连续饱和型磁控电抗器数学模型及谐波的数值计算

不同结构及尺寸的磁阀对磁控电抗器输出的谐波电流含量有不同的影响。通过对分级磁阀结构的分析,提出结构更为简单的新型磁阀——连续型磁阀。这种磁阀结构不存在分级面积及级数等问题,从而分析与设计得到简化。利用小斜率理想磁化模型及积分思想建立了连续型磁阀的等效磁化特性模型,进而得出该磁阀结构的磁控电抗器(连续饱和型磁阀式可控电抗器)的谐波特性模型。在此基础上,对连续饱和型磁控电抗器的控制特性和谐波特性进行了分析。理论研究表明:连续饱和型磁控电抗器对除3次外的5、7次谐波电流有较好的抑制效果,均不超过额定电流的0.8%。借助磁控电抗器MATLAB仿真模型进行仿真验证,实例仿真结果表明文中建立的连续饱和型磁控电抗器数学模型及其谐波理论分析是正确的。     

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。     

n级饱和磁阀式可控电抗器结构特性和仿真方法

多级磁阀结构的提出在一定程度上有效减小了磁控电抗器输出电流的谐波含量,但也引入了磁阀的级数和磁阀尺寸的优化、电抗器容量变化及结构设计制造复杂等一系列问题。一方面,从磁控电抗器的磁阀结构出发,详细建立了n级饱和磁阀式可控电抗器的磁化特性、电流特性的数学模型,在此基础上,对采用准优化、面积渐变、半径渐变和优化4种设计方法的n级饱和磁阀式可控电抗器,从谐波、容量、结构复杂度等多方面进行综合分析,确立了相对最优的磁阀级数与尺寸设计方案。另一方面,研究了n级饱和磁阀式可控电抗器主要参数之间的关系,同时指出其在MATLAB中仿真模型的参数设计方法。仿真结果验证了所给出的n级饱和磁阀式可控电抗器仿真方法的有效性及结构特性分析结论的正确性。     

多级饱和磁阀式可控电抗器谐波分析数学模型

提出了一种新型基于铁心分段饱和原理的多级饱和磁阀式可控电抗器的结构(Multi-Stage Saturable Magnetic-Valve Controllable Reactor,MSMCR),可有效减小磁阀式可控电抗器输出电流中所含的谐波。该装置的铁心部分由多个具有不同长度和面积的多级磁阀截面构成,各级磁阀在工作过程中由于磁饱和度不同而产生不同相位的谐波电流,通过各磁阀产生谐波电流的相互补偿可达到减小输出电流中所含谐波的目的。本文依据该装置铁心结构上的特点,建立了MSMCR谐波特性的数学模型,并得到以下结论:影响MSMCR输出谐波大小的主要因素有三个,分别为铁心分级的数量及各截面的长度和面积,其中后两者对MSMCR输出谐波影响最大。通过粒子群算法对截面参数进行优化设计,可使得MSMCR输出的总谐波电流最大值理论上不超过额定输出电流的2.6%。通过仿真得到的波形和理论波形相符,结合实验分析验证了数学模型的正确性和MSMCR抑制谐波的有效性,提高了磁控电抗器的谐波性能。     

串联型可控饱和电抗器谐波特性分析

可控饱和电抗器在动态无功补偿、电机软启动、小电流接地选线等方面具有广阔的应用前景。针对电工硅钢片的特点,将基本磁化曲线简化为2条具有不同斜率的折线。采用傅里叶级数的分析方法对串联型可控饱和电抗器的谐波特性进行详细分析,获得了其电流谐波特性。通过定义饱和度的概念,推导出了可控饱和电抗器输出电流傅氏系数及总谐波畸变率同饱和度之间的关系。利用Matlab软件建立仿真模型,仿真结果验证了理论分析的正确性。最后,对串联型可控饱和电抗器谐波抑制的途径进行了探讨。     

磁饱和式可控电抗器的等效物理模型及其数学模型

概述了磁饱和式可控电抗器的基本结构和工作原理。根据磁饱和式可控电抗器两个铁心及绕组的结构完全对称以及它们工作状态在正负半周里呈镜像对称的特点 ,利用傅里叶级数分析方法分析了各支路电流谐波分量及其关系。通过对两种结构形式的磁饱和式可控电抗器电磁方程的推导和比较 ,发现它们的数学本质是一致的 ,由此得到了磁饱和式可控电抗器的一种比较简单的等效物理模型。通过引入绕组端口等效磁通的概念建立了它的数学模型。该数学模型概念清晰 ,重点突出 ,形式简单 ,有利于磁饱和式可控电抗器理论的统一分析 ,且对设计研究具有一定的理论指导意义。     

