǔ)償式UPS的蓄電池354
參考文獻(xiàn)357