抽水蓄能電站可控整流型融冰電源模塊設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介

丁向東 鄭偉 潘玉梅 張和平 王文鵬

【摘要】? ? 新疆阜康抽水蓄能電站是新疆首座抽水蓄能電站，位于天山北麓、準(zhǔn)噶爾盆地東南緣，東鄰哈密市，冬季時(shí)間長(zhǎng)，晝夜溫差大，阜康地區(qū)跨越山區(qū)和平原區(qū)兩個(gè)不同的大地構(gòu)造單元。海拔3000米以上的高山區(qū)，常年冰雪覆蓋;海拔1800-3000米的中山帶，大氣降水較為豐富。2018年5月6日夜間到7日夜間，受西伯利亞低槽東移南下影響，吉木薩爾出現(xiàn)了中到大量的雨轉(zhuǎn)雨夾雪寒潮天氣，平原區(qū)降水量12.0mm，山區(qū)大部地區(qū)普降大到暴雪，降雪過(guò)程中南部山區(qū)公路被積雪覆蓋，平均積雪深度達(dá)到12cm。阜康抽蓄電站基建期的輸電線路處于環(huán)境惡劣的微地形微氣象區(qū)域，抗冰雪設(shè)計(jì)相對(duì)較弱，極易因持續(xù)的雨雪低溫天氣引起線路覆冰，出現(xiàn)倒桿斷線。冰凍嚴(yán)重影響著輸電線路的安全運(yùn)行，冰凍帶來(lái)的危害，加大了維護(hù)工作量，增加了企業(yè)成本。

【關(guān)鍵詞】? ? 直流融冰? ? 開關(guān)電源? ? 整流器? ? 輸電線路

前言：

覆冰是一種分布廣泛的自然現(xiàn)象，尤其霧凇是一種美麗的自然景觀。但對(duì)于輸電線路，嚴(yán)重的覆冰則有可能導(dǎo)致故障，甚至?xí)l(fā)大面積停電等災(zāi)難性事故。自20世紀(jì)50年代開始，加拿大、美國(guó)等覆冰嚴(yán)重的國(guó)家相繼對(duì)輸電線路覆冰進(jìn)行了觀測(cè)和研究。我國(guó)也是世界上覆冰嚴(yán)重的國(guó)家之一，長(zhǎng)期以來(lái)，輸電線路工作者一直為解決覆冰問(wèn)題進(jìn)行不懈的探索，并獲得了許多重要的工作成果。1976年，在全國(guó)首次重冰線路設(shè)計(jì)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)交流會(huì)議上，提出了“避、抗、熔、改、防”五字方針，成為輸電線路抗冰的主要技術(shù)原則。隨著我國(guó)電網(wǎng)規(guī)模的快速擴(kuò)大，近50多年來(lái)，大面積冰害事故在全國(guó)各地時(shí)有發(fā)生，尤其2008年1～2月，我國(guó)南方電網(wǎng)出現(xiàn)了持續(xù)較長(zhǎng)時(shí)間的大范圍雨雪冰凍天氣，造成1252條110～500kV線路倒塔7377基、受損3092基，13888條10～35kV線路故障停運(yùn)，給當(dāng)?shù)厝嗣袢罕娚詈蛧?guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來(lái)嚴(yán)重影響。新疆自2009年2月以來(lái)，災(zāi)害性天氣頻發(fā)，部分輸電線路覆冰故障大幅上升，成為影響電網(wǎng)安全運(yùn)行的重要因素。隨著新疆大型水電基地和超高壓電網(wǎng)的建設(shè)，輸電線路覆冰問(wèn)題將更加突出。

一、可控整流型融冰電源概述

凡是能直接將交流電能轉(zhuǎn)換成直流電能的電路統(tǒng)稱為整流電路，將整流電路應(yīng)用于直流電源裝置的技術(shù)則稱之為整流電源技術(shù)。1958 年，從美國(guó)通用電氣公司研制成功第一個(gè)工業(yè)用的普通晶閘管開始，整流電源技術(shù)開始由不可控整流轉(zhuǎn)向相控型整流。三相相控型整流電源技術(shù)是指采用相控型功率器件晶閘管作為功率器件的整流電源技術(shù)，該技術(shù)相比三相不可控整流電源技術(shù)最大的優(yōu)點(diǎn)在于實(shí)現(xiàn)了直流側(cè)電壓的可調(diào)性，此外，在整流電源直流側(cè)電壓的紋波率、轉(zhuǎn)換效率和諧波含量等方面也有所改善。三相相控型整流電路屬于低頻電路，成為半導(dǎo)體整流電路中歷史最長(zhǎng)、技術(shù)最成熟的一種整流電路，目前還應(yīng)用廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中。

二、基于電壓型逆變器的高頻開關(guān)電源設(shè)計(jì)

研究高效節(jié)能型高頻開關(guān)電源，擬輸入側(cè)采用電壓型逆變器和電流逆變器，利用高頻PWM 整流技術(shù)，進(jìn)行AC/DC 變換，得到恒定的直流電。這樣可以實(shí)現(xiàn)電能的高效利用，減少系統(tǒng)的無(wú)功和諧波含量，提高裝置的電能質(zhì)量水平。然后，通過(guò)全橋DC/DC 逆變器進(jìn)行高頻變換，將高壓直流電源轉(zhuǎn)換為需要的低壓大電流電源給負(fù)載供電。為了實(shí)現(xiàn)能量的高效利用，減少電網(wǎng)諧波污染，本章討論了一種基于電壓型逆變器的高頻開關(guān)電源?；陔妷盒湍孀兤鞯母哳l開關(guān)電源結(jié)構(gòu)如圖2.1 所示。

三、總結(jié)

針對(duì)三相電壓型逆變器，通過(guò)采用一種基于負(fù)載功率前饋的無(wú)差拍控制方法和高頻PWM 調(diào)制技術(shù)實(shí)現(xiàn)逆變器的快速響應(yīng)和高功率因數(shù)整流，實(shí)現(xiàn)能量的高效利用，減小系統(tǒng)的電壓電流畸變率。單相全橋逆變器采用高頻逆變技術(shù)，將直流電轉(zhuǎn)換為高頻交流電，通過(guò)高頻耦合變壓器，將能量從直流側(cè)傳輸?shù)降蛪喝ㄕ鱾?cè)，通過(guò)全波整流器整流濾波后得到希望的直流電壓電流。高頻DC/DC 變換器通過(guò)采用高頻逆變技術(shù)，實(shí)現(xiàn)能量的高效輸出，降低裝置自身的能耗，大大提高高頻開關(guān)電源的工作效率。

參? 考? 文? 獻(xiàn)

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