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基本信息
- 項(xiàng)目名稱(chēng)：
- 新型混合動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償器
- 來(lái)源：
- 第十一屆“挑戰(zhàn)杯”國(guó)賽作品
- 小類(lèi)：
- 能源化工
- 大類(lèi)：
- 科技發(fā)明制作A類(lèi)
- 簡(jiǎn)介：
- 本項(xiàng)目有別于常規(guī)的SVC，采用固定電容器或者電抗器串聯(lián)逆變器的結(jié)構(gòu)，通過(guò)調(diào)節(jié)逆變器的輸出電壓，改變固定電容器上的電壓，實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)系統(tǒng)無(wú)功的目的。其無(wú)需低通濾波器，注入系統(tǒng)的諧波含量很小，電流失真度小，動(dòng)態(tài)性能好，逆變器裝置容量小，且在設(shè)計(jì)容量范圍內(nèi)能精確的發(fā)出或吸收無(wú)功，將補(bǔ)償支路的功率因數(shù)提高到0.95 左右。
- 詳細(xì)介紹：
- 現(xiàn)配電系統(tǒng)中普遍存在的無(wú)功不足、功率因數(shù)過(guò)低等問(wèn)題，由于系統(tǒng)中存在消耗無(wú)功功率的電氣設(shè)備，在配電網(wǎng)絡(luò)中,用戶(hù)消耗的無(wú)功功率約占50% ,其余的則消耗在配電網(wǎng)中。因此，為了減少無(wú)功功率在網(wǎng)絡(luò)中的輸送，在配電網(wǎng)絡(luò)中分散的負(fù)荷區(qū)進(jìn)行無(wú)功就地補(bǔ)償，則可大大提高系統(tǒng)功率因數(shù)，減少線(xiàn)路損耗，降低能耗，提高設(shè)備利用率。通過(guò)分析可知，現(xiàn)有的無(wú)功補(bǔ)償裝置均有各自的缺點(diǎn)，因此在此基礎(chǔ)上提出了一種全新的動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)，有別于常規(guī)的SVC，而是采用固定電容器或者電抗器串聯(lián)逆變器的結(jié)構(gòu)，通過(guò)調(diào)節(jié)逆變器的輸出電壓，改變固定電容器上的電壓，實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)系統(tǒng)無(wú)功的目的。利用PSCAD仿真軟件建立仿真模型對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真，對(duì)系統(tǒng)各部分提供無(wú)功曲線(xiàn)，補(bǔ)償裝置輸出的無(wú)功功率、電壓、電流波形曲線(xiàn)及頻譜圖進(jìn)行分析可知此補(bǔ)償裝置無(wú)需低通濾波器，注入系統(tǒng)的諧波含量很小，電流失真度小，動(dòng)態(tài)性能好，逆變器裝置容量小，且在設(shè)計(jì)容量范圍內(nèi)能精確的發(fā)出或吸收無(wú)功，將補(bǔ)償支路的功率因數(shù)提高到0.95 左右。通過(guò)設(shè)計(jì)和制作原理樣機(jī)并掛網(wǎng)運(yùn)行，可知該無(wú)功補(bǔ)償裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，具有一定的實(shí)用價(jià)值和可推廣性。
作品圖片
作品專(zhuān)業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 本方案主要針對(duì)低壓配電系統(tǒng)中存在的無(wú)功不足、功率因數(shù)過(guò)低等問(wèn)題進(jìn)行分析和研究，研究對(duì)象為三相四線(xiàn)制的供電系統(tǒng)，可用負(fù)荷為制冷系統(tǒng)，照明系統(tǒng)等。這些負(fù)荷需要消耗大量的無(wú)功功率，如果不加無(wú)功補(bǔ)償裝置，必將大大降低系統(tǒng)功率因數(shù)，并且造成較大的線(xiàn)路損耗，增加能耗。 無(wú)功補(bǔ)償，就是借助于無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備提供必要的無(wú)功功率，以提高系統(tǒng)的功率因數(shù)降低能耗，達(dá)到節(jié)能的目的。 此方案采用全新的動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)，有別于常規(guī)的SVC，而是采用固定電容器或者電抗器串聯(lián)逆變器的結(jié)構(gòu)，通過(guò)調(diào)節(jié)逆變器的輸出電壓，改變固定電容器上的電壓，實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)系統(tǒng)無(wú)功的目的，該補(bǔ)償裝置具有動(dòng)態(tài)性能好，逆變器裝置容量小等特點(diǎn)。