襄陽源創(chuàng)電氣有限公司小王告訴我們煤礦工業(yè)是我國目前主要的能源行業(yè)。由于井下機械化設(shè)備不斷增加，已成為工業(yè)系統(tǒng)耗能大戶，電力消耗在煤礦生產(chǎn)成本中占有很大比例。從節(jié)電情況看，雖然加強了用電管理，推廣了部分節(jié)電產(chǎn)品，但遠遠沒有達到國家對重點煤礦企業(yè)節(jié)能降耗的要求，尤其是井下采、掘、開、運、通系統(tǒng)，功率因素長期運行在0.4-0.7之間，隨著煤炭產(chǎn)量增加，巷道延伸，負(fù)荷增加，井下電能損耗相當(dāng)嚴(yán)重，這種狀況在全國煤炭系統(tǒng)帶有普遍性，而且大部分礦井沒有采取任何節(jié)電措施。目前煤礦井下大量使用變頻設(shè)備、整流設(shè)備，以及廣泛應(yīng)用電力電子設(shè)備，這些電器設(shè)備產(chǎn)生諧波電流、諧波電壓，正在嚴(yán)重污染井下電網(wǎng)，導(dǎo)致諧波問題日益嚴(yán)重的主要原因是：對無功、諧波、三相不平衡等問題不能實施有效，靈活的控制，進而不能改善電壓質(zhì)量，降低諧波含量，使電網(wǎng)運行環(huán)境日趨惡劣。礦用井下無補償主要是針對解決以上問題而被提出的。

 

　　SVG型動態(tài)無功補償裝置工作原理

 

　　SVG 動態(tài)無功補償裝置的基本原理就是將自換相橋式電路通過電抗器或變壓器并聯(lián)在電網(wǎng)上，適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)橋式電路交流側(cè)輸出電壓相對系統(tǒng)電壓的相位和幅值，迅速吸收或發(fā)出滿足要求的無功電流，實現(xiàn)快速動態(tài)無功補償?shù)哪康摹Ｆ浠?VSC(Voltage Source Converter, 電壓源變流器 ) 的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了無功補償方式質(zhì)的飛躍，不需采用大容量的電容、電感器件，而是通過可關(guān)斷大功率電力電子器件 IGBT 將直流側(cè)電壓轉(zhuǎn)換成交流側(cè)與電網(wǎng)同頻率的輸出電壓，實現(xiàn)無功能量的交換，補償基波無功。此外在考慮諧波補償時，SVG 動態(tài)無功補償裝置相當(dāng)于一個可控的諧波源，可根據(jù)系統(tǒng)情況，進行主動式跟蹤補償。采用電壓型自換相橋式變流器的SVG動態(tài)無功補償裝置電路基本結(jié)構(gòu)如圖所示。

 

　　工作原理

 

　　SVG動態(tài)無功補償裝置的基本工作原理是將電壓型自換相橋式電路通過電抗器或變壓器并聯(lián)在電網(wǎng)上，當(dāng)只考慮基波頻率時，SVG 動態(tài)無功補償裝置可等效視為幅值和相位均可控的一個與電網(wǎng)同頻率的交流電壓源，適當(dāng)調(diào)節(jié)交流側(cè)輸出電壓的相位和幅值，實現(xiàn)該電路吸收或發(fā)出滿足要求的無功電流，實現(xiàn)動態(tài)無功補償。SVG動態(tài)無功補償裝置工作原理可用下圖所示的單相等效電路圖說明。

 

　　SVG動態(tài)無功補償裝置借鑒國內(nèi)外先進的技術(shù)經(jīng)驗，采用先進的控制策略，具有自主知識產(chǎn)權(quán)。

 

　　SVG動態(tài)無功補償裝置具有以下技術(shù)特點：

 

　　(1) 裝置由控制系統(tǒng)、電壓源變流器等部分組成，補償范圍寬，能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)感性和容性補償;

 

　　(2) 采用鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，安裝調(diào)試周期短，運輸方便，將每相作為一個獨立的鏈;

 

　　①各鏈節(jié)結(jié)構(gòu)一致，可實現(xiàn)模塊化設(shè)計，便于擴展裝置容量;

 

　　②鏈?zhǔn)?SVG 動態(tài)無功補償裝置可實現(xiàn)獨立分相控制，有利于解決系統(tǒng)的相間平衡問題，在系統(tǒng)受到擾動時，更好的提供電壓支撐;

 

　　③降低了可關(guān)斷器件的開關(guān)頻率和損耗;

 

　　④每相設(shè)有冗余鏈節(jié)，提高裝置的可靠性;

 

　　⑤在系統(tǒng)平衡及不平衡的狀態(tài)下，鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)的諧波特性優(yōu)于其他結(jié)構(gòu)形式;

 

　　⑥采用SPWM(正弦脈寬調(diào)制)控制技術(shù)，極大降低了諧波含量，有效利用直流側(cè)電壓、減小裝置自身損耗，并能做到短時有功及諧波補償。下圖所示為SVG動態(tài)無功補償裝置并網(wǎng)運行波形。

 

　　感性無功補償電流(滯后)

 

　　(b) 容性無功補償電流 (超前) 實測SVG動態(tài)無功補償裝置并網(wǎng)運行電壓電流波形

 

　　⑦采用脈沖循環(huán)控制和單鏈節(jié)電壓補償機制，直流側(cè)電壓波動小。

 

　　(3) 控制系統(tǒng)采用

 

　　DSP+FPGA+CPLD 的硬件模式，能夠并行處理大量數(shù)據(jù)，實時數(shù)字運算，運算結(jié)果

 

　　(4) 換流鏈裝置采用強制風(fēng)冷散熱方式 ,效率高,體積緊湊,可以充分利用IGBT 等器件容量;

 

　　(5) 控制系統(tǒng)和換流鏈之間采用光纖傳輸信號，徹底解決高低壓隔離問題，保證操作人員的安全，增強系統(tǒng)抗干擾性能;

 

　　(6) 保護系統(tǒng)采用分級保護策略，將數(shù)字保護、邏輯硬件保護和繼電保護融為一體，為裝置的安全運行提供有力保障;站控系統(tǒng)采用一體化工作站，通過分層式的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)對多個監(jiān)控量的采集和監(jiān)控，實現(xiàn)系在各種異常狀況下的可靠保護，具有良好的人機界面，便于控制和查詢故障類型和位置;

 

　　(7) 站控系統(tǒng)可提供遠方通訊接口，實現(xiàn)遠方監(jiān)控，并可作為 AVC終端。

 

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