（电力电子与电力传动论文)光伏并网发电与电网无功功率补偿一体化技术的研究.pdf

摘要光伏并网发电是未来可再生能源应用的一种重要方法，本文的研究对象为不带直流 侧蓄电池的中小功率光伏并网发电系统，系统在向本地负载提供电能的同时将多余的电 能输送到电网上，这种运行方式普遍受到国内外研究者的重视，是一种很有前途的分布 式发电运行方式。在没有直流侧蓄电池的情况下，光伏电池是光伏并网发电系统唯一的功率发生源，因此当阴雨天和晚上时光伏并网发电系统将停止供电。光伏并网发电系统在这些时段处 于闲置状态，系统利用率低。光伏并网发电系统在昼夜交替的情况下每天都会重复一次 并列和解列动作，增加了系统的损耗，降低了系统寿命。针对这一问题，本文提出一种同时实现并网发电和电网无功功率补偿的一体化技术,在不增加硬件设备的前提下，当光伏电池发电时，能同时用于并网发电和电网无功补偿;当光伏电池不发电时（如夜晚），仍能进行电网的无功补偿，从而解决传统光伏并网发 电系统利用率低的问题，并具有系统结构简单、转换效率高和使用灵活的特点。本文基于瞬时无功功率理论,通过dq变换对逆变器输出电流进行有功分量和无功分 量的解耦控制。文章建立了系统逆变器输出的等效电路图，结合矢量图分析逆变器输出 电流的调节规律，为系统有功电流和无功电流控制提供了理论依据。研究表明，调节逆 变器输出电压的幅值和相位可控制逆变器输出电流的大小和方向。当补偿无功功率不变 时，若控制逆变器输出电压相角超前电网电压相角，则逆变器输出有功功率，反之逆变 器吸收有功功率；当输出有功功率不变时，若控制逆变器输出电压幅值高于电网电压幅 值，系统补偿感性无功功率，反之系统补偿容性无功功率。系统实际输出的有功电流和 无功电流大小和方向由光伏电池输出功率和电网无功补偿需求量决定。光伏电池作为系统的唯一供电源，其工作状态直接决定整个系统的输出功率。光伏 电池的输出特性具有非线性，其输出功率随外部环境（包括日照强度，温度，负载等）的变化而变化。本文在引用光伏电池数学模型的基础上，建立了光伏电池的仿真模型。对不同负载、模型内部参数变化和日照强度变化条件下光伏电池输出的特性进行了研 究，得到了，光伏电池在各种条件变化下的输出特性规律。并在此基础上，采用BOOST DC/DC、变换器实现了对光伏电池输出的最大功率跟踪。本文对传统BOOST电路进行 了改进，提出在BOOST前端并联电容的方法，可以进一步降低光伏电池输出功率的波 动，文章给出了新的结构下BOOST电路参数的设计方法。对电网进行无功补偿需要逆变器直流侧保持一个较高的电压（大于540V）,而光伏 电池输出功率降低将导致直流侧电压波动甚至最终不能维持既定电压。为解决这一问 题，本文引入了对逆变器直流侧电压的闭环控制，当光伏电池输出足够功率时，电压闭 环保证光伏电池输出的功率最大效率地被变换到交流侧；当光伏电池输出功率降低时，-I*上海交通蜜隼土学位论文电压闭环使得逆变器部分时间工作在PWM整流状态，通过对逆变器开关状态的控制电 能的双向流动，从而维持直流侧电压稳定。文章利用PWM整流器的反向BOOST特性,实现了在没有光伏功率输出的情况下提升直流侧电压的功能。文章给出了实现直流侧电 压提升的理论分析及相应的仿真和实验结果。孤岛现象是分布式发电系统面临的一个独特的问题，当电网处于失电状况，这些独 立的并网发电系统仍可能持续工作，并与本地负载连接处于独立运行状态。从用电安全 与用电质量方面考虑，孤岛状况是不允许出现的，由此引出了对孤岛状态进行检测的研 究。国内外专家对此提出了多种不同的研究方法,本文对部分研究方法进行了分析比较,同时提出一种利用无功补偿技术进行孤岛检测的新方法。该方法利用可调节的无功功率 输出改变孤岛状态下的源负载之间的无功匹配度，从而通过负载频率的持续变化达到 孤岛检测的目的。同时文章还给出了采用不同无功补偿方式的孤岛检测效果，以及光伏 电池输出功率和负载条件变化对检测效果的影响。大量仿真结果表明，采用无功补偿技 术的孤岛检测方法检测结果准确可靠，检测速度快，适用于不同负载条件，且不存在传 统检测方法固有的检测盲区。为解决并网操作冲击电流问题，运用柔性并网技术，系统在相位同步条件不满足时 仍可实现可靠并网。同时，系统有功功率输出和无功补偿功能之间的切换是平滑的，系 统在并网工作后无需频繁的并列和解列。文章最后对光伏并网发电系统输出电流的谐波 成分进行了分析。分析结果表明，带有滤波电感的逆变系统向电网供电时，采用对输出 电流的有功和无功分量分别控制的方法，输出电流谐波含量少，能够满足并网发电要求。本文以TMS320FL240DSP为控制内核建立了光伏并网发电系统实验装置，设计容 量 6kVA。关键词：光伏电池，最大功率跟踪，瞬时无功功率理论，无功补偿，PWM整流，孤岛 检测，柔性并网A嘴段CTAbstractGrid-connected PV system is one of important method fbr renewable resources application in the future.Research on small-to-middle grid-connected PV system without DC-link battery is made in this paper This kind of system supplies the PV power to the local loads and delivers the excessive power to the grid synchronously.Ifs a promising distributed power system mode that is interested by the researchers at home and abroad now.The PV array is the only power source of the