襄陽源創電氣有限公司小王告訴我們煤礦工業是我國目前主要的能源行業。由于井下機械化設備不斷增加，已成為工業系統耗能大戶，電力消耗在煤礦生產成本中占有很大比例。從節電情況看，雖然加強了用電管理，推廣了部分節電產品，但遠遠沒有達到國家對重點煤礦企業節能降耗的要求，尤其是井下采、掘、開、運、通系統，功率因素長期運行在0.4-0.7之間，隨著煤炭產量增加，巷道延伸，負荷增加，井下電能損耗相當嚴重，這種狀況在全國煤炭系統帶有普遍性，而且大部分礦井沒有采取任何節電措施。目前煤礦井下大量使用變頻設備、整流設備，以及廣泛應用電力電子設備，這些電器設備產生諧波電流、諧波電壓，正在嚴重污染井下電網，導致諧波問題日益嚴重的主要原因是：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量，降低諧波含量，使電網運行環境日趨惡劣。礦用井下無補償主要是針對解決以上問題而被提出的。

 

　　SVG型動態無功補償裝置工作原理

 

　　SVG 動態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在電網上，適當的調節橋式電路交流側輸出電壓相對系統電壓的相位和幅值，迅速吸收或發出滿足要求的無功電流，實現快速動態無功補償的目的。其基于 VSC(Voltage Source Converter, 電壓源變流器 ) 的結構實現了無功補償方式質的飛躍，不需采用大容量的電容、電感器件，而是通過可關斷大功率電力電子器件 IGBT 將直流側電壓轉換成交流側與電網同頻率的輸出電壓，實現無功能量的交換，補償基波無功。此外在考慮諧波補償時，SVG 動態無功補償裝置相當于一個可控的諧波源，可根據系統情況，進行主動式跟蹤補償。采用電壓型自換相橋式變流器的SVG動態無功補償裝置電路基本結構如圖所示。

 

　　工作原理

 

　　SVG動態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在電網上，當只考慮基波頻率時，SVG 動態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同頻率的交流電壓源，適當調節交流側輸出電壓的相位和幅值，實現該電路吸收或發出滿足要求的無功電流，實現動態無功補償。SVG動態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動態無功補償裝置借鑒國內外先進的技術經驗，采用先進的控制策略，具有自主知識產權。

 

　　SVG動態無功補償裝置具有以下技術特點：

 

　　(1) 裝置由控制系統、電壓源變流器等部分組成，補償范圍寬，能夠實現連續感性和容性補償;

 

　　(2) 采用鏈式結構，安裝調試周期短，運輸方便，將每相作為一個獨立的鏈;

 

　　①各鏈節結構一致，可實現模塊化設計，便于擴展裝置容量;

 

　　②鏈式 SVG 動態無功補償裝置可實現獨立分相控制，有利于解決系統的相間平衡問題，在系統受到擾動時，更好的提供電壓支撐;

 

　　③降低了可關斷器件的開關頻率和損耗;

 

　　④每相設有冗余鏈節，提高裝置的可靠性;

 

　　⑤在系統平衡及不平衡的狀態下，鏈式結構的諧波特性優于其他結構形式;

 

　　⑥采用SPWM(正弦脈寬調制)控制技術，極大降低了諧波含量，有效利用直流側電壓、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動態無功補償裝置并網運行波形。

 

　　感性無功補償電流(滯后)

 

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

 

　　⑦采用脈沖循環控制和單鏈節電壓補償機制，直流側電壓波動小。

 

　　(3) 控制系統采用

 

　　DSP+FPGA+CPLD 的硬件模式，能夠并行處理大量數據，實時數字運算，運算結果

 

　　(4) 換流鏈裝置采用強制風冷散熱方式 ,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，增強系統抗干擾性能;

 

　　(6) 保護系統采用分級保護策略，將數字保護、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;站控系統采用一體化工作站，通過分層式的結構實現對多個監控量的采集和監控，實現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) 站控系統可提供遠方通訊接口，實現遠方監控，并可作為 AVC終端。

 

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