电网高效融冰与无功静补双用途系统原理及实现研究

【摘要】： 输电线路覆冰会引起严重的线路过载、舞动等现象,造成断线、杆塔倒塌、大面积停电、限电等事故,给国民生产带来了严重的影响,一直是电力系统亟待解决的难点问题。目前国内外针对输电导线提出的各种除冰方法有些是除冰效果不佳,有些是考虑到经济性与安全性而难于应用于实际。鉴于此,本文对极具应用前景的高效融冰与无功静止补偿双用途系统的原理与实现进行了较深入的研究,以期将该系统朝实用化的方向推进。 本文首先介绍了架空导线覆冰现状、危害与已有除冰方法,在分析比较最新提出的几种除冰装置原理的基础上,重点研究无论在技术上、经济上还是效率上都有更大优势的基于高电压直流技术的三相全控桥式整流融冰与无功静止补偿双功能装置。该装置主要由三相全控桥式整流电路和在整流电路基础上构成的无功补偿电路两部分组成。文中对这两部分电路的工作原理进行了深入的分析,从而确定采用dq变换检测方法为无功静止补偿装置的检测方法,该法在检测三相电网电流或负载电流的基波正序分量时,其检测的准确性不受电网电压畸变和不对称的影响。同时,考虑到该装置工作中会产生大量谐波,提出采用串联混合有源电力滤波器来消除其所产生的谐波,该滤波器具有高度可控制和快速响应特性,并且能跟踪补偿各次谐波、自动产生所需变化的无功功率,具有不受系统参数影响的特点。文中利用Matlab工具箱对混合有源滤波器的补偿特性进行了仿真研究,验证该补偿方法的有效性。 针对整流电路的相位控制和滤波部分的脉冲宽度调制控制的特点,提出基于FPGA的相位控制原理及脉宽调制实现方法,设计了硬件控制系统框图,该控制系统具有密度高、速度快、编程灵活和重新配置容易、实时性好等优点。文中编写了基于硬件描述语言Verilog的控制程序,基于Modelsim平台对其进行了仿真,仿真结果证实了该数字控制方法的可行性。