grid-connected PV system when there is not DC-link battery.The PV array will lose the output capability when the insolation is weak or it is night,which forces the system to be removed from the grid and reduces the utilization factor of the system.The frequent parallel operation and break-up actions are unavoidable since the day and night is alternant everyday,which makes the control of the system difficult.In this dissertation,the integrative technique of grid-connected power supplying and reactive power compensation(RPC)is presented.The proposed system delivers active power produced by the PV array to the grid and compensates reactive power for the grid simultaneously dispense with the added installations.When the insolation is weak or the PV arrays are inoperative at night,the function of RPC can still be used.The multifunction increases the utilization factor of the system and also improves the quality of the grid.The repeated parallel operation and break-up are avoided,which provides flexible integration of the PV system into the grid.Based on the theory of the instantaneous reactive power,the dq transformation is used to separate the inverter currents into the active currents and reactive currents.The equivalent circuit and vector relation of inverter output are built to analyze the control rules of the inverter output currents,which is the theory basis for adjusting the active currents and reactive currents respectively.Its shown that the value and direction of inverter output currents are controlled through regulating the amplitude and phase of the inverter output voltage.When the phase of the output voltage of the inverter leads forward to that of the grid,the inverter outputs the active power to the grid.In reverse,the inverter absorbs the active power when the output voltage of the inverter lags to that of the grid.When the output voltage of the inverter is higher than that of the grid,the inverter outputs the inductive reactive power.In reverse,the inverter outputs the capacitive reactive power when the output voltage is lower than that of the grid.The actual value and direction of the active current and reactive current are due to the output power of the PV array and the requirement of the RPC fbr the grid.The output power of the grid-connected PV system is due to the work status of the PV array.The output volt-ampere characteristic of PV array is nonlinear and the output power of PV array is changed with the variable conditions such as the insolation,the