電能是國(guó)民經(jīng)濟(jì)和人民生活的命脈,隨著非線性負(fù)載的大量增加,惹起電網(wǎng)電流、電壓波形發(fā)作畸變,形成電網(wǎng)的諧波污染和電能損失；同時(shí),沖擊性負(fù)載及無(wú)功補(bǔ)償缺乏常惹起電網(wǎng)電壓跌落和閃變,影響企業(yè)的正常消費(fèi)和人民的日常生活,并招致線路損耗增加。
目前我國(guó)的輸配電線損率為6.72%左右,若能到達(dá)西方興旺國(guó)度的4.7%左右,每年可節(jié)約電能740億度以上,諧波污染嚴(yán)重、無(wú)功補(bǔ)償缺乏、電壓動(dòng)搖頻繁等電能質(zhì)量問(wèn)題是招致我國(guó)電能損耗高的重要緣由。針對(duì)配電網(wǎng)電能質(zhì)量控制的關(guān)鍵瓶頸問(wèn)題,本文以國(guó)度自然科學(xué)基金項(xiàng)目和國(guó)度"863"方案項(xiàng)目為依托,細(xì)致論述了高效電能質(zhì)量控制的內(nèi)涵,從高效無(wú)功與諧動(dòng)搖態(tài)控制系統(tǒng)新型拓?fù)錁?gòu)造和控制安裝優(yōu)化規(guī)劃辦法兩個(gè)層面,深化研討了企業(yè)配電網(wǎng)高效無(wú)功與諧波綜合動(dòng)態(tài)控制的相關(guān)理論和辦法。
研討內(nèi)容涵蓋了高效無(wú)功與諧動(dòng)搖態(tài)控制系統(tǒng)的工作機(jī)理剖析、數(shù)學(xué)建模、控制算法、優(yōu)化運(yùn)轉(zhuǎn)、以及工程應(yīng)用時(shí)的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題等方面,構(gòu)成了較為完善的高效無(wú)功與諧動(dòng)搖態(tài)控制辦法的根本研討辦法和技術(shù)計(jì)劃,研討重點(diǎn)及獲得的成果主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
(1)提出了一種統(tǒng)籌HAPF和SVC優(yōu)勢(shì)、克制其各自缺乏的配電網(wǎng)高壓系統(tǒng)高效無(wú)功與諧波混合控制器HVHC,在剖析HVHC根本工作原理的根底上樹(shù)立了其電氣模型。深化研討了HVHC系統(tǒng)的工作特性,提醒了HVHCi皆動(dòng)搖態(tài)管理子系統(tǒng)和無(wú)功連續(xù)調(diào)理子系統(tǒng)間互相耦合的實(shí)質(zhì),在此根底上提出了HVHC復(fù)合控制辦法,完成了諧動(dòng)搖態(tài)管理子系統(tǒng)和無(wú)功連續(xù)調(diào)理子系統(tǒng)間的解耦控制。HVHC完成了配電網(wǎng)高壓系統(tǒng)的諧涉及無(wú)功功率的綜合動(dòng)態(tài)補(bǔ)償,并具備補(bǔ)償不均衡、電壓支撐、阻尼振蕩等功用,大幅降低了配電網(wǎng)的諧波損耗和無(wú)功損耗。
(2)著重研討了電網(wǎng)電壓發(fā)作動(dòng)搖、電壓畸變等系統(tǒng)異常狀況時(shí),HVHC直流側(cè)電壓的穩(wěn)定性問(wèn)題；在分析HVHC直流側(cè)電壓抬升機(jī)理的根底上,提出了優(yōu)化HVHC注入支路參數(shù)、改良HVHC有源局部主電路構(gòu)造以及復(fù)合控制辦法等三種穩(wěn)定直流側(cè)電壓以進(jìn)步系統(tǒng)牢靠性的辦法,確保了HVHC直流側(cè)電壓的穩(wěn)定及HVHC系統(tǒng)的牢靠運(yùn)轉(zhuǎn)。
