论文摘要
电能在社会经济发展和人们日常生活当中发挥着至关重要的作用,同时也是推动国家工业发达、科技进步和社会稳定的强大动力。近年来,电网中投入了越来越多的大功率电力电子装置,由此引发的电能质量问题也日益凸显。大功率非线性负载会引起电网电压波动、闪变和三相不平衡等现象,还存在谐波污染以及功率因数低等问题,不仅影响系统稳定运行,而且造成了电能的巨大浪费。因此必须采用合理有效的办法来改善电网的电能质量,确保系统的安全经济运行。本文提出了新型负荷平衡变压器的接线方案。该新型变压器以曲折型变压器为基础,利用变压器自身铁心和绕组间的电磁感应原理实现负荷转移,使得一次侧电流趋于平衡。方案的提出具有较大的理论创新意义。本文从该变压器的接线方案出发,对其基本方程、阻抗约束条件以及绕组结构布置进行了研究,系统地分析了不对称运行时的零序、负序不平衡度以及负荷转移特性。本文研究了新型负荷平衡变压器的技术指标和经济指标。使用Matlab仿真工具建立了该变压器模型并验证了设计方法的正确性。建立了不平衡线损系数模型,分析了负荷平衡变压器对不平衡线损系数的影响。研究了该变压器材料利用率,分析了采用该变压器后线损减少所带来的节电收益与成本的关系,结果表明该变压器的经济性较好。针对现今配电网中功率因数低、三相不平衡和谐波污染等电能质量问题的治理需求,本文提出了基于负荷平衡变压器的电能质量综合治理方案和系统,该方案结合了有源功率调节装置和负荷平衡变压器各自的优点。总结了电能质量综合治理系统的电流检测技术和控制策略,采用优化的变环宽准恒频滞环比较控制方法来减小开关频率的波动,分析了负荷平衡变压器对有源功率调节器设计容量的影响。文章最后对所提电能质量综合治理系统进行了仿真,分别就电网不平衡度、谐波及两者统一治理的效果做了分析。结果证明电能质量综合治理系统能有效抑制电网不平衡度和谐波污染,同时具备无功补偿功能,使电网电能各项质量指标得到改善。仿真对比了基于不同变压器的电能质量综合治理系统的补偿电流,结果表明负荷平衡变压器能减小有源装置的设计容量。