temperature of PV cells and the impedance of loads.Based on the mathematical model of PV cell,the simulation model of PV array is built to analyze the output characteristics of PV array.The output characteristic laws are found under the conditions of different loads,different inter parameters and changed insolation.The maximum power point tracking(MPPT)of PV output is realized with the BOOST DC/DC converter to enhance the transform efficiency of PV array,A capacitance is paralleled to the front of BOOST circuit to decrease the fluctuation of output power of PV array.The corresponding design method of parameters in the new BOOST-in-上海交通棕耗学位论文topology is given in the paper.The invariant high DC-link voltage is essential to realize the RPC for the grid.However,the DC-link voltage will be fluctuant or even decreased continually when the output power of PV array is decreased.The closed loop control method is used to maintain the DC-link voltage.The output power of the PV array can be delivered to the grid effectively with the closed voltage loop method.When the output power of the PV array is decreased,the inverter works as the PWM rectifier at some time.The bi-directional fluxion of the power is realized by controlling the switch status of the inverter.The DC-link voltage can be enhanced to the reference voltage using the reversed BOOST function of the PWM rectifier.The responding theories are analyzed,and the simulation and experiment results validate the feasibility of this method.The islanding phenomenon is one of particular problems in the distributed power system.The islanding phenomenon of PV inverters refers to their independent operation when the utility is disconnected.Concern about such phenomenon is raised because it causes danger to uninformed maintenance personnel and decreases the power supplying quality.Therefore,it is desirable to incorporate detection functions into PV inverters for protection.Some islanding detection methods,which have been proposed,are compared in this dissertation.Furthermore,a novel method using RPC function of the inverter is presented.The reactive power matching between the resource and the loads is destroyed by adjusting the reactive power output of the inverter,which makes the frequency of the loads to be changed continuously.The optimal detection performance is achieved when the appropriate RPC(reactive power compensation)strategy is used,which is according to the characteristics of the loads.The theory of the islanding