基于直流激磁的半铁心可调电抗器

提出基于交直流正交磁化的半铁心可调电抗器的设计思想,以解决传统可调电抗器中存在的谐波较大、控制电流较高等问题.通过交流磁场和直流激磁的共同作用,可改变电抗器的有效电感量.实验结果显示,直流激磁增加时,电抗器的有效电感量会下降.与交流场正交的直流激磁可保持电抗器的线性特性,并使电抗器的电感量在一定工作电流范围内趋向稳定.运用铁磁学理论分析了正交磁化的内部机理,比较了2种绕制方式的可调电抗器的谐波特性.正交磁化的可调电抗器具有产生的谐波小、需要的激磁电流低等良好特性.     

电阻与电感独立可控的有源电抗器

有源电抗器由双绕组耦合电抗器和补偿电流发生器组成,在控制绕组中注入特定的补偿电流可以连续调节工作绕组的等值阻抗.提出了有源电抗器的等值电感和电阻的独立调控方法,以工作绕组电流为相位参考,将补偿电流分解为同相与正交两种分量,分别控制同相分量和正交分量的大小和极性,可以独立连续地调节有源电抗器的等值电感和电阻.当同相分量和正交分量满足一定条件时,有源电抗器还可以呈现负电感和负电阻.仿真和实验结果验证了有源电抗器等值电感和电阻的独立调控方法的有效性,也证明了负电感和负电阻的可实现性.     

新型低谐波直流可控电抗器

直流可控电抗器是无功补偿的重要装置,但其本身由于磁化曲线的非线性特性会产生大量谐波.为改善其性能,提出了一种基于电流型有源滤波器的低谐波直流可控电抗器,其基本结构是在传统的直流可控电抗器的交流侧增加谐波补偿绕组.电流型有源滤波器检测出可控电抗器输入电流中的谐波分量,并产生与此谐波电流大小相等方向相反的补偿电流,通过补偿绕组耦合到可控电抗器的输入电流中,从而使输入电流接近正弦.文中讨论了这种低谐波直流可控电抗器的结构、工作原理及控制原理,并通过仿真分析进行了验证.     

负载可调的变压器式电抗器控制系统的设计

负载可调的变压器式电抗器因其较好的特性而具有广泛的应用前景.但有效控制是实现其功能的基础,逆变桥直流侧的电容电压对电抗器的性能也有较大影响.提出了基波分量的提取模型,能实时地提取初级电压和电流的基波分量,进而实现电抗器电感的在线监测.在线测量的电感作为次级电流同相分量的调节依据,因此在无需测量变压器本体参数的情况下控制器能有效地控制电抗器的电感.分析了次级电流垂直分量与电抗器性能的关系,提出了直流侧电容电压的滞环控制方式.在设计的控制系统中,次级电流的同相分量和垂直分量均为基波电流分量,这样能减小电抗器初级电流的谐波分量对电抗器的性能影响.最后通过实验证明该控制器能有效、快速地控制电抗器的电感以及直流侧的电容电压.     

单调谐滤波器的自动调谐控制

为解决滤波器失谐问题,建立了自动连续调谐滤波器的实验系统,在单调谐滤波器中引入自动调谐功能 自动调谐系统由连续可调电抗器和自动调谐控制系统组成。电抗器用双绕组正交磁化原理,改变控制绕组的直流 电流可在线连续调节电感量,电抗器有反向调节特性和足够的调节范围,能满足滤波器失谐的补偿要求。控制系 统以滤波器的h次谐波阻抗角为控制目标,采用PI调节规律和设定限幅与死区等策略,保证了自动调谐系统的性 能和稳定性。实验结果证明了失谐补偿策略的正确性和自动调谐滤波器的可行性。     

基于磁控电抗器的谐波励磁方法

为了降低磁控电抗器(MCR)补偿无功功率时工作电流中的谐波含量,提出了一种新的抑制MCR谐波的方法。该方法利用MCR特有的工作方式,在其低压直流控制绕组中加入谐波电压,让其产生的特定次谐波磁通抵消铁芯中由于MCR铁芯饱和后磁化曲线非线性的影响,从而使各分支工作绕组中生成的电流中不含有该次谐波电流,这样便可有效抑制总工作电流中的谐波生成,使总工作电流谐波含量极小。同时本设计将MCR控制绕组中直流控制电压的调节与谐波电压的生成控制结合在一起,从而实现了一个直流控制电源双重功效的作用。使其在直流控制交流及谐波抑制两个方面具有低压控制高压、小容量控制大容量的优点。通过理论分析及实验仿真,证明了所述方法的可行性及有效性。     

