变流技术范文10篇-尊龙凯时最新

变流技术范文篇1

随着社会用电的需求,电力电子技术逐渐得到了相应的研究与发展。20世纪60年代以后,电力电子技术开始被应用到相关的领域,如电力电子领域和控制技术领域。其中,电力电子技术在控制技术方面的研究和应用使相应的电能能够得到科学有效的转换和控制,从而推动了电能的合理应用和可持续发展。电力电子技术是用计算机系统将电子技术、电路技术和电力控制技术等方面进行相应的整合应用的现代化的电力技术,晶闸管的出现标志着这项技术发展到相应的成熟阶段。电力电子技术主要包括两个方面的技术,一是电子电子器件制造技术和电力电子变流技术。电力电子器件制造技术在发展过程中得到了不断的提高和发展。相应的电力电子器件已经由第一代的低耗能和小体积发展到具有自动关断功能和结合相应的功率器件、驱动器件、控制器件等更完善的第三代电力电子器件。其发展前景更加可观。电力电子变流技术也在不断的发展中得到了广泛的应用。20世纪70年代,整流电路得到了广泛的应用,逆变电路也在此过程中得到了一定程度的发展。随着自动断电器件的应用,逆变电路开始有了更为迅速的发展。与此同时,随着控制技术的不断发展,使电力电子系统的现代化控制技术得到了不断的发展,出现了模糊控制、自适应控制等控制方式。控制技术在很多领域都得到了相应的应用,也为电力电子技术的发展提供了更多的尊龙凯时最新的技术支持。

二、电力电子变流技术的应用形式

作为电力电子技术中的一部分,电力电子变流技术从上个世纪七、八十年代开始被广泛应用到电力系统中。一经应用便受到社会各界的极大关注。随着不断的发展,电力电子变流技术以整流电路、交流调压电路、逆变电路、斩波电路等形式在电力系统中都得到了广泛的应用,并取得了相应的良好效果。

(一)整流电路

整流电路是用可以调节大小的直流电代替了交流电供给直流用电设备的一种电力电子变流电路。整流电路通过整流二极管将输出的电压较低的交流电转化成直流电,实现对交流电的整流。交流电压在通过整流电路之后,就会变成混合电压,既有交流电压也有直流电压。整流电路被应用到一些相应的用电控制和相关输电环节,实现了快速高效控制并推动了电网的稳定运行。与此同时,整流电路还用多相整流的方式减少和控制了输出电压的脉动情况,并减少了电能的损失。整流电路一般是由变压器、滤波器和整流主电路组成的,在调节直流电动机的速度和调节发电机的励磁、电镀、电解等方面得到了相应的普遍运用。整流电路的变压器的设置是为了使输入的相应的交流电压与输出的直流电压之间保持相匹配协调,并实现对交流电网与整流电路之间的隔离。变压器在整流电路中的设置情况需要依据相应的具体情况来确定。整流电路中的滤波器是为了能够将直流电压中的交流电压过滤掉而在主电路与负载之间进行的相应连接。2。世纪70年代,整流电路的主电路主要是由晶闸管和整流二极管。随着不断发展,发光二极管等新形材料逐渐被应用到主电路中。电力系统中的整流电路主要包括半波整流电路、全波整流电路和桥式整流电路。其中,半波整流电路是整流电路系统中最为简单的一种,它能够通过电源变压器将220伏电压转变成所需要的电压大小,整流二极管能将相应的交流电转换成直流电。经过反复的转换过程,一半的交流电被演变成了直流电,这也是半波整流的由来。半坡整流电路的电流利用率比较低,多用于电压高、电流小的领域。全波整流电路可以认为是由两个半波整流电路组成的,其通过对整流电路的相应调整,达到了对电能的高效运用,但其二级管所承受的电压相对较大。桥式整流电路是使用最为广泛的整流电路,它通过接入两个二极管使电路形成了桥的形状。桥式整流电路既能够高效利用电能,还能够使承受的反向电压相应减少,对其稳定运行有一定的作用。

(二)交流调压电路

交流调压电路是运用改变电压、相数等方式实现新形式的交流电代替原来的交流电的一种变流电路,其主要被应用在控制电热、控制灯光和控制交流电动机速度等方面。交流调压电路在被广泛应用到电力系统中的同时,也实现了在高压电器中的应用。交流调压电路虽然会产生谐波,但其对电路系统的影响并不是很大,而且该电路还具有设置简单、方便控制和调节,对有色金属的消耗较小等特点。此外,交流调压电路还能在电动机的整个运行过程进行调压,以保持电压的稳定和电动机的正常运转。交流电压器通过依照相应的规律控制交流开关从而达到控制输出电压的目的。交流调压器控制电压的方式主要有周波控制调压、相位控制调压和斩波控制调压。其中,周波控制调压是通过交流开关关闭和开通相应的周波,从而改变输出电压的波形达到改变输出电压大的目的。相位控制调压是通过改变晶闸管电压到触发点之间的电角度,从而改变输出电压的方式。斩波控制调压是通过利用开关将电源周期内进行切断,将输出电压也相应切成小段,再通过改变其宽度或开关通断的周期来调节输出电压的方式。

(三)逆变电路

逆变电路是用不同的交流电代替直流电的一种变流电路,可用于构成各种交流电源,在工业领域有比较广泛的运用。生活中的一些直流电源向交流负载供电时就需要逆变电路来实现。逆变电路通过相应的开关和晶闸管来改变直流电路的电压或电流,从而把直流电转变成交流电的过程。逆变电路有单相和多相之分。逆变电路常常被拿来与变频做相关联系。逆变电路能够通过转变电流频率实现与水力、风力发电机的输出频率相一致的目标,从而能够使水力、风力发电取得高效运转。为了实现发电厂节能运行,可将逆变电路应用到对风机水泵的调节中去,以通过转变频率的方式调节风机水泵的运行速度,实现其节能高效运转。此外,通过运用带有逆变电路的逆变器,可实现对太阳能发电的转换运用。

(四)斩波电路

斩波电路是用斩波器使改变原有电路的电压,使一种新的固定电压或可调电压的直流电来代替原来电压的直流电的一种变流电路。它在一些电动机的驱动中得到了广泛应用,如开关电源等。斩波电路是为了电力运用的相应需要,将相应的一部分正弦波斩掉,从而改变电路电压的变流技术。斩波电路的斩波器往往会采用脉宽调制和频率调制两种方式。斩波电路主要包括升压斩波电路、降压斩波电路和升降压斩波电路等。斩波电路能够在节约电能的基础上使相应的电动机能够平稳加速。与此同时,斩波电路还能够起到调节电压和对电网侧谐波进行有效控制的作用。

三、电力电子变流技术的作用

(一)促进电力电子技术的发展

随着电力电子控制设备和变流技术的不断发展和广泛应用,电力电子变流技术在促进电力电子的智能化发展方面发挥出了重要的作用,也对实现微电子技术与变流技术的有机整合提供了相应的支持和帮助。这不仅有利于电力电子变流技术的进一步发展,也能够在一定程度上推动电子技术的重大发展,为新的电子革命的到来起到了相应的推动作用。

(二)对电能的使用更加高效合理

传统的电力技术在电能运用上存在着相应的浪费和管控不足等情况,不利于电能的高效配置和合理利用。而通过在电力系统中运用电力电子变流技术则能够实现转变电流和电压,从而达到相应的用电需求,也能够实现节约电能,高效用电的目标,促使社会对电能的应用更加科学合理。在实际应用中,如果将电力电子变流技术针对一些电力设备进行相关的节能操作,则可以实现相当可观的节电效果。这对减少不必要的用电浪费和提高用电效率有着良好的推动作用。

(三)推动电力系统的全面发展

传统的机电设备往往有着庞大的体积和反应较慢的低频运行效果,对电力系统的发展造成相应的不良影响。而将电力电子变流技术应用到电力系统当中来,不仅可以使电力系统的工作效率大大提高,还可以减小机电设备的体积,并能提高机电设备的运行速度,使其实现高效率、高频化的运作。这些变化既能够实现电力设备的高效运作,也能够推动电力系统的全面发展。(四)促进在相关产业中的普及和信息化发展在电力电子变流技术的发展过程中,其逐渐满足了人们生产和生活的各种需要,也逐步被应用到人们的生产和生活当中的各个领域中,不仅促进了人们生产生活领域相关内容的开展,也在一些传统产业中实现了对这种技术的普及应用。与此同时,由于电力电子变流技术能够沟通机电设备与计算机之间的联系,其能够有效地将微电子技术运用到相关产业中,从而推动了相关产业和电力系统的信息化发展。

四、电力电子变流技术在电力系统中的应用

(一)在发电环节的应用

在电力系统的发展中,电力发电的方式也是多种多样的,既有传统的火力、水力发电,也有新兴的太阳能发电、风能发电和核能发电。由于能源总量十分有限,传统的发电方式不能够在可持续发展的基础上更好地满足人们的用电需求,人们对新兴发电方式的关注度也就越来越高。但新兴发电方式有其优越性的同时,也存在着一定不稳定。电力电子变流技术则能弥补新兴发电方式或受环境影响或受电力储存的影响而导致的发电和用电效果不佳的情况,使其得到高效运用。同时,变流技术还能够改善各种发电系统中的相关设备,以促进它们在发电过程中的有效运用,保证发电环节的正常运转。

(二)在输电环节的应用

电力系统的输电环节往往存在着电网运行不稳定等方面的问题,将能够执行相应的变流技术的电力电子器件应用到输电系统中,能够克制相应的电压不稳的问题,并实现电流形式的转换,使电网的运行状况更加稳定和完善。不管是在直流输电过程中还是在交流输电过程中,电力电子变流技术都充分发挥了其转换频率或者抗击谐波等一系列的重要作用,保证了电力输送的正常与稳定,完善了供电质量。

(三)在配电环节的应用

电力系统在进行配电操作的时候也要依靠对电力电子技术的应用。电力电子变流技术不仅能够用在配电系统的操作电源上,还能够应用到蓄电充电方面,既能保障了配电环节的电流转换,也能协助相应的电力储备,保证了配电工作有条不紊。与此同时,人们的日常生活用电也离不开对电力电子变流技术的应用,它既可以维护日常用电的稳定性,还能通过相应设备使家用电器节省用电量。

五、结语

变流技术范文篇2

1电力电子器件的一般特征

(1)处理电功率的能力大

(2)工作在开关状态

(3)需要由信息电子电路来控制

(4)需要安装散热器

2电力电子器件的分类

2.1按器件被控程度分类

按照器件控制信号的控制程度，电力电子器件可分为以下三类：

(1)不可控器件。这类器件一般为两端器件，一端是阳极，另一端是阴极。与电子电路中的二极管一样，具有单向导电性。其开关操作仅取决于其在主电路中施加在阳、阴极间的电压和流过它的电流，正向电压使其导通，负向电压使其关断，流过它的电流是单方向的。不可控器件不能用控制信号来控制电流的通断，因此不需要驱动电路。这类器件就是功率二极管(powerdiode)。

(2)半控型器件。这类器件是三端器件，除阳极和阴极外，还增加了一个控制门极。半控型器件也具有单向导电性，但开通不仅需在其阳、阴极间施加正向电压，而且还必须在门极和阴极间施加正向控制电压。门极和阴极间的控制电压仅控制其开通而不能控制其关断，器件的关断是由其在主电路中承受的电压和电流决定的。这类半控型器件是指晶闸管(thyris-tor)及其大部分派生器件。

(3)全控型器件。这类器件也是带有控制端的三端器件，其控制端不仅可以控制其开通，还能控制其关断。这类器件很多，包括门极关断晶闸管(gto)、功率晶体管(gtr)、功率场效应晶体管(功率mos-fet)、绝缘栅双极晶体管(igbt)。目前常用的是功率mosfet和igbt。

