智能无功补偿控制器的研究与设计.pdf

西南交通大学
硕士学位论文
智能无功补偿控制器的研究与设计
姓名:王振
申请学位级别:硕士
专业:交通信息工程及控制
指导教师:杨名利
20070401
摘要西南交通大学硕士研究生学位论文电力系统的无功补偿是电力系统与自动化领域的一个很重要地研究课题,目前我国的电力系统的规模同益扩大,各种设备工作需要的无功功率也在不断增加,无功功率在电力网中的分布也越来越复杂,对电能造成很大的浪费,因此结合我国的无功补偿的研究现状和市场状况,在无功补偿方面做一些研究是由于计算机技术、控制理论、人工智能等信息科学的新进展,在无功补偿控制领域内,传统无功补偿控制系统设计方法已不适应人们对电力系统的质量、可靠性等方面的发展需要。无功补偿控制系统具有环境恶劣和干扰因素多、非线性、以及难以建模等特点,这就决定了以模糊控制、神经网络、专家系统为代表的智能控制理论在无功补偿控制系统中有广阔的应用酊景。本论文以低压电力系统为研究对象、以三相瞬时无功功率理论为基础,以模糊控制理论为控制策略,首先研究了无功补偿对电网性能的改善,设计了一种低压智能三相共补的无功补偿控制器的厅放式的集成框架。本文在主要系统硬件上采用高速、流水线结构的テ低常哂性怂闼俣雀摺⑹凳毙院的特点,软件遵循模块化的设计原则,极大地提高了系统的通用性和维护的简易程度。该装置在实时地对电网监测数据的基础上,对低压电网进行无功补偿,并且具有超压、缺相、过流等保护功能。该装置跟滤波装置配合使用能够达到第很有意义的。理想的就地补偿效果,并对今后无功补偿的研究方向进行了讨论和展望。关键词三相无功补偿控制器;智能控制;テ荒:刂
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第滦髀畉问题提出的背景及研究意义国内外现有无功补偿方式的发展现状西南交通大学硕士研究生学位论文第无功功率是一种不能做有功功率,但在电网中会引起损耗,而且电网中又不能缺少的功率,它给电网带来了许多麻烦。现代电网中,电动机等感性负荷占相当大的比重,它们在消耗有功功率的同时也需要大量的无功功率,在有功功率不变的情况下,无功功率的存在会使功率因数降低,从而需要增大发、输电设备的容量、增加投资和电力损耗、增加运行费用、增大输电线路压降、不利于电力的输送与合理应用。大量的无功功率如果完全由发电厂提供,会造成线路有功损失加大、用户电压降低、电力设备得不到充分应用。近年来由于电网容量的增加,对电网无功的需求也是越来越多,从而使功率因数的下降,大大影响了电网的供电能力。无功功率补偿是保持电网高质量运行的一种主要手段,也是当今电气自动化技术及电力系统研究领域所面临的一个重大课题,无功功率补偿装置的主要作用是:提高负载和系统的功率因数,减少设备的功率损耗,稳定电压,提高供电质量,在长距离输电中,提高系统输电稳定性和输电能力,提高电源带负载的能力。早期的无功补偿装置为并联电容器和同步补偿器,多在系统的高压侧进行集中补偿。至今并联电容器仍是一种主要补偿方式,应用范围广泛,只是控制器在不断的更新发展。同步补偿器的实质是同步电机,当励磁电流发谋涫保电机可随之平滑的改变输出无功电流的大小和方向,对电力系统的稳定运行有好处。但同步补偿器成本高,安装复杂,维护团难,使其推广使用受到限制。晶闸管的出现标志着电力电子技术的诞生,随着半导体制造技术和变流技术的发展,新型的电力电子器件断问世,电力电子技术使无功补偿技术发展的非常快。无功补偿技术和电力电际醯慕岷蟭要有以下三方面:
。因为电力半导体丌关的响应时间短⒚爰,而且能够精确选择电容器的投切角度,实现零电压投切,避免了涌流的产生,提高了电容器使用的可靠性和电力系统的稳定性。并联电容器补偿装置中的输出必路就采用了该项技术。是作为无功功率输出的调节丌关。由于电力电于器件的高丌关频率,使其能够方便地控制晶闸管等电力电子器件的导通角,从而实现无功的连续调节,快速跟踪负载无功的变化,型无功补偿装置是其中的代表。是引入电力电子变流技术,将变流器作为无功电源来调节无功的输入和输出,起到补偿负载无功的作用。经常用的是静止调相机和有源滤波器。随着电力电子技术及计算机控制技术的发展,各种新型的自动、快速无功补偿装置相继出现,晶闸管投切电容器褪且恢止惴河τ糜谂涞缦低车亩无功补偿装置。与机械投切电容器相比,晶闸管的开、关无触点,其操作寿命几乎是无限的,而且对晶闸管的投切时刻可以精确控制,可以快速无冲击地将电容器接入电网,大大减少了投切时的冲击电流和操作困难,其动态响应时问约为甇玂.。芸焖俑俪寤鞲汉傻耐槐洌媸