基于可控电抗器的自动多调谐滤波器仿真研究

利用单条LC串联支路抑制多次谐波是构成一种新的调谐滤波器的设想,是通过调节可控电抗器补偿绕组中的谐波磁通电流,连续调节电抗器在不同谐波频率下的电感量,达到消除失谐和抑制多次谐波的目的.在Ansoft中建立了可控电抗器有限元仿真模型,分析了电抗器的工作特性;并且应用Matlab Simulink建立了自动调谐滤波器滤波实验的仿真模型,验证了滤波器的补偿调谐性能和多调谐滤波作用.同时分析也表明,滤除低次谐波比滤除高次谐波需增加更大的谐波控制电流.因此在设计这种单支路多调谐滤波器的可控电抗器主电抗时,应以滤除最低频率的电感量为主电感设计值,实际能考虑的支路数也不宜太多.     

文摘

基于可控电抗器的自动多调谐滤波器仿真研究 利用单条LC串联支路抑制多次谐波是构成一种新的调谐滤波器的设想,是通过调节可控电抗器补偿绕组中的谐波磁通电流,连续调节电抗器在不同谐波频率下的电感量,达到消除失谐和抑制多次谐波的目的。     

新型磁通补偿式空心可控电抗器

介绍了一种新型磁通补偿感应式可控电抗器,分析了该新型可控电抗器的基本结构、工作原理,在其空心绕组及其外的电磁屏蔽之间,新加多组控制绕组,通过将其开闭实现电感值的改变。通过场路结合的分析方法,理论计算了该可控电抗器的电感值,并通过对一小容量样机进行详细的实验研究,得出了包括控制特性、谐波特性、输出电流及其波形畸变率。实验结果与理论分析一致,验证了模型的正确性与精确性,并由此表明了该种磁通补偿式可控电抗器具有控制性能良好、输出电流谐波分量很低的优点。研究结果对于磁通补偿式可控电抗器的工程设计与运行分析具有一定的理论指导与实践参考意义。     

新型正交铁心可控电抗器

传统的正交铁心可控电抗器通过控制在正交铁心上的直流偏磁场间接控制交流磁场，调节交流等效电抗。正交铁心可控电抗器具有近似线性的控制特性。基于等效简化磁路的理论分析表明，正交可控电抗器在调节过程中产生一定的谐波。基于传统的正交铁心可控电抗器提出一种新型的正交铁心可控电抗器。新型正交可控电抗器在控制等效电抗的同时消除工作绕组输出电流中的谐波成分。新的拓扑结构包含1个电压源型的逆变器和1个DC/DC控制电路。使用3维磁路方法对传统正交可控电抗器和新型的正交可控电抗器分别进行仿真研究。建立实验用的样机进行测试。实验结果表明新型拓扑结构正交铁心可控电抗器具有谐波含量低的显著特点。     

直流电动机新论

作者在对新一代直流电动机(New DCM)的研究中发现并提出了直流旋转磁场这一电机学的新概念,是用换向控制器来控制电子换向器中功率开关管的导通状态及变化顺序,让通电直流电枢绕组磁势沿电枢表面圆周旋转而达到的。与交流旋转磁场一样,都是电枢绕组电路产生的磁势,它的旋转是由于电枢绕组线圈内电流瞬时值沿圆周分布变化引起的,与定转子机械相对运动没有关系。从转子的角度看电枢的旋转磁势是直流绕组电流还是交流绕组电流产生的并没有什么区别,所以对应不同的转子结构也能构成类似于交流同步电动机和交流异步电动机基本作用原理的电动机,又有所区别,出现了直流同步电动机和直流异步电动机的新概念和新名称。该文的研究有助于加深认识和开阔思路。     

基于MMC的多端直流输电系统阻抗频率特性研究

文章研究了基于模块化多电平换流器的多端直流输电(modular multilevel converter-multi-terminal direct current,M M C-M TDC)系统在交流系统背景谐波作用下的频率响应特性。首先,分析了基于M M C的多端直流输电系统的阻抗频率特性,说明交流背景谐波引起直流网络谐振的原因。其次,分析了平波电抗器的电感值大小与基于M M C的多端直流输电系统的谐振频率之间的关系,可作为合理选择平波电抗器的依据,以避免直流网络在交流谐波互补频率处发生谐振。最后,通过在PSCAD中搭建基于MMC的4端直流输电系统仿真模型,验证了理论分析结果以及直流网络谐振频率和平波电感之间的关系。仿真结果验证了理论分析的正确性,并表明可以通过调节平波电感值来改变直流网络的谐振频率,以避免交流系统背景谐波引起直流网络的谐振。     

