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電能質(zhì)量
專家診治

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八一八：功率因數(shù)及技術發(fā)展

返回列表來源：領步電能質(zhì)量發(fā)布時間：2016-03-29分享加入收藏關注：-

專家講堂1

功率因數(shù)校正技術的發(fā)展
在工業(yè)應用的發(fā)展過程中，最早出現(xiàn)、最實用、最為廣泛應用的是在電感性供電系統(tǒng)中（例如包含電動機、變壓器、線路）采用并聯(lián)電容器進行無功補償。這種電容器稱之為移相電容器，其安裝的目的是為了提高系統(tǒng)的功率因數(shù)。
后來出現(xiàn)的靜止無功補償裝置（SVC）往往是專指使用晶閘管的靜止無功補償裝置，包括晶閘管控制電抗器（TCR）和晶閘管投切電容器（TSC），以及這兩者的混合裝置（TCR+TSC），或者晶閘管控制電抗器與固定電容器（FC）或機械投切電容器（MSC）混合使用的裝置（TCR+FC、TCR+MSC）。但由于SVC裝置占地面積大；晶閘管發(fā)熱量大，需要輔助冷卻設備；自身產(chǎn)生的諧波量大，需要配備專用濾波設備，維護費用大；所以，隨著電力電子技術的進一步發(fā)展，一種更為自主研發(fā)的靜止無功補償裝置出現(xiàn)了，這就是采用自換相變流電路的靜止無功補償裝置——靜止無功發(fā)生器（SVG）。
靜止無功發(fā)生器SVG的核心技術是基于可關斷電力電子器件IGBT（絕緣柵型雙極晶體管，可實現(xiàn)快速的導通/關斷控制，開關頻率可達到20kHz以上）的電壓源型逆變技術。SVG也被稱為“靜止調(diào)相機”，它可以快速、連續(xù)、平滑地調(diào)節(jié)輸出無功，且可實現(xiàn)無功的感性與容性雙相調(diào)節(jié)。
在構(gòu)成上，TCR是通過斬波控制，實現(xiàn)電抗器的等值阻抗調(diào)節(jié)；MCR是通過可控硅勵磁裝置控制鐵心飽和度，從而改變等效電抗的裝置，兩者都屬于阻抗型補償裝置；SVG是通過逆變器的控制實現(xiàn)無功的快速調(diào)節(jié)，不再需要大容量的交流電容/電抗器件，是屬于電源型的主動式補償裝置。
靜止無功發(fā)生器是FACTS（Flexible Alternative CurrentTransmission Systems）設備的主要成員，它以數(shù)字信號處理器（DSP）為核心，將自換相橋式電路并聯(lián)在電網(wǎng)上，采用實時數(shù)據(jù)采集技術和動態(tài)跟蹤技術，不斷監(jiān)測電網(wǎng)和系統(tǒng)的電壓、電流并進行一系列的運算,Z后經(jīng)由以IGBT為核心的變流單元輸出無功到系統(tǒng)或電網(wǎng),在快速連續(xù)的補償調(diào)整系統(tǒng)無功功率的同時，還可以顯著地改善負荷與公共電網(wǎng)連接點處的電能質(zhì)量，提高功率因數(shù)、克服三相不平衡、消除電壓閃變和電壓波動、抑制諧波污染。

傳統(tǒng)LC回路與低壓系列SVG對比

SVG補償裝置的優(yōu)勢與特點
1、補償原理：可動態(tài)快速連續(xù)調(diào)節(jié)無功輸出，充分滿足功率因數(shù)補償要求，任意時刻的功率因數(shù)達到0.98-1.0。SVG的補償原理和具體實現(xiàn)方式都更為先進，具備以下優(yōu)勢與特點。
2、無功補償能力：和TCR相比，SVG無需配置濾波支路。由于無需濾波，任何時候都可以對SVG配套進行擴容或改造，滿足可能的工況變化帶來的新需求。
3、諧波特性：SVG在不需要增加濾波支路情況下，對諧波具備治理能力，可完全濾除系統(tǒng)中的諧波電流。
4、占地面積：SVG補償裝置占地面積小。
TCR型SVC：由控制、晶閘管閥體、相控電抗器、至少三組以上濾波裝置構(gòu)成，結(jié)構(gòu)復雜，體積大。
MCR型SVC：由控制、晶閘管閥體、磁控電抗器、多組濾波裝置構(gòu)成，結(jié)構(gòu)復雜，體積大
5、運行安全：SVG是直接電流控制，電流輸出可以限幅，不會發(fā)生諧振或諧波電壓放大，安全性高。TCR和MCR是阻抗型補償，在長期運行過程中，系統(tǒng)運行情況改變、電抗器、電容器參數(shù)發(fā)生變化，都易導致諧波電壓放大，影響系統(tǒng)安全性。
6、相應速度：SVG響應速度快，具備超強無功補償與一定的諧波濾除作用，采用新型電力電子器件IGBT，開斷時間小于50μs，而TCR和MCR采用晶閘管的開斷時間至少20ms，相差400倍，SVG響應速度更快。
7、損耗：SVG運行損耗低，主要是連接電抗器或變壓器損耗和IGBT損耗，而SVC中僅相控電抗器的損耗就達0.9-1%，加上晶閘管損耗、濾波支路損耗，總損耗達到1.2%左右，而MCR的運行損耗更大。
8、無功調(diào)節(jié)方式：SVG輸出無功補償能力不隨系統(tǒng)電壓下降而下降。加上SVG的相應速度快，同容量的SVG的動態(tài)補償及電壓穩(wěn)定控制能力是同容量TCR或MCR的1.2倍以上。
9、噪音：由于SVG的諧波特性好，所以噪音小。
10、可靠性：SVG可靠性高，維護量小，采用功率模塊運行方式，即一個功率模塊故障后，整個設備扔可繼續(xù)運行在額定容量，TCR采用晶閘管串聯(lián)，易發(fā)生晶閘管損壞。

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