detection using the variable reactive power generation from the inverter is researched primarily.The effects of the matching degree of the active power and reactive power between the power resource and the local loads on the frequency of the load voltage are analyzed by the simulation results.This method has the virtues of no non-detection zone(NDZ),high response speed and no effects on active power output of system.In order to reduce the surge current when the inverter is connected to grid for the first time,the flexible grid-connected technique is presented.The parallel operation can be realized reliably even though the phase of the inverter output voltage and that of the grid voltage are not equivalent.Moreover,the functions of active power output and RPC are switched smoothly.The frequent parallel operation and break-up are avoided once the system is connected to the grid.At last,the harmonic components of inverter current are analyzed.It9s shown that the hannonic current is small in the proposed grid-connected PV system with the filtering inductances.An experiment equipment of 6kVA grid-connected PV system is developed for research on the proposed integrative method.The TMS320FL240 DSP is used as the control core and the direct current control method is applied.Key words:PV array,maximum power point tracking,theory of the instantaneous reactive power,reactive power compensation,PWM rectifier,islanding detection,flexible grid-connected-IV-第袁I耨绪论第一章绪论1.1引言进入21世纪，人们对于环境问题的关注达到前所未有的热切程度。而随着全球气温 变暖和世界能源危机的日益突出，利用和开发新能源技术迫在眉睫，其中可再生能源的 开发和利用成为世界范围内的一个研究热点。1.2光伏发电研究现状1.2.1光伏应用的意义与前景太阳能是一种理想的可再生能源，开发利用太阳能的主要途径是光伏发电，它具有 如下优点：无噪声，无污染，能量随处可得且取之不尽，不受地域限制，可以无人值守，建设周期短，规模设计自由度大等，这些优点都是常规发电和其它发电方式所不能比拟 的。目前，开发利用太阳能已成为世界上许多国家可持续发展的重要战略决策。1990年 以来，联合国组织召开了一系列会议，讨论和制定了世界太阳能利用的战略规划、国际 太阳能公约以及推行可再生能源发电的配额政策(RPS)等。20世纪90年代，世界各国 致力于进行第三次能源结构的调整并取得了一定的进展，特别是一些发达国家，实施了 一系列以保护环境、实现可持续发展为目的的能源结构调整计划，鼓励可再生能源的开 发利用，较为著名的有田:“欧盟”制订的可持续发展计划有焦耳计划、兆卡计划、Altener 计划，目标为5年内可再生能源发电量提高4倍，到2050年可再生能源占能源消耗总量达 到8%,生物质燃料占机动车用燃料达到5%。1997年美国政府宣布了“百万屋顶光伏计 划”。日本自1993年以来先后推出了“月光计划”、“环境计划”、“阳光计划”等，对居 民住宅用屋顶光伏发电及公共设施用光伏发电采取了补助造价1/31/2的优惠政策。目 标是2010年可再生能源占能源消耗总量达到3.6%,该计划中自1993年到2020年仅研究经 费总额就达150亿美元。1996年12月，中国太阳能学会光电专业委员会、中国可再生能源研究会太阳能与风能 专业委员会、上海市太阳能学会联合在上海交通大学举办了“96中国阳光发电技术与 产品交流会”，提出了加速我国太阳能光伏发电技术与产业发展的一系列建议。根据 我国19962020年太阳能光电(PV)发展计划，在2020年的太阳能光电总容量将达到30 万千瓦；在联网阳光电站建设方面，计划2020年前建成5座兆瓦级阳光电站。目前，我国的光伏发电发展计划基本倾向于覆盖解决边远地区和农村等常规输电难 以到达的用电地区。但是实际现状是，我国大中城市普遍存在缺电问题，而且短期内难 以得到缓解。在当前现有供电系统难以满足需求的情况下，推广和采用新的发电技术来 进行补充是可行之策，同时也刻不容缓。