市电电能质量补偿技术

第1章绪论1
1.1　市电电源——“粗电”1
1.2　感性与非线性负载对市电质量的污染2
1.3　用户对市电电能质量的要求4
1.4用于市电电能质量补偿的高频电能变换器5
1.4.1高频电能变换器的定义及应用领域5
1.4.2高频电能变换器的电压型和电流型电路6
1.4.3高频电能变换器的控制方式8
1.5采用高频变换器的补偿电路及其工作状态11
1.5.1电压源与电流源的概念11
1.5.2高频变换器的串联、并联和串并联补偿11
1.5.3高频电能变换器所用的开关器件13
1.6市电质量补偿指令值的检测与同步参考系14
1.6.1电压和电流的瞬时值波形比较法15
1.6.2瞬时值无功理论检测法16
1.6.3自适应干扰消除法23
1.750Hz交流标准电压发生器26
1.8iq，ih检测电路中的低通滤波器28
第2章对市电电压质量的补偿31
2.1引言31
2.1.1现状与发展31
2.1.2补偿方式及分类32
2.2HFPC对单相市电电压的串联补偿——串联式DVR33
2.2.1对市电电压波动值±Δu的补偿34
2.2.2对市电电压波动值±Δu和谐波uh的补偿37
2.2.3开关整流器的功能和补偿容量的传输38
2.2.4高频变换器的类型与变压器的电压变比39
2.3AC调节器对单相市电电压的串联补偿40
2.3.1补偿电路的组成与工作原理40
2.3.2AC调节器的稳压控制电路44
2.4HFPC对市电电压的并联补偿——单相并联式DVR47
2.5HFPC对市电电压的串并联补偿——单相串并联式DVR50
2.6对三相市电电压的串联补偿——三相串联式DVR52
2.6.1市电电压波动值±Δu和谐波分量uh的检测52
2.6.2三相串联净化稳压电源的SPWM开关整流器56
2.6.3三相HFPC变换器的串联补偿62
2.6.4三相串联补偿式交流净化稳压电源的其他电路类型64
2.7对三相市电电压的并联补偿——三相并联式DVR66
2.7.1采用三相全桥式HFPC的并联补偿式DVR66
2.7.2三相并联补偿式交流净化稳压电源的其他电路类型72
2.8　三相串并联补偿式交流净化稳压电源电路72
2.9多功能并联补偿式三相交流净化稳压电源73
2.9.1电路组成与各部分功能73
2.9.2对市电电压波动、谐波和不对称度的补偿80
2.9.3对市电电压波动补偿时高频变换器的工作情况83
2.9.4市电掉电时高频变换器向负载提供100%功率83
2.9.5市电三相三线制电源变换成三相四线制电源84
2.9.6对负载无功和谐波电流的补偿与试验波形85
2.10只补偿市电电压波动的交流稳压电源87
2.10.1无触点N个补偿变压器切换式交流稳压电源88
2.10.2等脉宽调制斩波式交流稳压电源94
2.10.3采用EPWM桥式斩波器的交流稳压电源104
第3章对市电电流质量的补偿112
31引言112
311现状与发展112
312补偿方式及分类113
313电力有源滤波器的主电路形式114
32HFPC对电流无功与谐波分量的补偿原理114
33采用瞬时值波形比较法的电压型并联补偿APF119
331高频变换补偿器的数学模型120
332电感L的值121
333控制方式123
3.4HFPC有源与无源滤波器的混合补偿及注入电路方式124
341并联APF与无源滤波器的混合补偿124
342注入电路方式126
35电压型串联补偿电力有源滤波器129
3.6电力有源滤波器的主电路形式131
361单个高频变换器的主电路形式132
362多重化主电路形式133
3.7三相并联电力有源滤波器134
371高频变换器的容量与所用开关器件135
372无功与谐波电流的检出与直流电压的控制135
373被检测电流的提取点与控制方式138
374与LC无源滤波器的混合应用141
3.8三相串联电力有源滤波器145
381单独使用的串联电力有源滤波器146
382与LC无源滤波器的混合应用148
39有源滤波器的应用156
391单独使用的几种并联的电力有源滤波器159
392单独使用的几种串联的电力有源滤波器161
393单独使用的几种串并联电力有源滤波器164
394元件参数、经济考虑和类型选择164
第4章对市电电压和电流质量的串并联综合补偿169
41引言169
42单相HFPC电能质量综合补偿器171
421对市电电压的补偿172
422对负载无功与谐波电流的补偿177