直流SMC铁心高温超导故障限流器的研究

分析了直流电力系统保护的发展现状,设计了一种铁心型高温超导故障限流器。为了尽量延长限流的时间,限流器的铁心采用软磁复合材料(SMC)。限流器在系统正常工作时对电力系统影响很小,当短路故障发生时,它会很快表现为大阻抗以限制短路电流。基于磁场有限元与电路耦合的计算方法,首先对限流线圈在短路过程中的非线性电感进行精确计算,然后结合计算结果,在电路仿真程序中计算短路电流。通过对比SMC与硅钢铁心材料限流器的限流情况,可以看出SMC铁心限流器对于直流电力系统短路故障的限流效果更好。在短路故障发生后8 ms时,该限流器能将短路电流限制到最大值的12%。     

Developing measuring inductance strategies on a direct current machine using a DC source with magnetic saturation

This article describes a novel measuring inductance strategy on direct current (DC) machines. Measuring self‐inductance and mutual‐inductance in rotating machines is always a very challenging task over a few decades. A significant challenge in modeling electric machines is to obtain their variables and parameters as accurate as possible. The method developed in this paper using a DC source for measuring the inductance in a DC machine overcomes some problems associated with traditional methods by using an alternating current source. In particular, it enables the field winding to carry its rated DC. This approach has demonstrated the feasibility of taking measurements for inductance in a DC machine and providing its field current that is sufficient to lead magnetic saturation, such that the flux can be kept the same as the supplied flux to the running DC machine. The proposed method for measuring both self‐inductance and mutual inductance of the DC machine armature winding coils has played a main role in modeling DC machines under a wide range of operating conditions. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

双流制机车变压器绕组复用电抗器对直流母线电压稳定性的影响

为减少双流制机车体积和重量,直流工作制式下牵引变压器二次侧绕组充当平波电抗器即为其中一项关键技术。二次侧绕组接线方式不同时,其等效电感值可能非线性,这将对直流母线电压稳定性造成重要影响。针对该问题,首先将变压器当作普通电感,建立起双流制机车直流供电模式下系统等效电路,并运用小信号分析法对牵引变压器复用平波电抗器时直流母线电压的稳定性进行了分析;然后在牵引变压器二次侧绕组正串与反串两种不同接线方式下,提出了小信号模型下对应电感值的计算方法,以此得到变压器复用平波电抗器时对直流母线电压稳定性的影响,整个分析求解过程对多流制或双流制机车的研发与应用具有很好的指导作用。     

新型单相低谐波饱和式可控电抗器

提出了一种新型的单相饱和式可控电抗器拓扑,将可控电抗器的控制绕组和辅助消谐绕组有机地统一起来。新的拓扑结构将控制绕组通过一个半桥控制电路和一个电压型的逆变器连接到和主绕组紧密耦合的辅助消谐绕组。消谐绕组在抑制谐波的同时担负从系统传递能量给控制绕组的功能。针对单相应用条件下,基于新的拓扑结构,利用能量平衡原理,检测系统侧的电流,在控制可控电抗器的等值电抗的同时,通过逆变器的输出电流,使可控电抗器在不同的工作状态下所产生的谐波得到补偿,从而使单相饱和式可控电抗器的谐波水平大为降低。仿真结果验证了新型拓扑结构的有效性和可行性。     

固态限流器对双端电源系统正常运行的影响

详细分析了新型固态限流器对单机-无穷大系统启动暂态过程和稳态运行的影响，得出以下结论：启动过程中限流器直流电感的充磁使线路电流上升减慢；耦合变压器漏抗和桥路损耗等影响发电机功角和励磁电压；直流限流电感（电抗）与单机一无穷大系统联线阻抗之比越小，其启动充磁对系统的影响越小；耦合变压器漏抗越低，对系统稳态运行影响越小。分析和仿真均验证了直流电感按限流要求设计时，固态限流器对系统的运行没有明显影响，若采用低漏抗耦合变压器或带旁路电感则可进一步降低这种影响。