光伏发电不受地域限制，建设周期短，可以集 中发电或分散发电，设计自由度大，因此在城市供电系统具有很大的发展前景。光伏屋 1 上海交通域黑土学位论文顶发电系统近年来在国外发展很快，如美国、日本以及欧洲诸国。这一发电模式在国外 已得到电力部门的认可，预计到本世纪中叶，仅屋顶光伏能源一项就可提供全部家庭用 电量的1/4。光伏屋顶发电系统可以就近为建筑物供电，也可直接并到电网上进行并网 发电，因此是城市光伏发电的一种首选方式。长期以来，光伏电池效率低价格昂贵是阻碍光伏发电发展的一个瓶颈。随着光伏电 池制造技术的发展，国际上高效聚光光伏电池效率已达32%,高效平板电池效率已达 25%28%。目前世界最大光伏工厂年产36MW（1999年数据），价格为34美元/Wp。预计到2010年，光伏电池售价有可能降至1美元/Wp,届时光伏发电成本将降至6美分/kWh,可以与火电竞争。“2004年中国国际可再生能源设备与技术展览会国际研讨会”于2004年4月710 日在北京召开。会上交流了太阳能光伏发电的发展情况。太阳能光伏发电是太阳能利用 的重要方式，也是我国重点提倡开发利用的绿色能源。特别是我国西部地区、人口分散、经济落后，无电户很多，而太阳能利用条件却得天独厚，随着国家西部开发政策的推行 及“光明工程”的实施，太阳能光伏发电技术取得了较快发展。目前我国光伏发电市场 需求旺盛，光伏电池销售量平均增长率在30%以上，近几年年销售量均保持在2.5MW左 右。2000年光伏产品保有量已达到15MW,主要应用于通信、铁路、电视、气象、航运、阴极保护等方面。同时，户用光伏系统及独立光伏电站也取得了很大发展。如按50%无 电户采用该技术、每户平均30W计算，总需求量可达300MW。在未来1020年内，并 网光伏发电系统也将取得迅速发展【叫1.2.2光伏发电技术的研究现状太阳能光伏发电系统的应用可分为以下3种类型：1）直流供电系统这部分系统直接将光伏电池输出的电能作为直流电使用，主要应用在小区景灯和电 动玩具上。由于这类系统通常需要蓄电池等附加储能设备，因此其功率容量都比较小，一般在100W以下。2）独立发电系统这是目前我国较常用的光伏发电方式，其特点是将光伏电池输出的直流电通过 DC/AC变换器变换成交流电供负载使用，分别应用在：农村一具体应用系统有独立光伏电站、家用光伏电源、光伏水泵等。工业领域一具体应用系统有光缆通讯、微波通讯、卫星电视接收站、森林防火电 源、边防哨所电源、公路信号电源、航标及灯塔电源等。民用商品及其它一具体应用系统有太阳能庭院灯、太阳能路灯、太阳能汽车、太 阳能半导体冷藏箱、太阳帽、太阳能充电器、太阳能计算器等。3）并网发电系统-2-第r隐绪论该系统在国外已步入大规模发电阶段，是当今国际上光伏发电的发展潮流，但在我 国目前仍处于酝酿试验阶段。依其特点又可分为2种类型：并网光伏发电系统由于该系统所发电力直接进入电网，省掉了储能的蓄电池组，因而可使其成本下降 18%左右。屋顶光伏发电光伏发电系统与建筑相结合，可并入电网或配备少量蓄电池，同时通过巧妙设计达 到了降低建筑造价及光伏发电系统造价的目的，其前景诱人。目前，制约太阳能光伏发电发展的主要因素是产品价格还比较昂贵，所以提高光电 转换效率，降低光伏发电成本是当前光伏发电技术研究关注的重点。为此，世界各国特 别是发达国家不惜投入巨大的人力和物力对其进行了研究，这些研究归纳起来主要分为 以下2个方面：1）通过研制高效新型太阳能光伏电池或改进工艺，降低光电池成本的方式，达到 提高电池性能价格比的目的。同时，随着纳米技术的发展及新材料的出现，成本低、工 艺简单的薄膜电池、二氧化钛有机纳米电池等新产品将会逐步走出实验室，为太阳能光 伏发电事业做出贡献。2）通过自动跟踪技术及聚光方式来延长光伏电池光电转换时间和提高其能量密度，从而达到降低系统成本的目的。随着自动控制技术的发展和完善，在技术上花费很小投 资就可以实现光伏电池自动跟踪太阳，从而充分发挥太阳能电池的发电能力，而采用 新材料及聚光（抛物面型反射式或菲涅尔透镜透射式）技术，则可使太阳光伏电池的发 电能力提高为原来的几倍甚至几十倍，在这方面还有许多工作要做，如提光伏电池高 自动跟踪系统的可靠性以及探讨具有自洁功能、长寿命、易加工的聚光器材料等。1.3光伏并网发电的特点1.3.1光伏并网发电的优点近年来光伏产业发展迅速，其市场从边远农村地区逐步向城市并网发电、屋顶发电 的方向发展。在直流供电和独立发电系统工作模式下，蓄电池通常是需要的，因为太阳 能电池在一天内不能连续供电。而公用电网容量很大，并网发电并不需要蓄电池等储能 设备，光伏电池发出的电直接送到电网并储存起来。1998年7月6日10日在奥地利维也纳召开的“第二届国际太阳能光伏会议”上，有关光伏发电的论文共313篇，其中专门论述“光伏并网发电系统”的论文达161篇，占论文总数的51.44%,由此可见，光伏并网发电系统的研究已成为世界之热点，表明 太阳能并网发电技术已经进入新的历史阶段，它同时也是光伏发电领域研究的前沿。-3-上海交通梯厚士学位论文1.3.2国内外光伏并网发电的现状与发展趋势光伏并网发电开始于19世纪80年代，美国、日本、德国、意大利等都为此作出了 努力。相继建立了一些大型光伏并网电站，规模从100kW到1MW不等，大多是政府投 资的项目。这些项目在技术发展上面取得了成功，但是在经济效益方面并不令人鼓舞，主要原因是太阳能电池成本过高，其发电成本很难让电力公司接受。进入90年代，发达国家将研究重点转移到“屋顶光伏并网系统”。屋顶光伏并网系 统直接将太阳能电池安装在建筑物上，解决了城市光伏建设的场地问题，具有很好的灵 活性。1993年，德国率先提出“1000个光伏屋顶计划”，继而扩展为“2000个光伏屋顶 计划。同时制定了“可再生能源电力供应法”,规定光伏发电的上网电价为0.99马克（稍 高于常规电价0.6马克的电价），极大地刺激了光伏发电市场。