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分散式发电输送和分配

已有 74 次阅读  2019-01-01 17:41

半导体元件在每个控制栅位置都有内部电容,在通电期间必须首先对这些电容进行充电,以便将“开关”转变到 ON 状态,或者必须进行放电,以便将开关转变回 OFF 状态。

在开关频率范围为 10 - 20 kHz 的连续工作期间,根据半导体开关尺寸的不同,串联电阻器的功率耗散为几瓦左右。除了耗散功率以外,所用串联电阻器还应当根据其电流负载能力来选择。为此,拥有关于电阻器设计和所使用材料的准确知识也是必要的。

对用于功率输出不超过 8 kW 的光伏应用的功率转换器来说,在每次开关操作期间,流经串联电阻器的开关电流最大可达 25 A。  所以应当尽可能使用具有高脉冲负载能力的坚固而可靠的电阻器,以便能够甚至在连续工作多年之后仍然可以正确进行开关操作。SMD MELF 电阻器是特别适合的,因为这些电阻器的表面积是扁平片式电阻器的近三倍之大。另外也可使用 SMD MELF 电阻器来满足有关开关行为及控制信号质量的特殊要求,例如对于高开关频率或陡开关侧翼的要求。对于输出功率大于 100 kW 的转换器,带连接帽的线绕式电阻器可使批量生产功率半导体时非常方便组装。

输送和分配

根据其功率输出的不同,分散式发电机将电力馈入 230 V / 400 V 低压电网。在更高功率输出下,馈入电压可达 30 kV 的中压电网。更大的风轮机场将其电力通过变电站直接馈入 110 kV - 380 kV 高压和超高压电网,不经过低压和中压电网。

陆上风电场连接至高压架空输电线;但海上离岸风电场只能通过高压电缆连接。该电缆的输出侧提供交流电流,其严重缺点是电容值远大于架空线。

工作期间的电容充电是连续反向的;电容充放电所需的电功率称为“无功功率”。能量传输线路上的无功功率越高,有功功率传输能力就越低。因为电能计费仅基于有功功率流,所以使用高压电缆输送交流电流时以十公里长度为限,否则无利可图。

为避免电缆的这一劣势,离岸风电场的交流电在集中式高压转换器中被整流为直流电。然后可使用海洋中的水或大地作为回路导线将高压 DC 馈入单极电缆。另一个高压转换器位于陆地上,用于将直流电转换成高压交流电,然后输入现有交流电电网。

这种能量形式称为 HVDC(高压直流)传输。 HVDC 设备中的直流电电压大小范围为 300 kV - 500 kV。使用晶闸管或  IGBT 来开关如此之高的电压需要大量半导体开关,其中大多数是光触发型的,以串联方式连接并在每个相中保持电气隔离。

电阻器在在 HVDC 工程中的使用限于控制和调节领域。HVDC 传输设备中的关键被动元件包括膜电容器,它们或者作为缓冲电容并行连接至晶闸管,或者作为多电平中间回路电压 HVDC 中的步进式电容性分压器由 IGBT 模块接通或关断。

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