基本信息
- 项目名称：
- 新型混合动态无功补偿器
- 来源：
- 第十一届“挑战杯”国赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 本项目有别于常规的SVC，采用固定电容器或者电抗器串联逆变器的结构，通过调节逆变器的输出电压，改变固定电容器上的电压，实现调节系统无功的目的。其无需低通滤波器，注入系统的谐波含量很小，电流失真度小，动态性能好，逆变器装置容量小，且在设计容量范围内能精确的发出或吸收无功，将补偿支路的功率因数提高到0.95 左右。
- 详细介绍：
- 现配电系统中普遍存在的无功不足、功率因数过低等问题，由于系统中存在消耗无功功率的电气设备，在配电网络中,用户消耗的无功功率约占50% ,其余的则消耗在配电网中。因此，为了减少无功功率在网络中的输送，在配电网络中分散的负荷区进行无功就地补偿，则可大大提高系统功率因数，减少线路损耗，降低能耗，提高设备利用率。通过分析可知，现有的无功补偿装置均有各自的缺点，因此在此基础上提出了一种全新的动态无功补偿技术，有别于常规的SVC，而是采用固定电容器或者电抗器串联逆变器的结构，通过调节逆变器的输出电压，改变固定电容器上的电压，实现调节系统无功的目的。利用PSCAD仿真软件建立仿真模型对系统进行仿真，对系统各部分提供无功曲线，补偿装置输出的无功功率、电压、电流波形曲线及频谱图进行分析可知此补偿装置无需低通滤波器，注入系统的谐波含量很小，电流失真度小，动态性能好，逆变器装置容量小，且在设计容量范围内能精确的发出或吸收无功，将补偿支路的功率因数提高到0.95 左右。通过设计和制作原理样机并挂网运行，可知该无功补偿装置结构简单，具有一定的实用价值和可推广性。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 本方案主要针对低压配电系统中存在的无功不足、功率因数过低等问题进行分析和研究，研究对象为三相四线制的供电系统，可用负荷为制冷系统，照明系统等。这些负荷需要消耗大量的无功功率，如果不加无功补偿装置，必将大大降低系统功率因数，并且造成较大的线路损耗，增加能耗。 无功补偿，就是借助于无功补偿设备提供必要的无功功率，以提高系统的功率因数降低能耗，达到节能的目的。 此方案采用全新的动态无功补偿技术，有别于常规的SVC，而是采用固定电容器或者电抗器串联逆变器的结构，通过调节逆变器的输出电压，改变固定电容器上的电压，实现调节系统无功的目的，该补偿装置具有动态性能好，逆变器装置容量小等特点。
科学性、先进性
- 新型混合动态无功补偿器主电路拓扑结构，既能实现发出无功，也能吸收无功，且与传统SVC相比不需要低通滤波器，与STATCOM相比具有器件承受电压应力小、工作容量小的特点，其控制策略简单易行。 本案提出的新型无功补偿装置能自动跟踪系统无功大小，动态的发出和吸收无功，具有以下特点： （1）新型SVC补偿器能够在较大范围内补偿动态负荷无功，具有补偿容量小，逆变器工作容量小，动态调节范围宽； （2）逆变器采用高频SPWM控制，具有输出电压失真度小，注入系统谐波电流小； （3）仿真结果表明本装置能够对动态负荷进行很好的补偿，保证节点电压在短时间内得到补偿，提高节点电压稳定性。 本方案由于减少了电网无功功率的输入，在设计容量范围能能够精确的补偿负荷无功，从而保证补偿支路的功率因数接近为1，并大大减小电力系统传输线路中的损耗，提高低压配电系统运行的效率和可靠性。
获奖情况及鉴定结果
- 第五届“挑战杯”首都大学生课外学术科技作品竞赛一等奖
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 模型、现场演示、图片、录像
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- (1)节省用户电费开支 提高功率因数对企业的直接经济效益明显，因为国家电价制度中，从合理利用有限电能出发，对不同企业的功率因数规定了要求达到的不同数值，低于规定数值，需要多收电费，高于规定数值，可相应地减少电费。可见，提高功率因数对企业有着重要的经济意义。 (2) 提高设备的利用率 对于原有供电设备来讲，在同样有功功率下，因功率因数的提高，负荷电流减少，因此向负荷传送功率所经过的供配电设备都增加了功率储备，从而满足了负荷增长的需要;若原网络已趋于过载，由于功率因数提高，输送无功电流的减少，使系统不致过载运行，从而发挥原有设备的潜力；对尚处于设计阶段的企业来说则能降低设备容量，减少投资费用，在一定条件下，改善后的功率因数可以使所选变压器容量降低。因此，使用无功补偿可以减少初次投资费用以及运行后的基本电费。 (3) 降低系统的能耗 由于负荷无功得到就地补偿，提高系统功率因数，使得传输线上的电流大大减小，系统只需要提供有功电流而不需要提供无功电流，线损得到降低，提高传输效率。
同类课题研究水平概述
- 此作品是一种全新的无功补偿装置，经验证可知其能有效的补偿或吸收系统无功，减小线损。目前国内外尚未有相似的技术的研究。
