用電子電源干預(yù)工頻電源來(lái)提高電力用戶用電電壓和電流的質(zhì)量
1前言
本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/231163.htm電力系統(tǒng)是由發(fā)電廠、電力網(wǎng)及配電裝置和終端負(fù)載共同組成。發(fā)電廠將其他能源轉(zhuǎn)換成交流電能,電力網(wǎng)及配電裝置將交流電能輸送到負(fù)載,負(fù)載再將交流電能轉(zhuǎn)換成動(dòng)力能、熱能、光能等不同形式的能量,為工業(yè)和人們生活服務(wù)。交流電能無(wú)法儲(chǔ)存,所以交流電能的生產(chǎn)、輸送、分配和消費(fèi)都應(yīng)在同一時(shí)間內(nèi)完成。于是,發(fā)電廠產(chǎn)生的交流電能必須與負(fù)載消耗的能量時(shí)刻保持相對(duì)平衡。在電能的傳輸過程中,發(fā)電廠的運(yùn)行方式和負(fù)載的不斷變化會(huì)引起負(fù)載兩端電壓和電流的變化,從而影響用電質(zhì)量。為了滿足用戶的某種用電需要,需要對(duì)負(fù)載兩端的可調(diào)電力參數(shù)(如電壓、電流等)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。常用的調(diào)整方式有交流穩(wěn)壓器、交流濾波器、穩(wěn)壓電源、無(wú)功電流補(bǔ)償器、諧波電流治理器等等。但是這些調(diào)整方式都是以一個(gè)完整工頻周期為基礎(chǔ),通過調(diào)整有效值來(lái)實(shí)現(xiàn)的。本文以電力參數(shù)的瞬時(shí)值為研究對(duì)象,通過對(duì)瞬時(shí)值進(jìn)行調(diào)整和控制,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)載兩端電壓和電流的控制。
2補(bǔ)償法原理介紹
根據(jù)電工基本原理可知,通過負(fù)載的交流電壓和交流電流的瞬時(shí)值表達(dá)式為:
u=Umsin(ωt+φ)(1)
i=Imsin(ωt+φui)(2)
其中,Um表示交流電壓的最大值,Im表示交流電流的最大值,ω表示交流電壓或交流電流變化的角頻率,φ0表示交流電壓的初始相位,φui表示當(dāng)電壓u加在負(fù)載上時(shí),由于負(fù)載性質(zhì)不同,瞬時(shí)交流電流與瞬時(shí)交流電壓之間產(chǎn)生的相角偏移。
由以上兩個(gè)表達(dá)式可知,交流電壓的瞬時(shí)值會(huì)受到Um、ω、φ0的影響,交流電流的瞬時(shí)值會(huì)受到Im、ω、φui的影響。當(dāng)電路中存在各次諧波時(shí),交流電壓和電流的瞬時(shí)值也會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的變化。由于系統(tǒng)中負(fù)載阻抗大小及性質(zhì)的變化會(huì)造成電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的變化,從而引起負(fù)載兩端電壓的變化。再者,負(fù)載電流流過配電裝置的內(nèi)阻時(shí),負(fù)載兩端電壓也會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)變化。由于系統(tǒng)中負(fù)載阻抗大小及性質(zhì)的不同,負(fù)載電流也會(huì)產(chǎn)生變化,而且,負(fù)載兩端電壓的變化也會(huì)引起負(fù)載電流的變化。因此,交流電壓和交流電流之間也是相互影響的。
ω是由電網(wǎng)本身決定的,不可人為調(diào)整;相角φ0僅代表工頻周期的開始和結(jié)束,對(duì)于控制過程并無(wú)本質(zhì)影響。因此,可調(diào)電力參數(shù)就剩下Um、Im、φui和諧波成分。
下面介紹通過負(fù)反饋補(bǔ)償法和檢定補(bǔ)償法實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)載兩端交流電壓的控制。
2.1負(fù)反饋補(bǔ)償法
圖1交流電壓負(fù)反饋補(bǔ)償法的原理圖
通常供電電壓直接與負(fù)載相連,本方法在供電電壓和負(fù)載之間串聯(lián)一個(gè)補(bǔ)償變壓器的次級(jí)線圈,補(bǔ)償變壓器初級(jí)線圈的兩端輸入與供電電壓形式相同、極性相反的補(bǔ)償電壓,這樣即可在負(fù)載兩端得到由供電電壓和補(bǔ)償電壓共同作用生成的相對(duì)穩(wěn)定的電壓。具體步驟為:首先,利用短波收音機(jī)中自動(dòng)增益控制原理,從采樣電壓兩端得到一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)電壓。標(biāo)準(zhǔn)電壓的實(shí)現(xiàn)方法是:先從供電電壓兩端通過變比為A的采樣器得到一個(gè)與供電電壓形式相同的、滿足一定比差和角差的、可適用于電子器件運(yùn)算的低電壓,即采樣電壓,再將結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管和分壓電阻串聯(lián)后接于采樣電壓的兩端,利用結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管在零柵壓附近的線性阻抗特性,通過控制結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的柵壓,在分壓電阻和場(chǎng)效應(yīng)管之間的節(jié)點(diǎn)上獲得一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的電壓,此電壓經(jīng)電壓放大器放大后便可得到一個(gè)與采樣電壓水平相當(dāng)?shù)?、相?duì)穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)電壓。將標(biāo)準(zhǔn)電壓與采樣電壓的差值放大A倍作為補(bǔ)償電壓加在補(bǔ)償變壓器的初級(jí)線圈上,并耦合到用電電路中,這樣補(bǔ)償電壓與供電電壓串聯(lián)疊加后為負(fù)載供電,起到了穩(wěn)壓的效果。
評(píng)論