2.2按控制信号的性质分类

按照控制信号的性质，电力电子器件可分为以下两类：

(1)电流驱动型器件。驱动信号加在器件控制端和公共端之间，通过从控制端注入或抽出电流来实现器件的导通或者关断的控制，这类电力电子器件称为电流驱动型器件或称为电流控制型器件。

(2)电压驱动型器件。通过施加在控制端和公共端之间的电压信号来实现器件的导通或者关断的控制，这类电力电子器件称为电压驱动型器件或称为电压控制型器件。

2.3按参与导电的情况分类按照器件内部电子和空穴两种载流子参与导电的情况，电力电子器件可分为三类：

(1)由一种载流子参与导电的器件称为单极型器件；

(2)由电子和空穴两种载流子参与导电的器件称为双极型器件；

(3)由单极型器件和双极型器件集成混合而成的器件称为复合型器件。典型电力电子器件的分类和用途见表1。

3电力电子器件的发展历程

电力电子器件的发展，可分为以下四个阶段：

第一阶段是以整流管、晶闸管为代表的发展阶段。这一阶段的电力电子器件在低频、大功率变流领域中的应用占有优势，取代了早先的汞弧整流器。1947年美国著名的贝尔实验室发明了晶体管，功率二极管开始应用于电力领域，1956年贝尔实验室又发明了晶闸管，1957年美国通用电气公司开发出世界上第一只晶闸管器件，开创了传统的电力电子器件应用技术阶段，实现了弱电对强电的控制，在工业界引起了一场技术革命。晶闸管的迅速发展使得中大功率的各种变流装置和电动机传动系统得到了快速发展。但关断这些器件的控制电路存在体积大、效率低、可靠性差、工作频率低以及电网侧和负载上谐波严重等缺点。

第二阶段是20世纪70年代后期以gto、gtr和功率mosfet等全控型器件为代表的发展阶段。这一阶段的电力电子器件开关速度高于晶闸管，它们的应用使变流器的高频化得以实现。

第三阶段是20世纪80年代后期以igbt复合型器件为代表的发展阶段。igbt是功率mosfet和gtr的复合。功率mosfet的特点是驱动功率小、开关速度快；gtr的特点是通态压降小、载流能力大。igbt的优越性能使之成为电力电子器件应用技术的主导器件。

第四阶段是以pic、hvic等功率集成电路为代表的发展阶段。高速、全控型、大电流、集成化和多功能的电力电子器件先后问世，开创了现代电力电子集成器件的新阶段。这一阶段，所使用的电力电子器件是将全控型电力电子器件与驱动电路、控制电路、传感电路、保护电路、逻辑电路等集成在一起的高度智能化pic，它实现了器件与电路、强电与弱电、功率流与信息流的集成，成为机和电之间的智能化接口、机电一体化的基础单元。国内外电力电子器件的最新研制水平见表2。

4电力电子器件的应用与展望

电力电子器件的应用是电力电子技术的一部分。电力电子器件的应用技术称为变流技术，它包括用电力电子器件构成各种电力电子电路和对这些电路进行控制的技术，以及由这些电路构成电力电子装置和电力电子系统的技术。

4.1变流技术的分类

(1)ac/dc变换。把交流电压变换成固定或可调的直流电压称为整流。这类变换装置通常称为整流器。

(2)dc/ac变换。把直流电变换成频率固定或可调的交流电称为逆变。这类变换装置通常称为逆变器。按电源性质可分为电压型逆变和电流型逆变，按控制方式可分为方波逆变、pwm型逆变和谐振型(软开关)逆变，按换相性质可分为靠电网换相的有源逆变和自关断的无源逆变。

(3)ac/ac变换。把一种形式的交流电变换成频率、电压可调或固定的另一种形式的交流电，只对电压、电流或对电路的通断进行控制而不改变频率的称为电力控制，改变频率的称为变频控制。

(4)dc/dc变换。把固定的直流电压(或电流)变换成可调或恒定的另一种直流电压(或电流)，称为斩波。dc/dc变换广泛应用于计算机电源、各类仪器仪表、直流电动机调速及金属焊接等。谐振型软开关技术是dc/dc变换的发展方向，该技术可减小变换器体积、质量，提高可靠性，并有效解决开关损耗问题。

4.2电力电子器件的应用

近年来，由于电力电子变流技术的迅猛发展，已经成为其他工业技术发展的重要基础。电力电子器件不仅应用于电力系统，也广泛应用于工业、交通运输、通信系统、计算机系统、新能源系统；还应用于照明、空调等家用电器中，可概括为以下几个领域：

(1)电力系统。为了控制和改善供电质量，发电厂发出的交流电必须经过电力电子装置的处理后送到用户端，没有电力电子器件的应用，就没有电力系统的现代化。从技术层面来讲，电力市场的引入将产生对电力品质的改善装置，如不间断电源(ups)、静止无功补偿装置(svc)、静止无功发生器(svg)、动态电压恢复器(dvr)、电力有源滤波器(apf)、限流器、电力储能装置、微型燃气发电机(microcasturbo)等新需求；再生能源、环保发电技术等分散发电将需要交直流变流装置。

(2)新能源利用与环境保护。电力电子器件装置还用于太阳能发电、风力发电装置与电力系统的联网，以及太阳能发电与风力发电电能的改善。现代社会对环境造成了严重的污染，温室气体的排放引起了国际社会的关注。我国改革开放以来能源消费量急剧上升，二氧化碳排放量也有较大增加。我国十分重视再生能源的开发，2006年我国实施了《再生能源法》。光伏、风力、燃料电池等新能源发电技术推动电力电子技术的应用，并形成电力电子技术的巨大市场。(3)混合动力汽车。由于电力电子器件应用技术的迅速发展，交流电动机的调速性能可以和直流电动机相媲美。在工业电动机的控制中，交流调速、直流调速以及节能和软起动都是通过电力电子器件实现的，其驱动结构如图1所示。

(4)交通运输。铁道电气化、电力机车控制、磁悬浮列车的使用都离不开电力电子器件，高级汽车中许多电机的控制是靠变频或斩波实现的。电动汽车的电动机控制和蓄电池充电也是靠电力电子装置实现，飞机、船舶、电梯等都离不开电力电子装置。

(5)电源。不间断电源、电解电源、电镀电源、开关电源、微机及仪器仪表电源、航空电源、通信电源、交流电子稳压电源、脉冲功率电源、动力牵引及传动控制用电源都是靠变流技术实现的。

变流技术范文篇3

炼钢转炉氧枪电机目前多采用交流电动机，交流电源正常时由变频器供电，实现氧枪的下降、吹氧、提升的调速运行;交流电源事故停电时必须由另一套应急电源供电，紧急提升氧枪，防止发生设备事故。

根据某钢厂炼钢转炉的工艺要求，在交流事故停电时应急电源需要供电的负载为:

(1)氧枪电机1台，电压380v，容量55kw;

(2)氧枪抱闸电机1台，电压380v，容量0.33kw;

(3)转炉抱闸电机4台，电压380v，

容量0.45kw×4＝1.8kw;

(4)事故控制电源，电压380v，容量2.4kw;

(5)要求应急电源的备用时间为1小时。

应急电源的工作情况有以下2种情况:

当转炉正在炼钢吹氧时，交流电源突然停电，应急电源中的可变频逆变器应首先输出给氧枪电机使其处于堵转状态，同时应急电源中的工频逆变器输出事故控制电源，给氧枪抱闸电机供电，松开氧枪抱闸，然后紧急提升氧枪到最高位。因为炼钢时，转炉已经在零位，应急电源不需给转炉抱闸电机供电。

如转炉正在出钢时，交流电源突然停电，应急电源中的可变频逆变器应输出给转炉抱闸电机，松开转炉抱闸，转炉靠自重倾转回到零位。因为出钢时，氧枪已经在最高位，应急电源不需给氧枪电机供电。

2应急电源的配置

根据上述工艺要求，应急电源的配置应为:

(1)75kw可变频逆变器1台(考虑氧枪最大负载情况，过载能力150%，60s)

(2)3kva工频正弦波逆变器1台(按氧枪抱闸电机全压启动及交流接触器线圈最大吸合功率考虑)

(3)充电模块2台(输出电流按电池容量的10%计算)

(4)免维护铅酸蓄电池1组(电池容量按负载电流和后备时间计算)

3应急电源的原理设计和参数计算

3.1原理设计

因为在交流电源正常时，氧枪电机由一台变频器供电，控制电源、氧枪抱闸电机、转炉抱闸电机都是由交流电源供电，只有交流电源停电时，氧枪电机、控制电源、氧枪抱闸电机、转炉抱闸电机才由应急电源供电，所以应急电源设计成离线式。

氧枪电机变频器和应急电源的可变频逆变器分别通过两台输出交流接触器给氧枪电机供电，两台接触器由操作连锁系统控制，接触器线圈分别由交流电源和应急电源中的工频正弦波逆变器供电，交流电源正常时，氧枪电机由原控制系统控制工作，交流电源事故停电时在机旁箱操作事故氧枪提升按钮和事故松转炉抱闸按钮。氧枪提升到上极限自动停止，转炉倾转到零位停止。应急电源系统主回路及控制回路见图1。

3.2参数计算

(1)可变频逆变器技术参数

可变频逆变器采用西门子矢量型逆变器，其电气参数为:

输入:dc510v(-15%)~650v( 10%)

输出:0~3ac380

额定频率

输入:直流

输出:0~50hz

额定电流

输入:174a

输出:146a

过载电流:198a

过载时间:60s

(2)工频正弦波逆变器技术参数

直流输入电压:180~300v

直流输入电流:13.6a

交流旁路输入电压:380v±15%

交流旁路输入电流:4.5a

切换时间:≤5ms

交流输出电压:380v±3%

交流输出电流:3.6a

过载能力:120%1min;150s;200%1s

(3)逆变器容量核算

a)可变频逆变器容量核算

氧枪电机容量为55kw，额定电流约110a，考虑氧枪刮渣过负荷情况，电流1.5倍为165a＜198a(逆变器过载电流)，故逆变器容量能够满足。

b)工频正旋波逆变器容量核算

该逆变器负载是氧枪抱闸电机(直接启动)和控制电源，氧枪抱闸电机容量为0.33kw,额定电流约0.66a，直接启动电流按8倍计算为5.28a，逆变器额定输出电流为3.6a,过载1.5倍电流为5.4a＞5.28a。

控制电源的负载为氧枪电机、氧枪抱闸电机、转炉抱闸电机输入接触器线圈，因为他们不是同时工作，所以可以按最大线圈的吸合功率考虑，氧枪电机输入接触器为250a，线圈吸合功率为1430w，电流为1430w/220v＝6.5a，吸合时间0.5s;而逆变器过载能力:200%1s，既容许电流为3.6×2＝7.2a＞6.5a。

因为氧枪抱闸电机启动和接触器操作不是同时进行的，所以可以按最大负载考虑，由以上计算可以看出逆变器容量可以满足。

(4)电池容量和串联只数的计算

a)电池容量计算

电池组是当交流事故停电时，作为2台逆变器的输入电源为负载提供能量，电池组的容量由逆变器输出的最大负载电流和持续时间决定。

由西门子逆变器技术参数可知:额定交流输出电流为146a时，直流输入电流为174a，那麽氧枪电机工作在额定电流110a时，直流输入电流为110a×174a/146a＝131a。

由工频正弦波逆变器技术参数可知:在额定情况下，逆变器直流输入电流为13.6a。因此2台逆变器总的直流输入电流为144.6a。既电池组需要提供的最大持续电流为144.6a，而持续时间为60min。根据这两个数据就可以计算电池组的容量。

按恒流放电计算电池组容量，已知条件为:

●单只电池额定电压:12v

●单只电池放电后的截止电压:10.8v

●恒流放电电流:144.6a

●放电持续时间:1h

●放电容量为144.6a×1.0h＝144.6ah

从图4电池放电曲线可以得出1h对应12×j20曲线，再由图5电池容量曲线可以得出容量60%;设所求电池容量为c，按下面公式计算:

60%×144.6=100%×c

c=100×144.6/60=241ah故选240ah电池。

b)电池串联只数计算

串联只数n取决于逆变器输入直流电压的最大和最小允许值。不间断电源在正常运行时，系统处于浮充电状态，电池只数应为:

n=ue/6uf(12v/单只电池)

式中:n为蓄电池组串联只数

ue逆变器输入或变频器中间直流回路额定电压

uf单体电池的浮充电电压

以12v/单只电池为例，单体电池的浮充电压uf=2.25v,单只电池的浮充电压uf=13.5v。

西门子逆变器的输入电压为:

ue=510～650v±10%,即ue(min)=510v﹡

650v和715v是逆变器能正常工作的电压上限和下限值，取平均值:ue=(459v 715v)/2=587v。

则n=ue/6uf=587v/6×2.25v=43.48只。取n=42只。

浮充电时,电池组端电压ud=42×2.25v×6=567v。电压在设备允许范围内。

3.3应急电源的设备组成和原理框图

应急电源的原理框图见图2。应急电源的组成:

(1)断路器:1qf:交流输入断路器;2qf:工频逆变器输入断路器;3qf:工频逆变器输出断路器;qs:可变频逆变器输入开关;

(2)接触器:1km:交流输入接触器;2km、4km:可变频逆变器输出接触器;3km:变频器输出接触器(用户设备);5km:转炉抱闸电机输入接触器(用户设备);

(3)tr:隔离变压器;

(4)cm1、cm2:高频开关充电模块;

(5)dc1、dc2:免维护铅酸蓄电池组;

(6)1nb:可变频逆变器;

(7)2nb:工频逆变器;

(8)vf:变频器(用户设备)。

4可变频应急电源的工作状态

4.1交流电源正常时的运行

当交流电源正常供电时，充电模块对电池组进行浮充电，同时2nb逆变器由交流供电旁路输出(注:2nb输入电源以交流优先)，为控制电源供电;1nb逆变器处于热备待启动状态，电机由用户变频器供电，见图3。

4.2交流电源断电时的运行

当交流电源断电时，1km接触器断开，充电模块停止工作;2nb逆变器输入电源由交流切换到电池组供电，保证外部控制电源不间断;同时外部连锁系统停电启动信号(用户提供)启动1nb逆变器，输出接触器3km断开，2km接通，用户电机由1nb供电。此时1nb，2nb的运行是靠电池组放电来维持的，电池组对逆变器提供一个稳定的直流电压，因时不会因交流电源断电而影响负载工作，见图4。

4.3交流电源恢复时的运行

在交流电源恢复正常时，应急电源可不需人工操作便可自动重新启动，充电模块开始对电池组补充充电，这时电源恢复到正常运行状态，等待下次使用。

5结束语

可变频应急电源是专门用于电动机负载的输出电压和输出频率可变的交流不间断电源，和传统的ups或工频应急电源相比，可以大大减少电源的设计容量，过载能力强、可靠性高。和传统的柴油发电机相比，启动时间快，无噪音、无污染，维护简单，可无人值守自动操作，可计算机监控。是一种值得推广的新型工业电源。

参考文献

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[5]免维护变频型交流不停电电源童林毅张奇张立阳(实用新型专利zl99215007.8).

变流技术范文篇4

1.1装设避雷器保护,防止雷击过电压：配变的防雷保护，采用装设无间隙金属氧化物避雷器作为过电压保护，以防止由高低压线路侵入的高压雷电波所引起的变压器内部绝缘击穿，造成短路，杜绝发生雷击破坏事故。采用避雷器保护配变时，一是要通过正常渠道采购合格产品，安装投运前经过严格的试验达到运行要求再投运；二是对运行中的设备定期进行预防性试验，对于泄漏电流值超过标准值的不合格产品及时加以更换；三是定期进行变压器接地电阻检测，对100kva及以上的配电变压器要求接地电阻必须在4ω以内，对100kva以下的配电变压器，要求接地电阻必须在10ω以内。如果测试值不在规定范围内，应采取延伸接地线，增加接地体及物理、化学等措施使其达到规定值，每年的4月份和7月份进行两次接地电阻的复测，防止焊接点脱焊、环境及其它因素导致接地电阻超标。如果变压器接地电阻超标，雷击时雷电流不能流入大地，反而通过接地线将雷电压加在配电变压器低压侧再反向升压为高电压，将配变烧毁；四是安装位置选择应适当，高压避雷器安装在靠配变高压套管最近的引线处，尽量减小雷电直接侵入配变的机会，低压避雷器装在靠配变最近的低压套管处，以保证雷电波侵入配变前的正确动作，按电气设备安装规范标准要求安装，防止盲目安装而失去保护的意义。

1.2装设速断、过电流保护，保证有选择性地切除故障线路：配变的短路保护和过载保护由装设于配变高压侧的熔断器和低压侧的漏电总保护器（该装置有漏电保护和配变低压过电流保护）来实现。为了有效地保护配变，必须正确选择熔断器的熔体(熔丝、熔片等)及低压过电流保护定值。高压侧熔丝的选择，应能保证在变压器内部或外部套管处发生短路时被熔断。熔丝选择原则：①容量在100kva及以下的配变，高压熔丝按2～2.5倍额定电流选择；②容量在100kva以上的配变，高压熔丝按1.5～2倍额定电流选择。低压侧漏电总保护器过流动作值取配变低压侧额定值的1.3倍，配变低压各分支线路过流保护定值不应大于总保护的过流动作值，其值应小于配变低压侧额定电流，一般按导线最大载流量选择过流值，保证在各出线回路发生短路或输出负载过大，引起配变过负荷时能及时动作，切除负载和故障线路，实现保护配变的目的。同时满足各级保护的选择性要求。低压分支回路短路故障时，分支回路动作，漏电总保护器过流保护不动作，低压侧总回路故障或短路时，低压侧漏电总保护器过流保护动作，高压侧熔体不应熔断；变压器内部故障短路时，高压侧熔体熔断，上一级变电站高压线路保护装置不应动作跳闸，保证配电网保护装置正确分级动作。配变高压侧熔体保护材料一定要按标准配备，坚决杜绝用铜、铝等金属导体替代熔断器熔体。

2日常运行管理方面

2.1加强日常巡视、维护和定期测试：①进行日常维护保养，及时清扫和擦除配变油污和高低压套管上的尘埃，以防气候潮湿或阴雨时污闪放电，造成套管相间短路，高压熔断器熔断，配变不能正常运行；②及时观察配变的油位和油色，定期检测油温，特别是负荷变化大、温差大、气候恶劣的天气应增加巡视次数，对油浸式的配电变压器运行中的顶层油温不得高于95℃，温升不得超过55℃，为防止绕组和油的劣化过速，顶层油的温升不宜经常超过45℃；③摇测配变的绝缘电阻，检查各引线是否牢固，特别要注意的是低压出线连接处接触是否良好、温度是否异常；④加强用电负荷的测量，在用电高峰期，加强对每台配变的负荷测量，必要时增加测量次数，对三相电流不平衡的配电变压器及时进行调整，防止中性线电流过大烧断引线，造成用户设备损坏，配变受损。联接组别为yyn0的配变，三相负荷应尽量平衡，不得仅用一相或两相供电，中性线电流不应超过低压侧额定电流的25%，力求使配变不超载、不偏载运行；

2.2防止外力破坏：①合理选择配变的安装地点，配变安装既要满足用户电压的要求，又要尽量避免将其安装在荒山野岭，易被雷击，也不能安装在远离居民区的地方，以防不法分子偷盗。安装位置太偏僻也不利于运行人员的定期维护，不便于工作人员的管理；②避免在配电变压器上安装低压计量箱，因长时间运行，计量箱玻璃损坏或配变低压桩头损坏不能及时进行更换，致使因雨水等原因烧坏电能表引起配变受损；③不允许私自调节分接开关，以防分接开关调节不到位发生相间短路致使烧坏配电变压器；④在配变高低压端加装绝缘罩，防止自然灾害和外物破坏，在道路狭窄的小区和动物出入频繁的森林区加装高低压绝缘罩，防止配电变压器接线桩上掉东西使低压短路而烧毁配变；⑤定期巡视线路，砍伐线路通道，防止树枝碰在导线上引起低压短路烧坏配电变压器的事故。

3小结

综上所述：要使配电变压器保持长期安全可靠运行，除加强提高保护配置技术水平之外，在日常的运行管理方面同样也十分重要。作为配变运行管理人员，一定要做到勤检查、勤维护、勤测量，及时发现问题及时处理，采取各种措施来加强配电变压器的保护，防止出现故障或事故，以保证配电网安全、稳定、可靠运行。

变流技术范文篇5

关键词:电能质量;不平衡负载;三相逆变器;动态特性

电力系统主要由两部分组成:一部分是对称电路，另外一部分是不对称电路。普通的对称三相交流电指的是系统会产生三相幅值相等，相位互差120°的三相正弦交流波形。但是电力系统在实际运行过程中，因为各种原因，例如电线杆倒塌、线路断路等，都会造成系统输出的三相交流电不再对称，整个系统的所有过程，例如电力发电、输送电能、分配电能等，都会受到严重的影响，形成严重的后果［1］。普通的三相电路会产生不对称三相交流电的原因主要包括两个方面:第一种情况，系统所给定的三相电源本身就是不对称的。这种情况指的是电力系统中的a，b，c各相电动势处于不对称状态，此时，无论系统承接的三相负载阻抗值相等或者不相等，此时产生的电压波形都是不对称的三相正弦波。第二种情况，电力系统所连接的三相负载处于不对称状态。这种情况主要是由以下原因造成的［2－4］:第一，三相负载的阻抗值不相等。第二，电力系统处于比较恶劣的环境(整个线路产生短路或者断路等故障)下，造成三相负载不再相等。三相负载处于不平衡状态时，电力系统就会形成负序以及零序分量。此时，如果三相电源的阻抗值恒等于零，电力系统的功能就不会受到影响。然而，电力系统中的电源内部都会存在实际的电抗，必定会引起输出电压不再对称。三相电压处于不平衡状态体现在:1)a，b，c三相电压的幅值不相等;2)三者的相位不再对称，产生了一定的偏移;3)上述两种情况都存在。电力网络在实际运行中，经常会出现三相负载处于不平衡的情况，有时甚至会产生非线性负载。普通的三相电压型逆变器产生的三相电压耦合十分紧密，所以，没有办法产生对称的三相交流波形，如果需要解决非线性负载的问题，必须将高次谐波产生的严重影响考虑其中。为了解决这些问题，查阅大量资料，尊龙凯时最新地址的解决方案是改变普通逆变器的拓扑结构，主要包括以下几种。

1带分裂电容的三相逆变器拓扑结构

带分裂电容的三相逆变器拓扑结构见图1.这个逆变器的结构特点是:中间包含两个串联在一起的电容，电源udc与两个电容行成的电路进行并联，在两个串联的电容之间有一条连接线，这样的结构使得带分裂电容的三相逆变器能够进行三相四线输出。由于带分裂电容的三相逆变器在结构上相当于将3个相同的半桥电路相互串联，因此，当它连接三相不对称负载时仍然能够产生对称的三相电压波形［5］。这个逆变器的优点主要是:第一，这个逆变器的拓扑结构相对比较简单;第二，这个逆变器中包含比较少的电子元器件。由于在两个相互串联的电容之间引出了一根连接线，相当于第四条连接线，系统中产生的中性电流就会从第四条连接线中通过，这就要求电力系统中电容的数值必须准确，才能确保系统产生更高的电能质量，电容器的存在相应地会增加整个逆变器的体积。这个逆变器也存在一定的缺点，通过计算可以得到，它对直流母线电压的使用率是比较低的，基本上只能达到50%的利用率，因此，这个拓扑结构基本上被应用在中型或者小型功率的设备中。