423对市电电压波动补偿时变换器Ⅰ和Ⅱ的工作状态179
424对市电电压波动补偿过程中的功率平衡181
425高频变换器的补偿功率183
426滤波及抗干扰功能184
43AC调节器式单相电能质量综合补偿器185
44三相全桥式HFPC电能质量综合补偿器188
441三相全桥式HFPC电能质量综合补偿器的组成与工作原理18
442高频变换器Ⅱ对不对称负载电流的补偿191
443不对称电流补偿指令值的计算实例及NFT功能195
444采用dq0变换的三相全桥式电能质量综合补偿器199
45三相半桥式HFPC电能质量综合补偿器201
451组成与工作原理201
452高频变换器Ⅰ对市电电压的补偿原理206
453高频变换器Ⅱ对负载电流的补偿原理207
454高频变换器Ⅰ和Ⅱ的PWM控制电路214
455对市电电压波动补偿时变换器Ⅰ和Ⅱ的工作状态215
456对市电电压波动补偿过程中的功率平衡216
4.5.7高频变换器Ⅰ和Ⅱ的补偿功率219
4.5.8滤波与抗干扰功能220
4.5.9试验波形221
4.6　采用瞬时无功理论检测法的综合补偿器221
4.7三相四桥臂式HFPC电能质量综合补偿器22
4.7.1高频变换器Ⅰ的控制229
4.7.2高频变换器Ⅱ的控制230
4.7.3高频变换器Ⅰ和Ⅱ的PWM控制233
4.8综合补偿器控制电流的取法与功能特点233
4.8.1控制电流的取法233
4.8.2电能质量综合补偿器的功能特点236
第5章双HFPC变换器串并联补偿式UPS239
5.1引言239
5.1.1UPS的现状与发展23
5.1.2UPS的分类及技术特点241
5.2单相HFPC串并联补偿式UPS242
5.2.1高频变换器Ⅰ的工作与控制方式245
5.2.2高频变换器Ⅱ的工作与控制方式248
5.2.3高频变换器Ⅰ和Ⅱ对市电电压波动进行补偿时的工作状态250
5.2.4对市电电压波动的补偿与补偿电压的建立2
5.2.5高频变换器Ⅱ向负载提供无功与谐波电流258
5.2.6市电中断时由高频变换器Ⅱ提供100%功率258
5.2.7高频变换器Ⅰ和高频变换器Ⅱ的补偿功率259
5.2.8对市电电源干扰的抑制260
5.3采用AC调节器的单相串并联补偿式UPS262
5.3.1电路组成及各部分的功能262
5.3.2AC调节器的工作与控制方式265
5.3.3高频变换器的工作与控制方式268
5.3.4高频变换器向负载提供无功与谐波电流269
5.3.5对市电电压波动的补偿270
5.4三相全桥式HFPC串并联补偿式UPS272
5.4.1三相全桥式HFPC串并联在线UPS的组成与工作原理272
5.4.2高频变换器Ⅰ对不对称负载电流的补偿275
5.4.3不对称电流补偿指令值的计算及NFT功能279
5.4.4采用dq0变换的三相全桥式串并联补偿式UPS282
5.5三相半桥式HFPC串并联补偿式UPS285
5.5.1三相半桥式HFPC串并联补偿式UPS的构成和各部分功能287
5.5.2高频变换器Ⅰ的工作与控制方式291
5.5.3高频变换器Ⅱ的工作与控制方式299
5.5.4高频变换器Ⅰ和Ⅱ对市电电压波动补偿时的工作状态302
5.5.5对市电电压波动的补偿与补偿电压的建立304
5.5.6高频变换器Ⅰ和Ⅱ的补偿功率310
5.5.7对市电电源干扰的抑制311
5.5.8试验波形312
5.5.9采用dq0变换的三相半桥式HFPC串并联补偿式UPS313
5.6三相三线制HFPC串并联补偿式UPS318
5.6.1高频变换器Ⅰ和Ⅱ的工作与控制方式320
5.6.2控制方程与控制电路框图325
5.6.3仿真结果328
5.7三相四桥臂式HFPC串并联补偿式UPS332
5.7.1高频变换器Ⅰ的控制332
5.7.2高频变换器Ⅱ的控制335
5.8高频变换器Ⅰ电流指令值检测电流的取法336
5.9HFPC串并联补偿式UPS的分析法与基本运行状态337
5.9.1串并联补偿式UPS的分析方法——功率平衡法338
5.9.2串并联补偿式UPS的基本运行状态340
5.10HFPC串并联补偿式UPS的特点344
5.10.1与传统UPS在电路组成和结构上的区别345
5.10.2串并联补偿式UPS的功能特点及技术指标347
5.10.3不同类型UPS对市电电源及负载的适应能力349
5.10.4串并联补偿式UPS的所属类型、效率特性及应用范围351
5.10.5串并联补偿式UPS的蓄电池354
参考文献357