日本1997年宣布“7万 屋顶计划”，目标是到2010年光伏并网屋顶系统总容量达到7600MWo美国也在1997 年宣布实施“百万屋顶计划”，计划到2010年安装100万套太阳能屋顶，总装机容量为 3025MWp,同时通过该计划将使光伏发电成本由1997年的22美分/度下降到7.7美分/度。许多其他发达国家也都有类似的光伏屋顶项目或计划，如荷兰、瑞士、芬兰、奥地 利、英国、加拿大等。属于发展中国家的印度也在1997年12月宣布到2020年将建成 150万套光伏屋顶并网发电系统。我国在“八五”和“九五”期间将“光伏屋顶并网发电系统”列入了“国家科技攻 关计划”，在深圳和北京分别建成了 lOOkWp、17kWp、7kWp和5kWp的光伏屋顶并网 发电系统并成功实现了并网发电。西藏安多100kW光伏电站自1999年投入运行已正常工作5年，是我国发电容量最 大的在运行实用光伏电站。2004年广东首座总容量为1兆瓦的太阳能发电系统通过验 收，这是目前亚洲最大的太阳能光伏发电系统，预计年发电能力约为98万kWH。甘肃 省敦煌8MWp并网光伏发电系统建设预可行性研究报告也于2004年11月通过了 专家评审，该项目已被初步列入国家“十一五”规划之中。1.3.3现有光伏并网发电技术存在的不足现有光伏并网发电技术研究集中解决并网逆变系统的效率和电磁干扰（EMD问题，通过新的逆变器拓扑结构和控制方法来实现光伏电池的最大功率跟踪和逆变器并网运 行。文献等研究了不同的逆变器控制策略和算法，其变换效果都十分不错。在这 些文献中，其直流侧控制大部分都采用了 DC/DC变换技术，以实现对太阳能电池的最 大功率输出跟踪。同时，为了提升电压和起到隔离作用，在DC/DC变换环节又引入了 高频变压器，而很少采用在逆变器输出端加低频变压器的办法，这主要是从造价和设备 体积方面来考虑的。另外，大部分文章都采用在直流变换器与逆变器中间加蓄电池的办 法，这样做虽然有利于对光伏电池的最大功率跟踪控制和逆变器直流侧电压控制，但是 由于增加了电池环节，系统的转换效率势必降低，而且电池体积庞大，造价也比较高。4-第能绪论 一传统的光伏并网发电还存在一个缺憾，即当日照强度很低甚至夜晚时，光伏电池实 际上丧失了输出能力，这时整个系统就必须从电网上撤下来，只有等光伏电池输出能力 达到一定值时，系统再与电网并列。这样一来，不仅在系统关闭时整套设备处于闲置状 态，而且频繁的并列与解列动作造成系统控制困难，部分设备损耗增加且使用寿命变短。针对这些问题，文献12/5等考虑在传统的并网逆变系统中增加其他功能。文献 12,13提到的系统需要额外的储能设备如蓄电池或燃料电池等，但是这样也增加了系统 的成本。TF.Wu等人提出一种将光伏并网发电与三相整流技术相结合的方法口3当光 伏电池发电时，系统工作在逆变状态；当光伏电池停止输出时，逆变器作为整流器对直 流负载供电，该方法在一定程度上提高了系统的利用率。但是，该并网系统在逆变器直 流侧并联直流负载，无疑降低了整个系统应用的灵活性。而且该方法在两种功能之间要 通过大量继电器来进行切换，使得整个系统的控制变得复杂，可靠性降低。文献15的 系统在日照强时作太阳能发电用，在雨天作有源滤波用，但是两种功能不能同时工作。文章提到的线模式和中心线模式的方法只适用于单相三线系统。而且系统对电流的控制 引入了微分算法，实现较为困难。文献167提到的备用电源系统需要额外的储能设备 如蓄电池或供电设备燃料电池等，增加了系统的成本。在光伏发电系统中，一部分研究者也正在致力于解决一些光伏发电系统中的一般性 问题：安全性、灵活性、运行标准、集成化技术和低成本等田8支1.4电网系统的无功需求与补偿1.4.1电网电能质量对无功的标准要求国家标准GB12325-90电能质量供电电压允许偏差对各个电压等级的电网的无 功补偿原则作了具体的规定。标准中规定，无功应尽量做到就地补偿，减少电网上的无 功潮流。对于10kV及以下配电线路，可以在共用配电变压器的电压网上，适当分散装设 可投切的0.4kV低压电容器组，做到线路在最大负荷时满足补偿要求，在最小负荷时不 出现无功功率倒送。对于供电电压允许偏差，35kV及以上供电电压正、负偏差的绝对 值之和不超过额定电压的10%,10kV及以下三相供电电压允许偏差为额定电压的7%,220V单相供电电压允许偏差为额定电压的+7%、此处电压偏差定义为，电压变 化率小于每秒1%时的实际电压值与系统额定电压值之差12吗国家能源部标准SD325-89电力系统电压和无功电力技术导则（试行）规定，电 力系统的无功电源与无功负载在高峰或低谷时都应采用分（电压）层和分（电）区基本 平衡的原则进行配置和运行，避免经长距离线路或多级变压器传送无功功率。1.4.2电网负载对无功的需求无功功率对供电系统和负荷的运行都是十分重要的。配电系统中的负载大多呈感性，如用于通风、空调、水泵的异步电动机、用于照明的众多荧光灯，以及用于通讯和计算 5-上海交通在詈辱士学位论文机系统的整流器、电子稳压电源等。其中电动机、荧光灯等负载，以及变压器和电抗器 必须消耗无功功率才能正常工作，这是其本身电特性所决定的。而变频器、整流器、电 子稳压电源等电力电子装置通常采用相控方式，其交流侧的电流也常常滞后于电压，它 们不但要消耗大量的无功功率，还要产生大量的谐波电流，即使简单的二极管整流装置,尽管其交流侧电压电流基本同相，但由于电流波形的畸变，其产生的大量谐波电流也要 消耗无功功率。为了输送有功功率，就要求送电端和受电端的电压有一定的相位差，而 为了输送无功功率，则要求两端电压有一幅值差，这只能在很窄的范围内实现囚。显然,这些无功功率如果都要由发电机提供并经过长距离传送是不合理的，通常也是不可能 的。如果电网中的无功功率供不应求，用电设备就没有足够的无功功率来建立正常的电 磁场，那么这些用电设备就不能维持在额定情况下工作，用电设备的端电压就要下降，从而影响用电设备的正常运行。例如，电力系统中运行的异步电动