磁阀式可控并联电抗器模型试验研究

介绍了磁阀式可控电抗器的工作原理和结构特点,制作了磁阀式可控电抗器模型,并对模型的空载损耗、伏安特性、谐波特性、控制特性、响应时间等性能进行了试验研究,通过对比分析试验数据和理论计算结果,采用模型试验技术对50 Mvar/500 kV磁阀式可控并联电抗器的特性进行研究,为确定50 Mvar/500 kV电抗器原型结构和优化设计提供了可靠的试验参考依据。试验结果表明:所设计的磁阀式可控电抗器模型具有谐波小、损耗低及良好的动态性能;同时表明模型试验技术是一种成本低、效率高的特性分析方法。     

并联电抗器在超(特)高压电网中应用及发展

研究了超（特）高压输电线路在长线电容效应、不对称接地和突然甩负荷等各种工况下工频过电压的产生．提出了采用并联电抗器进行无功补偿限制工频电压升高的措施。分析了并联电抗器在超（特）高压输电线路单端供电与双端电源供电情况下抑制过电压的作用。分析比较了裂心式、磁饱和式及变压器式3种超（特）高压可控并联电抗器的基本工作原理、主要功能和特性．指出裂心式可控电抗器具有非线性伏安特性,兼具大幅度限制操作过电压功能：磁饱和式电抗器的伏安特性与普通电抗器相近,结构简单、控制方便,具有优良的技术经济综合指标：变压器式可控电抗器与磁饱和式可控电抗器相比。谐波电流更小、响应速度更快、功率损耗更小。同时指出了特高压并联电抗器与超高压并联电抗器相比的特殊性。     

基于分级磁阀可控电抗器的谐波特性研究

针对磁阀可控电抗器(magnetic control reactor,MCR)产生谐波影响电网的问题,提出将MCR铁心设计成分级磁阀的结构。为此,从理论上比较单级和多级磁阀可控电抗器产生谐波的原理,推导出四级磁阀电抗器谐波电流的表达式,分析了电抗器在不同工作状态下各饱和度之间的关系,对两种不同结构磁阀电抗器进行模拟仿真和试验数据对比,得出与理论分析基本吻合的结论,表明四级磁阀可控电抗器可大大减少总谐波含量。     

基于PSCAD磁饱和式可控电抗器的研究与仿真

针对可控电抗器现存问题,介绍了一种磁饱和式可控电抗器的拓扑结构及工作原理,并根据其可控电抗器的铁心结构、绕组特点及其工作状态,推导了它的电磁方程,从而得到了主回路和控制回路的电压方程以及可控电抗器的等效电路.利用PSCAD/EMTDC软件搭建可控电抗器的仿真模型并进行模拟实验,通过对仿真结果与理论研究的比较,验证了该电抗器的特性.     

可控电抗器APEX大功率运算放大器实现

分析了回转器与电容器实现功率可控电感器存在电阻消耗功率的技术难题。基于目前技术大功率回转器无法实现的问题,提出了用阻抗变换方法实现功率可控电感器(即可控电抗器),给出了可控电抗器运算放大器实现电路,分析了可控电抗器运算放大器实现电路原理和运算放大器的选择。由于可控电抗器运算放大器实现电路中不存在电阻,仅有功耗很低的电容器和A-PEX运算放大器,所以实现可控电抗器具有功耗低的特点。     

超高压系统中可控电抗器抑制工频过电压研究

提出了一种适用于超高压系统的可控电抗器,其容量可根据系统状态动态调节,且可以有效抑制各类过电压。分析了超高压系统中工频过电压产生的原因,阐述了研究工频过电压的条件。介绍了超高压可控电抗器的结构,分析了其工作原理。选择一条实际线路为例建立了EMTP仿真模型,对500 kV架空线路加装可控电抗器后两侧的断路器分别出现三相跳闸情况下母线侧和线路侧不同状态下的工频过电压进行了仿真计算,并与传统固定容量并联电抗器进行了比较,结果显示不同工况下可控电抗器对工频过电压的抑制效果明显,能起到传统固定容量的并联电抗器的作用。可控电抗器能够有效抑制超高压系统中的工频过电压并可动态调节自身容量,在超、特高压系统中具有广阔的应用前景。     