(3)提出了統(tǒng)籌本錢(qián)和性能優(yōu)勢(shì)的配電網(wǎng)低壓系統(tǒng)高效混雜無(wú)功補(bǔ)償器HHVC停止低本錢(qián)大容量無(wú)功動(dòng)態(tài)調(diào)理,并具備濾波功用。在剖析HHVC的根本構(gòu)造和樹(shù)立電氣模型的根底上,對(duì)采用基于檢測(cè)負(fù)載諧波電流控制戰(zhàn)略下HHVC的穩(wěn)定性、運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)理停止了深化研討,提醒了HHVC運(yùn)轉(zhuǎn)的內(nèi)在實(shí)質(zhì)；同時(shí)在剖析HHVC連續(xù)子系統(tǒng)和離散子系統(tǒng)交互影響的根底上,提出了HHVC專(zhuān)家協(xié)同控制辦法,確保了系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。
(4)樹(shù)立了配電網(wǎng)的諧波域攝動(dòng)模型,在此根底上提出了無(wú)功與諧波綜合優(yōu)化規(guī)劃問(wèn)題的數(shù)學(xué)模型,為無(wú)功與諧波綜合優(yōu)化規(guī)劃問(wèn)題的求解奠定了根底；提出了無(wú)功及諧波綜合優(yōu)化規(guī)劃的啟示式頻域攝動(dòng)剖析法HPFA。HPFA法首先提出了頻域攝動(dòng)量剖析,取得了高效無(wú)功及諧波補(bǔ)償安裝的優(yōu)配置集,提出了啟示式搜索算法,完成了對(duì)無(wú)功及諧波綜合優(yōu)化規(guī)劃目的函數(shù)的快速、準(zhǔn)確求解,為諧涉及無(wú)功綜合動(dòng)態(tài)管理安裝工程應(yīng)用時(shí)以較低的本錢(qián)取得較優(yōu)的管理效果提供了理論指導(dǎo)。
(5)以合肥某銅材廠35kV配電網(wǎng)電能質(zhì)量綜合控制工程為背景,應(yīng)用本文提出的無(wú)功與諧波優(yōu)化規(guī)劃的啟示式頻域攝動(dòng)剖析法為該廠設(shè)計(jì)了高效無(wú)功與諧波控制系統(tǒng)的優(yōu)裝置位置和容量；針對(duì)該廠諧涉及無(wú)功的實(shí)踐工況,并分離HVHC、HHVC系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)特性,為該廠設(shè)計(jì)了電能質(zhì)量控制整體技術(shù)計(jì)劃；為進(jìn)步HVHC、HVC系統(tǒng)的控制性能及確保安裝的長(zhǎng)期牢靠運(yùn)轉(zhuǎn),對(duì)HVHC、HHVC系統(tǒng)工程應(yīng)用時(shí)的若干關(guān)鍵技術(shù)難題停止了研討,并提出了相關(guān)處理措施；后,為該廠研制了HVHC、HHVC安裝,安裝投運(yùn)后運(yùn)轉(zhuǎn)效果良好,企業(yè)產(chǎn)質(zhì)量量顯著進(jìn)步、節(jié)能降耗效果明顯。
本文以配電網(wǎng)電能質(zhì)量控制、企業(yè)電時(shí)令能需求為背景,提出了高效無(wú)功與諧波混合控制器HVHC和高效混雜無(wú)功補(bǔ)償器HHVC,并對(duì)諧涉及無(wú)功綜合優(yōu)化規(guī)劃問(wèn)題停止了研討。HVHC、HHVC克制了單一電力電子在功用上的局限,完成了配電網(wǎng)上下壓系統(tǒng)的諧波、無(wú)功動(dòng)態(tài)管理,電壓支撐及閃變抑止等。論文對(duì)HVHC、HHVC的研討辦法,能夠?yàn)槠渌咝щ娔苜|(zhì)量控制配備的研討提供一定的自創(chuàng)意義；工程應(yīng)用的整體計(jì)劃設(shè)計(jì)思緒和一些工程經(jīng)歷還可推行到其它電能質(zhì)量控制電力電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用中,為推進(jìn)電力電子混合、混雜系統(tǒng)的適用化進(jìn)程提供有益的參考和自創(chuàng)。
