电力电子技术在电力系统中的应用ppt课件.pptx
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1、电力电子技术在电力系统中的应用,1.,电力电子对电力系统变革影响,2.,电力电子技术在电力系统中的应用,3.,电力电子和电力系统中的发展趋势,大纲,19世纪80年代初,初期直流电网,住户式供电系统升压难度大规模小,19世纪80年代末,交流系统,规模大、层次复杂 实时性高潮流由系统阻抗决定 负荷电能质量调节差.,20世纪中期,新型交直流系统,交直流混联系统 潮流可控、安全稳定方式多样、电能可控 经济节能,至今,Your text,多相交流电路原理,电力电子技术,汞弧换流阀,晶闸管换流器,柔性直流输电换流阀,1.1.电力系统的发展历程,1.2.电力电子技术演变历程,常规电力电子技术,柔性电力电子技
2、术,变流器,超高压直流输电,变频器,功率开关,多重化,单相桥式,MMC,H桥级联,直接串联,三相全桥,三相半桥,单元串联,定制电力技术,柔性直流输电,柔性交流输电,不控器件二极管,全控器件(IGBT、IECT等),半控器件晶闸管,减少通态损耗提升效率,提升可靠性,降低谐波污染,灵活调度运行,降低成本,减小换流器大小及重量,1.3.电力电子技术应用领域,发电机励磁,可控硅控制的串联电容器,有源滤波器,风力发电,太阳能发电,高压直流输电,电动汽车充电,LED,无功补偿装置,柔性交流输电,直流输电,静止同步补偿器,统一潮流控制器,2.电力电子在电力系统中的应用,(1),(2),(3),(4),电力电
3、子技术在发电环节的应用,电力电子技术在输电环节的应用,电力电子技术在配电环节的应用,电力电子技术在节能环节的应用,2.电力电子在电力系统中的应用,(1).电力电子在发电环节的应用,电子电力技术在发电环节应用的根本目的是改善电力系统发电环节设备运行效率。电力系统发电环节设备主要包括各种型号发电机、发电用水泵及风机、太阳能控制系统等。,1.1 发电厂风机水泵的变频调速,当前对发电厂风机水泵实现变频控制一般采用高压或低压变频器,其中低压变频已经发展成熟,市场上已经由较多型号低压变频产品。高压变频仍旧处于发展中,一些高端技术问题仍有待克服。,图1.1b.风机水泵专用型变频器,图1.1a.风机水泵,(1
4、).电力电子在发电环节的应用,1.2 光伏电站,大型光伏电站由光伏阵列组件、汇流器、逆变器组、滤波器和升压变压器构成。 对大功率光伏发电系统而言,无论其构成方式是并网还是独立,都需要进行交直流电转换,因此往往在光伏控制系统中加入逆变器,利用其强大追踪功能实现对光伏控制系统的控制工作。,图1.2.光伏逆变器,(1).电力电子在发电环节的应用,1.3发电机组励磁,大型发电机组应用静止励磁技术 当前使用的静止励磁具有价格经济、结构简单、稳定性强等优点,主要采用晶闸管整流自并励方式展开工作,已广泛运用于各大电力系统中。可节省传统电力系统的励磁机,实现快速调节。,(1).电力电子在发电环节的应用,1.3
5、发电机组励磁,水力和风力发电机的变速恒频励磁 水力发电机组应用交流励磁技术,通过对励磁电流频率的动态调整,实现了发电系统对水头压力和水流量动态变化的快速调节,改善了发电品质,提升了发电效率。,(1).电力电子在发电环节的应用,1.3发电机组励磁,汽轮发电机组中的自励励磁系统 目前,国内自励励磁系统在汽轮发电机组中已获得了广泛的应用。由于自励励磁系统接线简单,维护方便,并具有固有的高起始的快速响应特性,故在应用上充分显示出其优越性能。发电机励磁系统采用上海汽轮发电机有限公司成套提供的由ABB公司生产的Q5S-0/U251-S6000型发电机静止自并励励磁系统。主要由机端励磁变压器、可控硅整流装置
6、、自动电压调节器(AVR)、灭磁与过电压保护装置和启励装置等组成。,(2).电力电子在输电环节的应用,2.1 直流输电,直流输电包括常规直流输电和柔性直流输电。常规直流输电采用基于晶闸管的换流器;柔性直流输电采用基于全控器件的换流器。,两者比较,模块化多电平换流器(modular multilevelconverter,MMC)近年来受到了广泛研。 目前国内外有关 MMC 的应用研究主要集中在HVDC 输电领域,包括 Siemens、Alstom、ABB 和中国电力科学研究院等在内的国内外公司对基于MMC 技术的 HVDC 输电系统工程进行了成功的商业化推广。,2.2FACTS技术,柔性交流输
7、电系统(FACTS):是综合电力电子技术、微处理和微电子技术、通信技术和控制技术而形成的用于灵活快速控制交流输电的新技术。 目前,在我国部分高等院校、电力生产和设计部门及一些电气设备制造厂家都已开始FACTSA技术方面的规划和研究试制工作。如在 静止无功补偿器( SVC)、 静止无功发生器(SVG)、统一潮流控制器(UPFC)和可控串联电容补偿器( TCSC)等方面均已有较深入的研究。,(2).电力电子在输电环节的应用,可控串联电容补偿器( TCSC),(3).电力电子在配电环节的应用,在配电环节中,有效地控制是确保电能质量的关键。电能质量的控制需要 在配电过程中对于频率、谐波、电压等要求进行
8、有效地满足,并且对干扰和瞬态波动问题的干扰进行避免。现阶段,电力电子技术应用的过程中,基于 DFACTS 的电能质量调节装置的应用,可以有效地对电能质量进行保证。随着柔性交流输电系统的发展和成熟,配电质量的控制方式得到了丰富和进一步的发展。DFACTS 技术可以被视为缩小版的 FACTS 设备技术,二者工作原理性能、结构、功能都存在一定的相似性。随着电力电子器件不断发展,市场上电气设备出现求过于供的现象,DFACTS 设备市场前景广阔,市场需求量。DFACTS 设备市场介入相对容易。而且该设备的成本投入比较少,技术开发比较简单。随着市场不断发展,DFACTS 设备产品将进入高速发展状态。,3.
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