2带nft的三相逆变器拓扑结构带

nft的三相逆变器拓扑结构见图2。这个逆变器的结构特点为:与普通三相电压型逆变器进行对比，这个逆变器在三相滤波电容的后面多了一个结构nft，nft是中点行成变压器的简称。带nft的三相逆变器具备连接三相不平衡负载和非线性负载的能力，原因在于如果系统中产生中性电流，nft结构中的三个电感行成了一个完整的星形回路，中性电流就会在这个星形回路中不断流动，导致中性电流不会对其他电路产生影响，即其他电路中流过的中性电流相当于零。但是，带nft的三相逆变器也存在一定的缺点:随着电力系统所输出三相电压波形不平衡度的数值变大，nft的体积随之慢慢变大，当然，其重量也就随之增大。同时，为了提高整个逆变器的工作效率和电能输出质量，就会使得nft中变压器绕组以特别复杂的方式缠绕在一起，增加了其与外部电路连接的复杂程度［6］。这个逆变器由于自身的拓扑结构变得复杂，使得其消耗的电能也会增加，因此，整个系统输出的电能效率就会有所下降。

3带d/yn变压器的三相逆变器拓扑结构带

d/yn变压器的三相逆变器拓扑结构见图3。图3带d/yn变压器的三相逆变器udcbacsapsbpscpiciaibllliciaibabc三相负载cgscnsbnsanpnn这个逆变器的特点在于:与普通三相电压型逆变器相比，这个逆变器是在输出端的后面连接逆变器，最后连接所需要的负载，其中变压器的联结方式主要是三角形/星形连接，星形接法可以有中性线，也可以不连接中性线。如果所连接的负载处于不平衡的状态时，此种拓扑结构的优点是在中性线中会有电流通过，因为变压器左侧的结构采用三角形联结，所产生的中性电流就会在三角形中不断的往复循环，最终所产生的不平衡电流和不平衡电压就会被减小一部分，形成较好的输出波形。但是这个结构也存在一定的缺点，由于这个逆变器中明显地添加了一部分结构，就是由一次侧为三角形，二次侧为星形而组成的变压器结构，这种情况就会造成这个逆变器无论从体积还是重量方面都会明显增加。同时，逆变器由于自身结构的影响也会产生一定值的漏电电抗，因此，当这个逆变器所接的负载处于不平衡的状态时，最终所输出的三相电压有可能也会处于不对称的状态［7－8］。

4组合式三相逆变器的拓扑结构

组合式三相逆变器的拓扑结构如图4所示。从图4能够得到，此拓扑结构的特点是左侧三个完全相同的单相的逆变器，它们通过lc电路的耦合，最终形成了一个新的组合式三相逆变器。基于这个三相逆变器的结构特点，它的优点是左侧三个单相逆变器之间是独立的，因此，可以考虑将a相电路通过第一个逆变器进行控制，b相电路通过第二个逆变器进行控制，c相电路通过第三个逆变器进行控制。如果电路中所接的负载呈现不平衡的状态，这种拓扑结构可以起到良好的效果，使所产生的电压波形尽可能呈现三相对称的状态。当所使用的电器属于大功率电器时，大部分都会应用这种拓扑结构。但是这个组合式三相逆变器也有它的缺陷，在这个拓扑结构中，明显可以看出其中包括了12个开关，相比其他逆变器而言，它的数量明显偏多，导致这个逆变器自身的体积也会相应增加，因此，在真正应用的阶段，性价比较低。

5三相四桥臂逆变器的拓扑结构

三相四桥臂逆变器的拓扑结构主要呈现形式如图5，图6所示。将图5，图6进行对比，就可以发现图6是在图5的基础上添加了一个电感ln，它的作用主要是滤除杂波。其他部分都是相同的，因此，将两种拓扑结构统一进行介绍。将它们与普通的三相电压型逆变器进行比较，可以发现，普通的三相电压型逆变器仅仅包含三个相同的桥臂，而这两个拓扑结构在原有桥臂的基础上增加了一个桥臂，形成了4个桥臂，构成了三相四线制输出方式，使其具备解决由于不平衡负载产生的三相不对称输出电压的能力。从它本身的结构能够看出，在第四个桥臂之间引出了一条中性线，中线和第四桥臂的交叉点被称为中性点，通过中性点的电压值大小主要是由第四个桥臂决定的。普通的三相三桥臂逆变器仅仅包含2个自由度，而三相四桥臂逆变器却拥有3个自由度。如果采用这个结构进行控制，需要把第1，2，3个桥臂进行解耦，这种情况下就可以对a，b，c三相电压进行分别控制，即使该拓扑结构所接的负载处于不平衡状态，甚至非线性状态，该逆变器依然能良好的解决这个问题，产生三相对称输出波形。三相四桥臂逆变器具备很多优点:1)相比其他的逆变器结构，它的拓扑结构比较简单，不需要增加其他的装置，体积和重量比较小;2)这种拓扑结构的电压利用率比较高;3)实际应用时，它的性价比较高。

6结语

当系统中所接的三相负载相等时，即负载处于三相平衡状态时，普通的三相电压型逆变器就可以满足需求，能够输出三相对称的输出波形，a，b，c三相电压之间角度相差120°，它们的幅值也是相等的。但是当电力系统由于电杆倒塌、短路、开路等故障时，通过逆变器产生的波形就会出现很大的偏负，不符合电力设备的需求，因此就要对这种现象进行解决。文中所提出的6种拓扑结构可以不同程度的解决这个问题，同时也对各自的优缺点进行了阐述。近年来，采用三相四桥臂逆变器拓扑结构解决这类问题比较多，因为此结构本身具备三相四线制输出，不但能解决不平衡负载的问题，还能一定程度上解决非线性负载的问题。当然，其他拓扑结构也都被应用到不同场合，大家可以根据自己的需求进行解决，使电力系统能够达到更高的利用率，造福万民。

参考文献:

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［2］肖丽平，吕超，田紫君．统一电能质量调节器的结构及控制策略综述［j］．智慧电力，2021，49(12):1－10．

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［4］刘德华．配电网三相不平衡治理装置对比分析［j］．大众用电，2021，36(11):32－33．

［5］邱梓霖．三相不平衡对配电网的影响分析［j］．大众用电，2021，36(10):27－28．

［6］孙国文，赵徐成，刘章龙．基于组合式拓扑的三相逆变电路设计与仿真［j］．装备制造技术，2017(16):194－196．

［7］吴斌，杨旭红．基于改进遗传pi和重复控制的三相逆变器并网研究［j］．电力科学与技术学报，2021，36(6):151－156．

变流技术范文篇6

关键词：免维护蓄电池运行维护

1引言

变电所的直流系统是继电保护、自动装置和断路器正确动作的基本保证，其稳定运行对防止系统破坏性事故扩大和设备严重损坏至为重要。

随着远动技术和通信技术的发展，牡丹江电业局110kv及以下变电所逐渐改造成无人值班变电所，成立了集控站，对所辖各所进行集中监控及运行维护，各所现场不再保留运行值班人员，这就对蓄电池及充电设备的安全稳定运行提出了更高的要求。

以前，应用较为普遍的有镉镍蓄电池和铅酸蓄电池两种，充电设备采用可控硅整流装置，但这两种蓄电池存在维护工作量大，且复杂等现象，不利于集控站的安全运行。而采用可控硅相控技术的充电设备，在纹波、体积、效率等方面不尽入意，监控系统也不完善，采用主从备份行方式，集控站使用起来不方便，达不到电力系统新的技术标准。另外，由于充电设备与蓄电池并联运行，纹波系数较大，会出现蓄电池脉动充电放电现象，影响蓄电池使用寿命。

针对以上情况牡丹江电业局于1998年相继更换了一些变电所的直流设备，采用免维护铅酸蓄电池代替镉镍蓄电池，充电设备也逐步采用高频充电装置。免维护铅酸蓄电池具有体积小、重量轻、放电性能高、维护量小等特点，解决了集控站运行维护的需要。

2高频开关电源特点

2.1高可靠性

采用开关电源特有的模块化设计，n 1热备份，大大提高了可靠性。系统采用国际90年代的最新技术，所用igbt器件的耐压水平，电流容量已完全能满足现代电源要求；具有自主均流技术，模块间输出电流最大不平衡度小于±3%。体积小，重量轻，效率高，输出的纹波极小，有利于延长电池寿命。系统采用模块叠加形式，维护方便。

2.2高智能化

现代电力电子技术与计算机技术相结合，可实现对电源系统的遥测、遥控、遥信、遥调，满足变电所综合自动化要求实现无人值守。配合使用的监控模块采用大屏幂，液晶汉字显示，声光告警。具有方便易于操作的优点，可通过监控模块进行充电模块参数设置，开关机控制。蓄电池自动管理及保护，实现自动监测蓄电池的端电压，充放电电流，并控制蓄电池的均充和浮充；可按不同型号及种类的蓄电池设置不同的典型充电曲线进行。

3牡丹江电业局免维护蓄电池及充电设备

3.1武汉电力仪表厂生产

110kv西郊变、东京城变及渤海变蓄电池及充电设备于98年投入运行，充电柜型号gzd33—100/220。电池型号ups12—300，容量100ah，个数19支，单瓶电压12v，单瓶正常浮充电压13.5—13.8v，均充14.4—14.8v。

蓄电池自动运行过程曲线如下：

3.2哈尔滨九洲电力设备制造有限公司生产

110kv江南变、西山变、碾变、东郊变、桦林变直流系统于2000年安装投入运行，采用高频开关技术，充电柜型号gzdw111a—200ah/220v，蓄电池型号gfm-200z，容量200ah，个数108支，单瓶电压2v，单瓶正常浮充电压2.22~2.24v。原理框图如下：

各所直流图如下：

3.3烟台东方电子生产

110kv北郊、中心变直流系统于2001年安装投入运行，采用高频开关技术，型号为df0210a型高频开关直流操作电源系统，蓄电池型号gfm-110z，容量110ah，个数108支，单瓶电压2v，单瓶正常浮充电压2.22~2.24v，哈尔滨光宇制造。

35kv铁岭变、镜泊湖变于2000年安装投入运行，采用烟台东方电子df0210—220/30直流操作电源系统（可控硅整流型），蓄电池ups型，容量100ah，个数19支，其它参数同西郊变蓄电池。

4免维护蓄电池及充电设备的事故分析

牡丹江电业局的各种免维护蓄电池和充电设备，在实际运行中，因为免维护蓄电池不同于以往我们使用的铅酸和镉镍蓄电池，虽然具有日常维护量少，不用补液等优点，但是这不等于日常不用进行维护及运行监视。在实际运行中我们在方面有过深刻的教训。

另外，高频整流电源系统，运行也不同于以往的硅整流直流充电设备，其高度智能化，采用现代的高频整流技术，结合微机技术，这就对我们检修和运行人员提出了更高的要求。不掌握其特点和运行要求势必会造成不必要的损失。

4.1西郊变蓄电池长期欠充

西郊变2001年4月21日，10kv西联乙线送电，当操作到西联乙线开关合闸时，开关合不上闸跳跃，各回路红、绿灯闪烁，直流蓄电池组电压降低至140v左右，现场检查发现蓄电池容量下降，容量严重不足，不能满足合闸要求。

经过检修工区和运行工区有关人员现场分析判断，充电机对蓄电池组输出电压为230伏左右，而蓄电池铭牌上要求正常浮充状态电压应为（13.5~13.8）*19=256.5~262.2v伏左右，相差近26.5v蓄电池长期处于欠充状态，容量严重下降，才发生上述现象。现场手动将充电机投在均充位置电压在260v左右，进行均衡充电1个小时后，合闸成功。

事后通过检修和运行部门的共同检查，当时蓄电池组电压为235伏，与充电机输出电压相同，测量单瓶电压大部分为12v左右，个别蓄电池为11v左右。查看蓄电池上名牌要求单瓶浮充电压应为13.5~13.8v，而按浮充机工作电压235v根本不能满足蓄电池的浮充要求，蓄电池长期处于欠充状态，容量不能满足要求，因为当时蓄电池电压不能达到要求，所以不能进行放电核对其容量，采取以下措施：

