多用途中頻諧振除冰裝置關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、輸電線路覆冰是嚴(yán)重威脅電網(wǎng)安全運(yùn)行的一種自然災(zāi)害,也是電力部門長期以來亟需解決的重要問題。鑒于此,本文根據(jù)發(fā)熱融冰法基本原理,提出了一種中頻諧振除冰法,重點研究中頻諧振除冰法可行性,以及四象限級聯(lián)型除冰裝置的設(shè)計和控制等問題。全文通過一系列仿真和實驗展開,得到的主要結(jié)論有:
　　 (1)首先,本文根據(jù)等效面積相等原理把鋼芯鋁絞線簡化為一種便于有限元軟件計算的等效模型,并通過Ansoft-Maxwell有限元軟件的仿真證明:中頻電

2、流下,鋼芯鋁絞線單位長度電阻值增加明顯,且鋼芯鋁絞線的鋁線層數(shù)越多,電阻值增加趨勢越明顯。上述仿真結(jié)論證明了中頻電流集膚效應(yīng)可加快線路融冰速度。此外,為有效降低中頻除冰時線路電感的無功消耗,本文利用線路等值電感和串入電容器的串聯(lián)諧振降低中頻融冰裝置容量,同時提出了二分法和軟件鎖相環(huán)相結(jié)合的復(fù)合型串聯(lián)諧振控制策略。二分法可加快諧振頻率搜索速度和避免失鎖現(xiàn)象,而軟件鎖相環(huán)可克服諧振點小范圍轉(zhuǎn)移問題,相應(yīng)的仿真證明了該方法可實現(xiàn)諧振點的快速正

3、確跟蹤。
　　 (2)針對除冰裝置的多用途目標(biāo),本文根據(jù)功率單元出力、直流電壓可控性和四象限運(yùn)行等要求確定了三相PWM整流器十單相H橋逆變的功率單元方案。此外,為實現(xiàn)三相PWM整流器直流電壓和交流側(cè)功率岡數(shù)可控,提出了準(zhǔn)定頻一時間預(yù)測型滯環(huán)電流控制策略,該策略直接控制解耦的線電流,并利用實時調(diào)整的滯環(huán)環(huán)寬和線性預(yù)測開關(guān)動作時刻來穩(wěn)定開關(guān)頻率,通過一系列仿真分析證明,上述控制策略可實現(xiàn)直流電壓、交流電流可控和開關(guān)頻率穩(wěn)定的效果。<

4、br>　　 (3)根據(jù)級聯(lián)型逆變器功率單元的結(jié)構(gòu)特點,提出了錯時采樣三電平SVPWM方法;同時,針對級聯(lián)型逆變器故障率高的特點,本文綜合利用過調(diào)制和冗余基矢量重構(gòu)技術(shù),提出了基于三電平SVPWM的容錯控制策略,通過理論和仿真分析證明,該方法比中性點偏移策略輸出電壓更高,且程序編寫簡單,執(zhí)行效率也高。
　　 (4)從主電路和控制系統(tǒng)方面進(jìn)行了首臺除冰裝置軟硬件工程化設(shè)計,完成一套2000kW/10kV的樣機(jī)。主要包括功率單元、核

5、心控制器系統(tǒng)、功率單元控制系統(tǒng)、高速光纖通訊接口等硬件設(shè)計;還包括SolidWorks三維結(jié)構(gòu),高速通訊模塊、驅(qū)動脈沖模塊、核心控制器和上位機(jī)實時通信模塊、觸摸屏多畫面狀態(tài)顯示等軟件設(shè)計。
　　 (5)針對除冰裝置僅作除冰用途時投資成本和閑置浪費(fèi)率高的問題,本文分析了除冰裝置非覆冰期的其他用途。通過分析相關(guān)文獻(xiàn)證明,僅需簡單改變除冰裝置接線方式,并同時調(diào)整相應(yīng)程序,除冰裝置還可以實現(xiàn)STATCOM、SSSC、UPFC或儲能系統(tǒng)等

6、功能。
　　 (6)最后,通過一系列的樣機(jī)實驗證明:中頻電流的集膚效應(yīng)可以明顯提高鋼芯鋁絞線的單位長度電阻,加快融冰速度,同時依靠除冰裝置的輸出頻率的控制可以實現(xiàn)串聯(lián)諧振,優(yōu)化裝置容量;相應(yīng)的電流控制策略可以實現(xiàn)功率單元直流電壓和輸入功率岡數(shù)控制,且能穩(wěn)定開關(guān)頻率;所提的錯時采樣三電平SVPWM調(diào)制技術(shù)可以滿足級聯(lián)型逆變器正常運(yùn)行要求,且在故障條件下,利用容錯控制策略能實現(xiàn)逆變器的最大電壓輸出。以上實驗結(jié)果表明,本文提出的中頻諧