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 新型混合動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償器主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，既能實(shí)現(xiàn)發(fā)出無(wú)功，也能吸收無(wú)功，且與傳統(tǒng)SVC相比不需要低通濾波器，與STATCOM相比具有器件承受電壓應(yīng)力小、工作容量小的特點(diǎn)，其控制策略簡(jiǎn)單易行。 本案提出的新型無(wú)功補(bǔ)償裝置能自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)無(wú)功大小，動(dòng)態(tài)的發(fā)出和吸收無(wú)功，具有以下特點(diǎn)： （1）新型SVC補(bǔ)償器能夠在較大范圍內(nèi)補(bǔ)償動(dòng)態(tài)負(fù)荷無(wú)功，具有補(bǔ)償容量小，逆變器工作容量小，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)范圍寬； （2）逆變器采用高頻SPWM控制，具有輸出電壓失真度小，注入系統(tǒng)諧波電流?。? （3）仿真結(jié)果表明本裝置能夠?qū)?dòng)態(tài)負(fù)荷進(jìn)行很好的補(bǔ)償，保證節(jié)點(diǎn)電壓在短時(shí)間內(nèi)得到補(bǔ)償，提高節(jié)點(diǎn)電壓穩(wěn)定性。 本方案由于減少了電網(wǎng)無(wú)功功率的輸入，在設(shè)計(jì)容量范圍能能夠精確的補(bǔ)償負(fù)荷無(wú)功，從而保證補(bǔ)償支路的功率因數(shù)接近為1，并大大減小電力系統(tǒng)傳輸線(xiàn)路中的損耗，提高低壓配電系統(tǒng)運(yùn)行的效率和可靠性。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 第五屆“挑戰(zhàn)杯”首都大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽一等獎(jiǎng)
作品所處階段
- 實(shí)驗(yàn)室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無(wú)
作品可展示的形式
- 模型、現(xiàn)場(chǎng)演示、圖片、錄像
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- (1)節(jié)省用戶(hù)電費(fèi)開(kāi)支 提高功率因數(shù)對(duì)企業(yè)的直接經(jīng)濟(jì)效益明顯，因?yàn)閲?guó)家電價(jià)制度中，從合理利用有限電能出發(fā)，對(duì)不同企業(yè)的功率因數(shù)規(guī)定了要求達(dá)到的不同數(shù)值，低于規(guī)定數(shù)值，需要多收電費(fèi)，高于規(guī)定數(shù)值，可相應(yīng)地減少電費(fèi)?？梢?jiàn)，提高功率因數(shù)對(duì)企業(yè)有著重要的經(jīng)濟(jì)意義。 (2) 提高設(shè)備的利用率 對(duì)于原有供電設(shè)備來(lái)講，在同樣有功功率下，因功率因數(shù)的提高，負(fù)荷電流減少，因此向負(fù)荷傳送功率所經(jīng)過(guò)的供配電設(shè)備都增加了功率儲(chǔ)備，從而滿(mǎn)足了負(fù)荷增長(zhǎng)的需要;若原網(wǎng)絡(luò)已趨于過(guò)載，由于功率因數(shù)提高，輸送無(wú)功電流的減少，使系統(tǒng)不致過(guò)載運(yùn)行，從而發(fā)揮原有設(shè)備的潛力；對(duì)尚處于設(shè)計(jì)階段的企業(yè)來(lái)說(shuō)則能降低設(shè)備容量，減少投資費(fèi)用，在一定條件下，改善后的功率因數(shù)可以使所選變壓器容量降低。因此，使用無(wú)功補(bǔ)償可以減少初次投資費(fèi)用以及運(yùn)行后的基本電費(fèi)。 (3) 降低系統(tǒng)的能耗 由于負(fù)荷無(wú)功得到就地補(bǔ)償，提高系統(tǒng)功率因數(shù)，使得傳輸線(xiàn)上的電流大大減小，系統(tǒng)只需要提供有功電流而不需要提供無(wú)功電流，線(xiàn)損得到降低，提高傳輸效率。
同類(lèi)課題研究水平概述
- 此作品是一種全新的無(wú)功補(bǔ)償裝置，經(jīng)驗(yàn)證可知其能有效的補(bǔ)償或吸收系統(tǒng)無(wú)功，減小線(xiàn)損。目前國(guó)內(nèi)外尚未有相似的技術(shù)的研究。
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