调高充电机的浮充、均充、强充电压，使之达到浮充电压：13.6*19=258.6伏；均充电压：14.6*19=277.4伏；强充电压：280.5伏。

打开充电屏前面板，按图纸找到调节均充、浮充、强充的电位器，首先调节浮充电压，将充电机把手切到均充位置，调节电位器，同时用表测量蓄电池端电压，调节到258.6v；然后依次调节均充、强充电压到相应值。

对蓄电池组进行6个小时的均充，蓄电池组电压为277.4伏。六个小时均充之后，恢复浮充状态进行浮充电运行，蓄电池组电压应为258.6伏

一个月后，蓄电池单瓶电压达到13.5伏以上后进行一次核对性充放电，检查蓄电池的容量和硫化程度。

运行人员要经常测试蓄电池组及单瓶电压，使每个蓄电池单瓶电压达到13.5伏以上。

核对后根据情况，对蓄电池采取补救措施；

一个月后检修、运行人员对西郊变蓄电池进行了核对性检查。

根据表1可以看出个别蓄电池单瓶电压下降较快，而且随着放电时间的延长，单瓶电压落后的蓄电池个数也在增加，因此在放电一小时后停止放电，转入充电状态。

通过这次检查发现，西郊变蓄电池容量明显不足，按要求以0.1c（10a）电流对蓄电池放电，三小时内蓄电池单瓶电压不应低于12v，而这次只经过一小时就有7只蓄电池单瓶电压低于12v，最低的17#电池为7.9v。调高蓄电池组充电电压，经过一个多月的浮充充电，对蓄电池的活化作用不明显，个别蓄电池已经硫化严重。

经过了解，西郊变蓄电池于1998年12月初安装时，当时没有厂家人员参与，安装人员不了解免维护蓄电池的使用要求，没有认真核对设备运行参数是否满足安全运行的要求，对运行人员也没有正确交代蓄电池组及充电机的运行维护情况，使蓄电池长期在欠充状态下运行，造成蓄电池的硫化。

生产厂家在设备出厂时，对充电机输出的浮充电压、均充电压及强充电压设定值较低，远不能达到蓄电池组的运行要求，造成蓄电池组长期欠充电。安装后两年内检修人员没有对蓄电池进行过核对性充放电，不知道电池的运行情况是否良好，对蓄电池长期欠充情况不了解。错误的以为，免维护蓄电池池就不用维护管理了。

运行人员没有充分了解蓄电池及充电设备的性能，没有对蓄电池的运行状况进行正确的监测，盲目认为免维护蓄电池不用正常测试维护。以上多方面原因使西郊变蓄电池从安装到发现问题，将近两年半的时间没有人员维护监测，造成蓄电池硫化。

东京城、渤海变蓄电池组及充电机均同西郊变为一个厂家生产，吸取以上教训，对这两个所的设备也进行了一次检查。检查发现东京城变蓄电池组及充电机运行状况良好，浮充电压、蓄电池组电压、单瓶电压均满足要求，没有发现问题。渤海变充电设备设置电压也偏低，没有达到蓄电池技术要求，因为所内直流负荷较小，对蓄电池的影响不大，蓄电池的单瓶电压基本复合要求，当时采取措施与西郊变相同。

4.2gzdw111a直流系统蓄电池浮充电流抖动问题

充电柜型号gzdw111a—200ah/220v，哈尔滨九洲生产，采用高频整流模块作为直流蓄电池充电电源。

刚投运时，发现蓄电池电流表经常发生抖动现象，经实际测量，发现整流输出模块输出电流不稳定。经分析发现此套设备有三个高频模块同时运行，每个模块额定输出最大电流10a，都投入时能输出30a电流，可以满足对蓄电池进行主充和均充的要求。可是当正常负荷很小时，如正常运行蓄电池浮充电流大约为0.03~0.04a，而直流负荷又不大时，江南变正常负荷电流为2.8a左右，其他各所在3—5a左右，三个模块同时运行运行，每个输出电流还不到1a，这就造成三个模块进行均流控制的困难，使模块输出电流的不稳定，蓄电池充电电流发生抖动，这种现象要是长期下去那么对蓄电池的使用寿命将有很大的影响。

根据以上分析，采取以下措施，将三个模块停用一个，平时只是有两个模块运行，另一个备用，那么运行的模块每个输出电流就达到大约2a，模块输出电流趋于稳定，保证了蓄电池的安全运行。

对于江南变，因为负荷电流太小，停用一个模块后，还是出现电流抖动现象，我们采取在直流负荷回路增加阻性负载的办法来解决。利用闲置的控制回路负荷开关，在屏内接一个500欧姆的电阻，人为增大直流负荷，提高模块的输出电流，也解决了浮充电流抖动的问题。在这里需要注意的是电阻发热，容易烤坏临近的设备和接线，我们就做了一个固定支架，将电阻固定在屏内空间大的位置，这样就避免了影响其他运行设备的问题。采取以上办法，在没有出现此类问题。

4.3东郊变gzdw111a直流系统电压异常告警

2000年11月，东郊变直流屏告警，现场检查发现，电压异常告警，合闸母线电压达到280v左右，此时工作的两块模块的输出电压也异常升高到280v左右，监控单元的故障灯报警，封闭式蓄电池内能够听见“丝丝”的过充电气泡声。

立即停用充电模块，用蓄电池带所内直流负荷，停用监控模块，此时，直流母线电压恢复正常。首先采取以下措施，断开充电屏的交流电源，使充电设备断电。过几分钟后，给上交流电，投入监控模块和充电模块，故障依旧。初步判断是由于监控模块内部故障引起的电压异常。此时，停用故障的监控、充电模块，将系统内备用模块投入运行。备用模块直接接在直流控制母线上，给控制母线供电，带常规所内直流负荷，开关合闸电流由蓄电池供给。之后经生产厂家来人检查发现，故障出现在监控模块内，有一个监控芯片损坏，造成输出模块电压异常升高，更换芯片后故障消除。

这里要说明，此套设备出现故障时，遇到故障处理不了时，应及时投入备用模块带出直流负荷，保证蓄电池不能过放电。还应联系厂家尽快来人处理。

4.4结论

以上是我们在几年运行中遇到的典型问题，由此我们可以看出，免维护蓄电池不能认为是投入运行后就不需要人员来维护，只是相对其它蓄电池不需要加水，减少了维护量。运行中还是需要监视其运行状态的。而充电设备由相控设备逐渐发展到高频电源设备，在实时监测和智能化管理功能上有了很大的进步，但也存在不利于现场人员维修的问题。

5免维护蓄电池和高频充电设备的运行维护

免维护铅酸蓄电池为连续浮充电应用设计的，也可用于循环充放电使用。充电方法必须采用限流—恒压方法进行。蓄电池在恒压充电时电流逐渐减少，并最终趋于稳定，如果降至0.01c10以下，并保持3—5小时基本不变时这表明电池已基本充饱，可以转浮充运行。充电机均可以根据根据事先设定好的运行参数，自动完成蓄电池的恒流充电、恒压充电和浮充电过程。

充电设备的参数，根据所配蓄电池的参数进行调整正确，一定要保证浮充电压、均充电压在合格范围内，保证蓄电池正常浮充电运行，不至于造成过充、过放电。参数设定好后，如无特殊需要，不要随意更改。

蓄电池可以在-20c— 50℃内使用。有效的工作温度5—35℃，如果要获得最佳的使用寿命应在15—25℃环境下使用。

蓄电池在运输、储存和安装过程中若时间很长会失去一定容量。如果不需校核容量，当电池开路端电压≥2.13v时可以直接投入浮充运行，但开路端电压<2.13v时应先进行均衡充电，然后投入浮充运行。（额定电压12v蓄电池，端电压为12.8v）

为保证电池有足够的容量，每年要进行一次容量恢复试验，让电池内的活化物质活化，恢复电池的容量。其主要方法是将电池组脱离充电机，在电池组两端加上可调负载，使电池组的放电电流为额定容量的0.1倍，每半小时记录一次电池电压，直到电池电压下降到1.8v／只(对于2v／只的单体电池)或10.8v／只(对于12v／只的单体电池)后停止放电，并记录时间。静置2小时后，再用同样大小的电流对蓄电池进行恒流充电，使电池电压上升到2.35v／只或14.1v／只，保护该电压对电池进行8小时的均衡充电后将恒压充电电压改为2.25v／只或13.5v／只，进行浮充充电。上述方法，可以放出蓄电池容量的80%，由于考虑到安全运行，也可以放出蓄电池容量的30~50%左右，这需要查蓄电池的放电曲线来进行。

每月应测一次电池单体电压及终端电压，检查充电设备运行参数是否在合格范围之内，有无故障告警信号。检查一下外观有无异常变形和发热。浮充总电压应达到蓄电池要求，并保持在1%之内。

不要单独增加或减少电池组中几个单体电池负荷，这将造成单体电池容量的不平衡和充电的不均一性，降低电池寿命。如在整组电池抽出一部分做其它电源，或充电不在一起，放电时叠加一起。

正常浮充运行是不需要均衡充电，如发现出现以下情况应进行均衡充电：

1正常浮充时，蓄电池单体电压偏差超过0.1v。

2个别单体电池电压低于2.18v或13.4v。

3长期达不到浮充要求，每半年进行一次。

4放电后24小时之内未及时充电。

5长期小电流深度放电。

6过流放电（电流大于规定20%）和过量放电（超过额定容量10%应立即进行均衡充）。

7蓄电池因单只容量不够需更换时，只能一次性全部更换，不能仅把性能指标不够的蓄电池单独更换下来，否则会因蓄电池的内阻不平衡而影响整组电池的发挥，缩短整组电池的使用寿命。

8高频电源系统，采用模块化设计，当出现故障时，可以立即投入备用模块，恢复直流供电，保证蓄电池不能过放电。

6结论

经过几年的实际运行，我们逐渐摸索出免维护蓄电池及充电设备运行使用维护的一些经验，对出现的问题能够进行处理和解决，保证了直流设备的安全运行。同时根据实际取得的经验修编了蓄电池运行使用规定，完善到运行规程中去，使运行、检修人员便于监护、维护蓄电池。现在我局各变电所的直流设备运行很稳定。

参考文献：

变流技术范文篇7

创一流是电力企业改革与发展，建立现代企业制度的需要；是与国际先进管理水平接轨以及提高经济效益，促进企业自身发展的需要；是企业安全、生产、经营、管理按照一流标准的创建活动。在城网改造中，如何坚持和达到创一流标准，实现安全生产，供电可靠性、线损率等指标，我们坚持以下做法取得了一些成果和经验：

1明确城网改造的工作目标

城网改造的目的就是为了达到创一流标准。创一流工作涉及到我们企业运营的诸多方面，城网改造就是这整体工作的一部分，城网改造的目标要服从于创一流的工作目标。创一流企业不是一个空洞的口号，要实实在在地做一些像城网改造一样的工作来实现创一流的指标，没有许多类似于城网改造这样的工作，创一流工作就难得以实现；没有创一流的工作目标，城网改造也是就失去了努力方向。城网改造是达到创一流指标的手段，创一流是城网改造的目的。

2掌握城网状况，对标找差，制定城网改造计划

几年前，我公司电网相对薄弱。淮北电网是伴随着矿区的发展而发展起来的，电网结构依据矿区的布局而建立起来，呈发散状。城区仅靠一座110kv相山变供电，压力很大，10kv/380kv中低压配网更是难以满足市区的发展及居民用电负荷的增长。系统中220kv，110kv油开关频繁渗漏和泻压；运行超过15年以上的电磁感应及晶体管c、d型保护还在使用；es--400主站已连续运行5万小时以上，多次出现老化失效、死机的故障，操作修改也不方便，系统功能难以扩充；地调通讯手段单一落后，大都采用唯一的载波或音频通讯；无法满足无人值班改造及变电站综合监控等信息传输需要，七十年代初投运的高耗能、薄绝缘无载主变还在运行。所有这些问题严重地危及电网的安全运行，制约了我公司电压合格率、线损率等经济技术指标的提高，离一流标准也有较大差距。为了达到创一流的标准，我们在城网改造方面实施了一个以一流标准为目标值，新建一座110kv城郊变电所，改造和升压二个变电所，更换7台主变和30台开关，更新自动化主站，保护及备自投；新建一点多址、光纤通讯、新建无人值班变电所及无人值班中心站，改造和新建配网线路等工程的城网改造计划。

3锁定创一流标准，细化城网项目

实施城网改造项目，要做深入细致的工作，因为工程从立项审批设计施工有很多环节，如有疏漏，其结果就可能偏离创一流的目标值。例如为了达到线损k值≥0.007，a类电压合格率从1998年的97达到1999年的99，难度很大。我们知道地区电网的线损主要有三部分组成：固定损耗即所有变压器、测量仪表、二次电路等励磁回路的铁耗；可变损耗即线路和变压器等与电流平方成正比的铜耗；三是其它损耗。而淮北地区电网的a类电压合格率主要是受负荷的影响，淮北地区峰谷差大，设备调节手段跟不上，很难把电压控制在合格范围。因此，城网改造上我公司采取了更换原老旧主变，选择了空载损耗较低有载调压节能主变，现已更换了5台，其中sfsl--10000，sfsl--20000各一台，sfsl--31500三台。一台sfsl--20000主变更换成sz9-20000一年可节省电量约23万kwh，通过5台主变更换年节约电量在70万kwh以上。朱庄、烈山二个变电所，原电压合格率为97，有载调压配合无功补偿，电压合格率亦达到99的要求。二是进行线路改造、升压、缩小供电半径降低线损损耗。输电线路的损耗与线路电阻值电流的平方成正比，线路压降与线路阻值和电流成正比；在输送同样电能时，线路电压升高，线路压降和损耗均随之减少。减少线路和电阻和电流就可降低线损和线路压降。我们采用了稀土铝导线并增大导线截面，合理选择供电半径，并对能升压的线路进行升压改造的方法，如宋町变主供线路原从付离集变通过lgj--150导线供电，现改为220kv五里郢lgj--240稀土铝导线主供，五一宋线10km一月输送电能36万kwh/月和7.2万kvar，lgj--150理论线损为0.28，lgj--240理论线损值为0.17，一年可节约电量13万kwh，市区原由相山变供电，改为市东由马庄变中部由相山变，南部由南郊变西部由渠沟、三堤口变供电，缩短了供电半径。合理分配负荷使之在经济电流密度下运行。原渠沟变6kv已升压至10kv，马庄6kv亦进行了升压改造，运行电压升高5，输电环节中的线路变压器损耗降低了9左右，降损效果明显。

通过几年来的城网改造，我公司各项经济技术指标均有较大提高，城网发生了的显著的变化，具体表现在以下几方面：

(1)电网结构和输送能力得到改善和提高。具备了一定能力的220kv和110kv电网网架，10kv配网基本实现了“手拉手”环网供电，220kv网架由淮北一电厂、二电厂及东北、南、西南、西四座220kv变电所构成，特别是就地改造做为枢纽变的220kv五里郢变电站，从一电厂、二电厂分别有2条联络线，从而保证了该所的供电可靠性，8座110kv变电所构成的110kv网，基本实现了双回环网，新建的一座110kv南郊变电所和东、西、中的另四座变电所通过12条10kv联络线实现了配网“手拉手”，保证了供电的可靠性。

(2)设备更新，企业自动水平达到一流标准

从1998年以来，我公司把技术进步设备更新与改造，做为城网改造的一个重点工作。已更换主变5台，10kv及以上开关90台，无油化率从1998年的20上升到现在的60以上，保护设备自投更新35台套，在去年达到网一流数量的基础上，又有二座变电所建立了无人值班中心站，对自动化主站进行了升级改造，老旧es--400退出运行，新系统不仅能达到《电网调度自动化验收办法》的要求，还具有负荷预报，状态估计，系统稳定计算，无功优化，潮流分析等高级功能，达到了国电一流标准的要求。

(3)新技术运用初见成效

我公司通过一点多址和光纤工程，结合可视系统实现无人值班变电所实时监控，建立了局城mis网，使得各班组、工区所设备台帐、试化分析、定值校验、缺陷处理、生产、经营指标的网上传递、数据共享，过程时间大大缩短，用电综合mis网的建成实现用户网上查询，业务办理，地理信息等功能，既方便客户，又提高了工作效率。

变流技术范文篇8

关键词：ups污染环保电流谐波功率因数超导储能飞轮储能

1.引言

ups(uninterruptiblepowersupply)意为不间断电源系统，它能够为负载提供连续稳定的电能。随着计算机、精密电子仪器等用电设备的普及以及电信、医院、银行、体育场馆、机场等重要场所对供电质量要求越来越高，ups得到了广泛的应用，已经逐步发展成为高可靠、高性能、高度自动化的局部供电中心。但是随着ups的大量使用，ups对电网及环境造成的污染也渐渐显现出来。在环保意识日益强烈的今天，人们不断研究开发新的环保技术替代原有技术，使ups逐步成为真正的绿色电源。

2.ups的基本原理

一般来讲，ups由五大部分组成：整流电路、储能机构、逆变电路、旁路开关电路及测控电路。如图2.1所示：

图2.1ups结构框图

整流电路：将交流电变换为直流电，完成对储能机构充电，同时通过逆变器向负载供电

储能机构：储能机构是ups的核心部分，当市电正常时，储能机构从电网吸收能量储存起来；当市电中断时，储能机构将电能释放出来，供逆变器使用。

逆变电路：将整流电路所得的直流电压或者储能机构的电压变换成交流电压。

旁路开关：是市电旁路供电和逆变器供电的电气转换器件。

测控电路：是ups的大脑，监测输入电压、电流的水平和控制输出的电压和电流精度；设置和控制整流器、逆变器；控制储能机构的充放电；控制主回路与旁路之间的转换。

3.ups带来的污染

3.1.对电网的污染

一般ups的整流电路常采用晶闸管相控整流电路，常用的整流电路有三相全桥六脉冲整流电路、六相全桥十二脉冲整流电路等。相控整流电路结构简单控制技术成熟，但由于交流输入功率因数低，并向电网注入大量的谐波电流，会对电网产生较大的污染。

3.1.1谐波含量高

相控整流电路利用整流元件的导通、截止作用短接和断流，以达到改变输出电压的目的，这样就会产生谐波电流，当整流电路滤波电抗足够大，不计换相重叠角且控制角为零时，谐波次数和谐波电流（理论最大值）为

式中k-------整数1，2，3，………。

p-------整流电路的相数或每周脉冲数

in---n次谐波电流

i1------基波电流

常用整流器负荷电流的谐波次数、谐波电流、含量（理论最大值）、谐波畸变率见下表：

此外在ups中，一般由交流市电输入整流，整流后大都采用大容量的电容器进行滤波以使输出电压平滑（在ups中还并联有蓄电池），只有电压高于滤波电容两端电压时，滤波电容才开始充电，这就在电容充电期间形成了宽度很窄的脉冲电流，这种电流不仅严重滞后于电源电压，而且谐波分量很大。

3.1.2输入功率因数低

中大型ups一般都是双逆变在线式结构，输入整流器采用三相全桥六脉冲可控整流电路，其输入功率因数是由换相重叠角γ和控制角α来就决定的。换相重叠角γ是指三相整流电路中两相电压共同导通的时间；控制角α表示触发延时时间，即从正弦波过零开始到晶闸管触发导通之间这段晶闸管不导通的时间。相控整流电器的功率因数为

如果换相重叠角γ很小,可以忽略不计时,则相控整流器的功率因数表达式为

说明整流器的功率因数主要与控制角的余弦有关，控制角愈小，功率因数愈大；反之则功率因数愈小。

实际上，在整流电路中，除了存在整流电压与整流电流之间相位差之外。还存在着由于高次谐波电流引起的电流波形畸变问题，可以用电流畸变系数µ进行计算。电流畸变系数µ如上式所示。

考虑到高次谐波畸变因数后，整流器的功率因数pf可以表示为

高频开关整流电源由于是峰值整流形式，其输入电流为很窄的大电流脉冲波，谐波分量很大，电流畸变系数µ很低，故其功率因数pf也很低。

3.1.3高谐波含量、低功率因数的危害

大量谐波电流涌入电网后，会使线路的附加损耗增加，引起线路过热加速绝缘介质的老化，导致绝缘破损。另外谐波电流通过电网时会产生有功损耗，对电网的经济运行很不利。另外，电网中设置的并联电容器的容抗会随着谐波次数的增加而减小，因而会使电容器过电流发热导致绝缘击穿的故障增多。

电力系统存在分布电容和功率因数补偿电容器，谐波电流有可能激发局部串联谐振或并联谐振，直接破坏整个系统的安全运行。

当选用柴油发电机组与ups匹配使用时，ups向柴油发电机组反射的大量高次谐波，特别是5次和11次谐波会对柴油发电机组产生严重的危害，使柴油发电机组的效率大大降低。

大量的谐波会使用电设备运转不正常或者不能正常操作；谐波同时会干扰通信系统、降低信号的传输质量、破坏信号的正常传递，甚至损坏通信设备。

功率因数低会使电网的电压下降，电气设备得不到充分得利用，大量的无功电流在线路上流动占用了线路资源降低了线路传输有功电流的能力，增加附加损耗，降低发电、输电及用户设备的效率。

3.2.ups对环境的污染

目前ups中广泛采用蓄电池作为储存电能的装置。蓄电池需先用直流电源对其充电，将电能转化为化学能储存起来。当市电中断时，ups将依靠储存在蓄电池中的能量维持逆变器的正常工作，此时蓄电池通过放电将化学能转化为电能提供给ups使用。

ups中应用的蓄电池共有三种：开放型液体铅酸电池、密封式免维护铅酸蓄电池、镉镍蓄电池。

开放型液体铅酸电池的正电极活性物质过氧化铅，负电极活性物质是海绵状铅，电解液是浓硫酸。蓄电池在充电过程中，电池内部产生的硫酸蒸汽、水蒸气、氢气和氧气等混合物质会逸出扩散到空气中。铅酸蓄电池制造过程中会产生大量的固体废弃物、含硫酸和重金属废水以及含铅尘、铅烟的大量废气。铅酸蓄电池中的铅和铅氧化物在蓄电池的生产和使用过程中以粉尘和烟雾的形式通过呼吸道和消吸道进入人体，铅是人体唯一不需要的微量元素，它性质稳定、不可降解，对人体神经系统、消化系统、造血系统以及肾脏有一定的影响。

尽管密封式免维护铅酸蓄电池生产厂家采用各种办法减少硫酸蒸汽、水蒸气、氢气和氧气等混合物质逸出，使它们尽量消化在电池内部，但绝对控制是不可能的；同样由于密封式免维护铅酸蓄电池的工作原理仍然延续传统的铅酸电池，采用同样的反应物质，它对环境带来的污染也是不可避免的。

镉镍电池的正极性物质是高价氢氧化镍，负极性物质是海绵状金属镉，氢氧化钾或氢氧化钠的水溶液作为电解液。镉是重要的工业和环境污染物，主要来源于锌、铜、铅矿的冶炼，电镀、蓄电池、合金、油漆和塑料等工业生产中。镉污染的主要途径是食物和吸入。镉是人体非必需且有毒元素，还是ia级致癌物，具有致癌、致畸和致突变作用，镉在体内的生物半衰期长达10－30年，为已知的最易在体内蓄积的有毒物质。镉的不断累积，可使接触者产生各种病变，还可引起肺、前列腺和睾丸的肿瘤。

4.环保措施

4.1.减少对电网的污染

现代意义的ups越来越注重对电网的环境保护意识，在降低谐波污染、无功损耗等方面根据ups功率大小的不同，电路结构的不同可以采取不同的措施和方法。

传统的大功率ups整流器大都采用晶闸管相控整流电路，在输入侧加装无源滤波器，来吸收谐波和提高功率因数，但是由于受到滤波器的体积和成本的限制，最高可使功率因数提高到0.9,电流谐波thd5％，而且无源滤波器抑制谐波本质上是频域处理方法，即将非正弦周期电流分解成傅里叶级数，对某些谐波进行吸收，因此只能抑制固定的几次谐波，补偿固定的无功功率。针对无源滤波器的上述缺点

人们提出了在ups网侧设置有源滤波器对谐波和无功进行补偿。有源滤波器以时域分析为基础，对畸变波形实时跟踪补偿，使得电源侧的电流波形与电压波形一致。有源滤波器具有高度可控性和快速响应特性，并且能补偿各次谐波，自动产生所需变化的无功功率，其特性不受系统影响，不增加电容元件可以避免系统发生谐波谐振，相对体积和重量较小。

ups电路中采用高频整流技术，通过高频pwm（pulswidthmodulation）控制，可以使输入电流和输入电压相位相同，网侧功率因数为1，输入谐波电流也将降到3%以下。其网侧高频滤波器的体积非常小，只要载波的频率足够高，就可以利用线路的杂散电感和很小的电容进行滤波，实现输入电流正弦化。

此外可以在ups的结构上进行改进，避免传统的双变换在线的串联级联的模式，采用先进的模式克服功率较大的相控整流器对电网的干扰和影响，也可以对电网起到一定的调节作用。例如，采用高频双向变换串并联补偿电路结构，

该系统由两个逆变器组成，两个逆变器都是可双向变换的高频逆变器。逆变器（i）实际上是一个并联在主回路的电流源，把负载电流中的无功和谐波滤掉，同时对电网电压的变化进行补偿，输入电压高于输出电压时，吸收功率形成反极性电压补偿，输入电压低于输出电压时，输出功率形成正极性补偿。逆变器（ii）是一个电压源，并接于负载两端，稳定输出电压，保证向负载提供纯净的正弦波电压，此功能是与逆变器（i）共同完成的，当逆变器（i）输出功率进行正极性补偿时，逆变器（ii）从电网吸收电流并逆向变换给逆变器（i），当逆变器（i）吸收功率做反极性补偿时，逆变器（ii）将逆变器（i）吸收的功率以电流形式正向变换转送给负载。逆变器（ii）同时控制中间储能装置的电压，完成对储能装置得充电，保持此点电压的稳定。另外，逆变器（ii）还对负载端的无功电流和谐波电流进行补偿，保证负载端的电流谐波成份不传送到输入端。高频双向变换串并连补偿电路既可以实现输入电流正弦化，又可以使输入功率因数为1或者任意值，系统的运行效率也很高。此种ups接入电网不仅不会造成电网的无功功率的增加，而且还可以使量地对电网进行无功调节。

总之，对于小功率的ups可以采用pfc整流器和高频pwm整流器及其相应的控制技术，对于大中功率的ups采用高频双向变换串并连补偿电路结构比较适合，具有广阔的发展和应用前景。

4.2.消除对环境的污染

近年来人们越来越关注环境，如何在发展的同时保护环境，成为社会生活中的大问题，ups中大量采用铅酸及镉镍蓄电池作为储能装置，已经成为对环境造成破坏的污染源，消除ups对环境的污染的根本措施就是采用环保的无污染的储能装置替代原有的化学电池，目前新兴的高科技储能技术主要有两种：超导储能和飞轮储能。

4.2.1.超导储能(smes)

超导材料具有高载流能力和零电阻的特点，可长时间无损耗地储存大量电能，需要时储存的能量可以连续释放出来。在此基础上可制成超导储能系统。超导储能装置一般由超导线圈、低温容器、制冷装置、整流逆变装置和测控系统几部分组成。

其中超导线圈是超导储能装置的核心部件，它可以是一个螺旋管线圈或是环形线圈。螺旋管线圈结构简单，但周围杂散磁场较大；而环形线圈周围杂散磁场小，但是结构较为复杂，超导线圈以电感的方式直接将电能储存起来。如果线圈由普通的铜线绕成，磁能将会由于线圈电阻的存在以热的形式散失掉，然而如果导线具有超导特性（没有电阻）能量就会恒久地存在直到需要为止。线圈中存储电流的能力是由温度和磁场强度决定的，对于大多数超导储能装置来说，最佳的运行温度是50-77k。

超导储能装置储存的能量e由下式决定

式中l是线圈的感应系数，i是流过线圈的电流。

一个完整的超导储能系统的运行原理非常简单，首先通过整流装置将电网提供的交流电转化为直流电加入到超导线圈中，因此当能量从系统流入线圈中时，直流电压将会对超导线圈充电，能量被储存在线圈中。能量储存的多少是由装置的设计决定的。当交流网络需要提供能量时，线圈作为电源，释放储存的能量，通过逆变器将直流电转换为交流电。

超导储能装置是一种的先进的储能方式，它将电能储存在超导线圈内的磁场中，超导储能线圈产生的磁场很强，储存的能量密度很高,储能与释放能量的次数基本不受限制，由于超导储能系统中不存在化学反应，在运行过程中不会产生有毒物质，因此对环境几乎不会造成污染。但是，超导的实现是通过把线圈的温度降低到它要求的温度以下来完成的，就目前的技术而言这个温度非常低，使用铌-钛合金的超导线圈,需要将温度保持在液氦的温度下。因此，持续维持线圈处于超导状态所需要的低温而花费的维护费用就十分昂贵，这样便限制了超导储能应用的普及。但是，超导储能仍然是许多科研工作者们的研究方向。

4.2.2.飞轮储能

飞轮是绕轴旋转的简单物体，飞轮储能装置从本质上讲是一种机械电池，飞轮以动能的方式储存能量。飞轮储能装置主要包括：飞轮、电机、轴和轴承、真空容器、整流器、逆变器、测控装置。在整个飞轮储能装置中，飞轮是核心部件，它直接决定了整个装置的储能多少，它储存的能量e等于组成飞轮的各个部分的动能之和，具体由下式决定。

e=1/2jω2(1)

式中：j为飞轮的转动惯量，与飞轮的形状和重量有关；

ω为飞轮转动的角速度

j=k*m*r2(m：质量;r：半径);k=惯性常数(由形状决定)

不同形状的惯性常数为：

轮圈k=1

厚度均匀的固体圆盘;k=1/2

固体圆球k=2/5

球壳k=2/3

细矩形棒k=1/2

为了减少运转时的损耗，提高飞轮的转速和飞轮储能装置的效率，飞轮储能装置轴承一般都使用非接触式的磁悬浮轴承技术，而且将电机和飞轮都密封在一个真空容器内减少风阻。通常发电机和电动机使用一台电机来实现，通过轴承直接和飞轮连接在一起。

飞轮储能装置最基本的工作原理就是，将电网输入的电能通过电动机转化为飞轮转动的动能储存起来，当测控系统感知到网侧电源不正常或者中断时，又通过发电机将飞轮的动能转化为电能，输出到外部负载,其中整流器和逆变器为双向的，在储能状态时保证对飞轮平稳储能，在释放能量过程中保证输出的电能符合负载的严格要求；当网侧电源恢复正常时，飞轮回到备用状态，整个装置就可以以最小损耗方式运行。它的结构框如图4.2.2所示。

飞轮储能的技术已经比较成熟，由于它具有安全、清洁、工作可靠、效率高、寿命长、维护费用低等优点，必将逐步取代化学储能装置，占领更大的储能设备市场。

5结语

综上所述，不难看出ups的对电网的污染主要是由其非线性特性决定的，当前采用的几种提高功率因数降低谐波电流的措施，都是对电流波形进行校正或补偿，使其从电源侧看呈现线性负载特性，但是由于ups的本质特性，现今使用的各种方法还不能完全实现输入电流与输入电压保持完整的正弦波形，还需要不断研究开发新的技术手段；ups对于环境的污染主要来源其化学储能电池内的重金属，采用新的不含污染源的超导储能、飞轮储能装置就可以从根本上消除ups对环境的污染。

参考文献

1)张乃国ups供电系统应用手册电子工业出版社，2003.8

2)赵可斌等电力电子变流器上海交通大学出版社1993.12

3)宋文南等电力系统谐波分析水利电力出版社1998

变流技术范文篇9

关键词：中置柜流变检修防误回路探讨

随着电网的不断发展，10kv设备已大量采用中置柜形式，例如kyn28a型铠装中置式交流金属封闭开关设备。此类设备防爆等级高，操作方便，有较完善的防误闭锁功能。其大电流柜指10kv母分、主变10kv间隔，一般由开关柜与隔离柜组成，流变装于开关与闸刀间。在大电流柜内的流变检修时，厂家提供了验电接地小车，分别推入开关柜与隔离柜，在验明确无电压后合上接地闸刀，但验电接地小车的防误闭锁逻辑各变电所间不统一，有的欠完善。为控制和消除此类操作中的产生误操作的危险因素，选择一种完善的防误闭锁逻辑是十分有必要的。

一、大电流柜流变检修操作中防误回路危险点分析及对策

目前萧山局新上变电所的10kv设备均采用中置柜形式，其10kv母分、主变10kv间隔为开关柜与隔离柜配置。以10kv母分间隔为例，流变装于开关与隔离闸刀间，具体流变装设在10kv母分开关柜后下柜内，如图1中的u。在大电流柜内的流变检修操作时，将开关小车、隔离小车分别拉至柜外，用验电接地小车分别推入开关柜与隔离柜，在验明确无电压后合上接地闸刀，满足检修要求，如图2中的红色接地线。

1：低压二次电缆走线槽

2：低压室

3：母线室

5：断路器室

k：断路器

l：避雷器（选装）

u：电流互感器

t：低能量电流互感器（选装）

根据五防要求，此类流变检修操作应满足以下防误闭锁要求：（注：只讨论本间隔防误）

1.10kv母分开关小车推进机构闭锁开放：

10kv母分隔离小车在工作位置

验电接地小车不在10kv母分隔离柜内工作位置

2.10kv母分隔离小车推进机构闭锁开放：

10kv母分开关小车在试验位置

验电接地小车不在10kv母分开关柜内工作位置

3.10kv母分开关柜验电接地小车推进机构闭锁开放：

10kv母分隔离小车不在工作位置

4.10kv母分隔离柜验电接地小车推进机构闭锁开放：

10kv母分开关小车不在工作位置

5.验电接地小车上地刀操作闭锁开放：

10kv母分开关柜、隔离柜内靠流变侧静触头无压

以上为10kv母分间隔开关柜与隔离柜本身基本防误要求，未提到与相应母线的防误，根据开关柜厂家的不同，防误闭锁逻辑实现上可能有不同形式，但均应满足基本防误要求。

二、防误回路的使用方案

根据上文所述，大电流柜流变检修操作的防误回路从无到有，从不完善到基本完善也经过一系列过程，下面我们讨论几个典型使用方案：

方案一：110kv前进变

前进变大电流柜的流变检修操作防误回路方案是一个早期技改工程，回路中10kv母分开关小车的操作满足了10kv母分隔离小车必须在工作位置的条件（图3，通过s9常开接点）。但在验收时发现当10kv隔离柜内验电接地小车在工作位置时，10kv开关小车也能操作到工作位置，即ds1电磁锁励磁，检查发现由于厂家设计验电接地小车不规范，验电接地小车推至工作位置时，把隔离小车工作位置接点s9接通了，厂家进行了整改。

10kv母分开关柜内验电接地小车的操作，图3中设置了2个“或门”条件，为10kv母分隔离小车在试验位置与10kv母分隔离柜内验电接地小车工作位置时可操作10kv母分开关柜内的验电接地小车，满足防误条件。

前进变10kv母分隔离小车的操作满足了10kv母分开关小车必须在试验位置的条件（图4，通过s8常开接点）。

10kv母分隔离柜内验电接地小车的操作，图4中设置了2个“或门”条件，为10kv母分开关小车在试验位置时与10kv母分开关柜内验电接地小车工作位置时可操作10kv母分隔离柜内的验电接地小车，满足防误条件。

但前进变的防误闭锁回路中未考虑验电接地小车上的地刀防误闭锁，存在直接将地刀合上的验电接地小车推入开关柜工作位置的危险因素。

方案二：110kv启江变

注：lx2为母分隔离柜内行程接点，要求装在柜体上，当接地小车推入工作位置时动作。

启江变是一个新建变电所工程，大电流柜的流变检修操作防误回路采用新方案，回路中10kv母分开关小车的操作要求10kv母分隔离柜内验电接地小车必须不在工作位置（图5，通过lx2常闭接点）。

10kv母分开关柜内验电接地小车地刀的操作要求10kv母分隔离柜内验电接地小车必须在工作位置（图5，通过lx2常开接点），柜内带电显示器显示无电压（hl接点闭合），技术上确保不会带电合地刀。

注：lx1为母分开关柜内行程接点，要求装在柜体上，当接地小车推入工作位置时动作。s8为母分开关小车试验位置接点。

启江变10kv母分隔离小车的操作要满足10kv母分开关小车必须在试验位置的条件（图6，通过s8常开接点），10kv母分开关柜内验电接地小车必须不在工作位置（图6，通过lx1常闭接点）

10kv母分隔离柜内验电接地小车地刀的操作要求10kv母分开关柜内验电接地小车必须在工作位置（图6，通过lx2常开接点），柜内带电显示器显示无电压（hl接点闭合），技术上确保不会带电合地刀。

启江变的防误闭锁回路中明确必须在开关柜与隔离柜中均将验电接地小车推入工作位置后，才能进行验电、接地操作。但未考虑验电接地小车推进机构的防误闭锁，存在一定的危险因素。

方案三：110kv沿塘变

注：lx2为母分隔离柜内行程接点，要求装在柜体上，当接地小车推入工作位置时动作。

lx4为母分隔离柜内行程接点，要求装在柜体上，当母分隔离小车推入工作位置时动作。

gd′为接地小车地刀行程接点；es9为接地小车工作位置通。

沿塘变是一个新建变电所工程，大电流柜的流变检修操作防误回路采用新方案，回路中10kv母分开关小车的操作要求10kv母分隔离柜内验电接地小车必须不在工作位置（图7，通过lx2常闭接点）。

10kv母分开关柜内验电接地小车的操作要求10kv母分隔离小车必须不在工作位置（图7，通过lx4常闭接点），并且验电接地小车上的地刀必须断开（图7，通过gd′常闭接点）。

10kv母分开关柜内验电接地小车地刀的操作要求本柜验电接地小车必须在工作位置（图7，通过es9接点），10kv母分隔离柜内验电接地小车必须在工作位置（图7，通过lx2常开接点），柜内带电显示器显示无电压（hl接点闭合），技术上确保不会带电合地刀。

注：lx1为母分开关柜内行程接点，要求装在柜体上，当接地小车推入工作位置时动作。

lx3为母分开关柜内行程接点，要求装在柜体上，当母分开关小车推入工作位置时动作。

s8为母分开关小车试验位置接点。

gd′为接地小车地刀行程接点；es9为接地小车工作位置通。

沿塘变10kv母分隔离小车的操作要满足10kv母分开关小车必须在试验位置的条件（图8，通过s8常开接点），10kv母分开关柜内验电接地小车必须不在工作位置（图8，通过lx1常闭接点）

10kv母分隔离柜内验电接地小车的操作要求10kv母分开关小车必须不在工作位置（图8，通过lx3常闭接点），并且验电接地小车上的地刀必须断开（图8，通过gd′常闭接点）。

10kv母分隔离柜内验电接地小车地刀的操作要求本柜验电接地小车必须在工作位置（图8，通过es9接点），10kv母分开关柜内验电接地小车必须在工作位置（图8，通过lx1常开接点），柜内带电显示器显示无电压（hl接点闭合），技术上确保不会带电合地刀。

沿塘变方案比较全面的考虑了开关小车与隔离小车的防误，验电小车推进机构的防误，验电接地小车上地刀操作的防误，从技术条件上杜绝了产生误操作的可能。

变流技术范文篇10

关键词：电力电子；双变流器；实验教学；探究性实验

随着我国经济持续快速发展和人们生活水平的不断提高，迫切需要新能源发电和电能高效变换技术[1-6]。因此，作为电能变换的核心技术，电力电子技术课程在电气工程类专业教学中占有十分重要的地位。电力电子技术与工程实际联系紧密，单纯的理论分析教学模式不利于学生对相关知识点的深入理解。实验课程在提升电力电子教学效果中有着至关重要的作用，它能够将抽象枯燥的理论变得生动具体，激发学生的求知欲望。为此，众多高校致力于电力电子教学实验平台的构建和持续更新[7-12]。随着现代电力电子技术的发展，以pwm理论为基础的电能变换技术在电能变换和控制中(尤其在中小功率场合)占据主导地位[13-16]。但目前电力电子实验课程依然主要基于晶闸管器件的相控技术，教学内容老化，与电力电子实际应用脱节。因此，为加深学生对现代电力电子技术的理解，培养学生创新意识，迫切需要建立以现代电力电子技术为应用背景的教学实验平台。由于高校实验室电源或线路容量通常较小，购置的电力电子实验装置在实验过程通常只能在小电流工况下进行，无法反映电力电子装置实际应用场景，进而影响实验课程教学效果。为此，本文设计了基于双变流器的电力电子课程创新综合性实验平台。基于该平台，学生可进行pwm整流、pwm逆变、能量回馈、无功生成、无功补偿以及有源滤波等多项以现代电力电子技术应用为背景的实验。该平台有效克服了电源或线路容量不足所带来的局限性，大幅提高了实验灵活性。此外，该平台具有交流欠压、交流过压、直流过压、缺相、错相、过流和过温等完善的保护措施，安全性高，适合学生操作。

1实验平台硬件设计

实验平台硬件设计主要包括功率主电路、信号调理电路及控制与保护电路，涉及电力电子技术、自动控制原理、模拟电子技术、数字电子技术及可编程逻辑器件等多门课程的知识。实验平台各环节的设计原理手册均对学生完全开放，作为学生实验前期的学习材料，促进学生系统性地认识和掌握多门专业知识，将相关课程的知识“点”串成一条“线”，进而培养学习兴趣，激发创新意识。1.1功率主电路拓扑基于双变流器的电力电子课程创新实验平台的主电路拓扑如图1所示。us和is分别为电网电压和网侧电流；vsc1和vsc2为两台具有相同结构的电压源型变流器(其拓扑如图2所示)；l1和l2分别为两台变流器的输出滤波电感；cdc1和cdc2为直流侧电压支撑电容；为提高实验平台灵活性，两台变流器直流侧通过开关sw连接，当进行pwm整流 逆变实验时闭合sw，形成背靠背结构，控制vsc1使其工作在整流状态，vsc2工作于逆变状态；当进行无功电流生成及补偿实验时断开sw，两台vsc分别作为无功发生器和无功补偿器。1.2控制与保护电路实验平台控制电路板采用四层板结构，由上至下分别为顶层信号层、地层、电源层以及底层信号层，如图3所示。主控芯片采用ti公司tms320f28335浮点型dsp，并结合相关电路实现具有多项保护功能的dsp系统控制器。整个系统的保护逻辑由altera公司的epm7128sti100型cpld管理，主要实现相序判断、故障类型指示及保护等功能。当出现任一故障时，cpld输出pwm封锁信号并点亮相应的故障类型指示灯，便于学生对故障类型进行判断。此外，系统中还设置了控制电源指示灯、pwm封锁指示灯以及cpld工作状态指示灯等，便于学生了解系统的状态。为提高系统的可扩展性，系统中设置了额外的保护信号输入端及数字量输入端。由主电路和控制系统组成的实验平台如图4所示。

2实验平台软件设计

实验平台软件部分由两部分组成：一是基于ti公司codecomposerstudio(ccs)的下位机控制程序；二是在visualstudio下采用c#语言开发上位机实验平台控制界面。根据探究性实验教学内容的系统性要求及深度，又将下位机程序分为两类：一是将编写好的dsp外设配置代码进行封装，学生只对控制程序进行修改，不能修改外设配置，避免对外设配置的误操作，该类型的程序供以控制原理为重点实验内容的学生使用；二是dsp外设配置代码及控制代码均对学生开放，该类型的程序供课时较多，以专业知识系统性学习为目标的学生使用。为了提高实验平台的可操作性与可读性，实验平台上位机控制程序由实验注意事项区和功能区两部分组成。实验注意事项区主要对学生的安全操作、实验计划学习和控制程序及主电路结构校验等主要环节进行提示。功能区对vsc1和vsc2的操控命令通过串口通信分别下达至相应的dsp芯片，实验平台的微机操控界面如图5所示。

3实验平台应用案例

3.1实验内容设计

第一，由学生将双变流器实验平台连接成背靠背形式，控制vsc1和vsc2分别工作于整流和逆变状态，通过观察并网电流与电网电压相位之间的关系，分析整流和逆变时能量的流动方向。第二，在背靠背结构下，设置vsc2工作在不同的开关频率下，观察开关频率对变流器输出电流中开关纹波电流大小的影响，并讨论其原因。第三，双变流器实验平台连接成负载—补偿器形式，即vsc1模拟无功负载，vsc2模拟无功补偿器，观察负载无功电流和补偿电流与电网电压相位关系，使学生对静止无功补偿器的控制原理有感性认识。

3.2实验结果及分析

根据上述实验内容制定了具体的实验计划，由教师辅助指导学生完成相关实验并组织学生对实验结果进行讨论。第一，整流—逆变实验。学生将实验平台连接成背靠背形式，通过ccs改变控制程序使得vsc1的控制目标为直流侧电压，vsc2的控制目标为有功电流，通过上位机界面设置vsc1和vsc2的开关频率分别为4.8khz和2.4khz。学生由图6可以发现vsc1的电流与电网电压相位相同，因此工作在整流状态，此时能量由交流电网流向直流侧；vsc2的电流与电网电压相位相反，因此工作在逆变状态，此时能量由直流侧流向交流电网。虽然两者电流的幅值均为20a左右，但是由于相位相反，因此电源侧电流的幅值较小，大幅度减小了实验平台对电源和线路容量的要求。为了便于观察开关频率对变流器输出电流中开关纹波电流大小的影响，减小变流器输出电流为10a，实验结果如图7所示。vsc2输出电流中的开关纹波含量明显大于vsc1，这加深了学生对开关频率与纹波电流之间关系的理解，针对该实验现象由老师引入l型及lcl型滤波器供学生讨论，激发学生的好奇心，培养学生的创新意识。第二，负载—补偿实验。学生将实验平台连接成负载—补偿器形式，通过ccs改变控制程序，使vsc2工作在无功发生器模式，发出一定的感性无功电流，vsc1工作在无功补偿器模式，对vsc2发出的无功电流进行补偿。通过上位机界面设置两者的开关频率均为9.6khz，实验结果如图8所示。学生由图8可以发现vsc2的电流滞后于电网电压90°，对应感性无功功率；vsc1的电流超前于电网电压90°，对应容性无功功率。由于vsc1与vsc2的电流幅值相同，相位互差180°，两者相互抵消，因此电源侧不含有无功电流，即实现了对负载无功电流的补偿。在该实验结果的基础上由教师引入有源滤波的概念并组织学生讨论，安排学生进行课下学习，为有源滤波实验做准备。由此可见，无论是在整流—逆变还是负载—补偿模式下，每个vsc均可在电网侧电流很小的工况下进行较大电流的实验，有效克服了电源或线路容量不足所带来的局限性。

4结语