单相磁阀式可控电抗器的设计原理研究

分析了单相磁阀式可控电抗器的基本结构,然后对设计原理进行了系统的研究、总结。最后用一实例验证了其设计原理的科学性、合理性。     

变压器式混合控制型可调电抗器的控制策略研究

随着我国电力系统的快速发展,可调电抗器作为可动态补偿无功和稳定电压的新型FACTS装置,得到了广泛应用。变压器式可调电抗器响应速度较快、易实现高压应用,成为研究热点。基于一种潜力较大的变压器式混合控制型可调电抗器拓扑,阐述了晶闸管投切和VSC闭环PWM调制的混合控制策略。针对存在绕组高短路阻抗设计误差和各绕组互感影响难题,目前大部分研究均从结构优化角度进行改进。从控制角度入手,将可调电抗器的整体输出无功引入到VSC的闭环控制中,提出了一种无功顶层闭环反馈控制方法,实现了可调电抗器整体输出的精确控制。此外,研究表明,相比电流内环PI控制器,采用电流滞环控制可提高可调电抗器输出的暂态性能。     

交流特高压输电线路的工频过电压及其抑制

随着传输距离的进一步增加和传输容量的增大,特高压工频过电压问题更加严重,抑制措施较难实施。对特高压工频过电压进行简要分析并介绍其影响因素。提出采用快速励磁式磁控电抗器抑制特高压工频过电压的方法,并对快速励磁式磁控电抗器的结构进行介绍。指出采用固定电抗和快速磁控电抗器串联的方式来对特高压系统进行补偿,并对补偿效果进行了全面数值仿真计算,结果表明特高压系统的工频过电压能够限制在一个较稳定水平。此外,通过动态调节其无功容量还可以非常有效地稳定线路电压,在特高压系统中的应用前景广阔。     

可控型并联电抗器在紧凑型输电线路中的应用

从理论上分析了高压紧凑型输电线路在空载及满负荷工况下无功潮流的平衡问题，论述了在紧凑型输电线路中采用可控并联电抗器的必要性。介绍了几种可控型并联电抗器的工作原理并分析了其优缺点。     

TCT式可控并联电抗器晶闸管阀取能方式分析

对晶闸管控制变压器(TCT)式可控并联电抗器结构特点进行分析,并总结其运行特点。根据晶闸管控制变压器式可控并联电抗器在90°180°范围内平滑调节容量的特性,重点分析电压取能和电流取能对其运行特性的影响,并提出晶闸管控制变压器式可控并联电抗器使用电压和电流混合取能的方法。通过建立真实动态模型,证明了该方法的可靠性和可行性,为晶闸管控制变压器式可控并联电抗器的设计提供了依据。     

基于ANSYS有限元的磁阀式可控电抗器的磁路模型研究

针对磁阀式可控电抗器的铁心结构,推导了电磁数学模型,并在ANSYS有限元软件中对不同铁心结构的磁阀式可控电抗器在饱和工作状态下的磁场进行了系统地仿真、比较、分析。在此基础上,提出了一种能明显消除边缘效应且漏磁与总损耗也明显下降的磁阀串联分布方式。研究结果表明:磁阀式可控电抗器铁心饱和度只与磁阀截面积有关,与磁阀长度无关。仿真结果与理论分析相一致,说明了仿真方法的正确性。仿真结果说明了这种分布串联磁阀结构电抗器具有巨大的实际应用价值。     

正交磁化可控电抗器的设计与特性分析

为解决传统可控电抗器运行中的谐波含量高、负载能力差等问题,针对正交磁化可控电抗器开展研究.介绍正交磁化可控电抗器的结构和磁化机理,分析正交磁场的磁通分布,建立正交磁化可控电抗器的数学模型,并给出电抗器的设计方法.以此为基础设计一台小容量正交磁化可控电抗器,并利用三维有限元对其进行仿真分析.通过实验对所设计电抗器的物理参数、控制特性、伏安特性及谐波特性进行测量与分析.实验结果表明该电抗器的实测电感值与理论设计值基本相符,验证设计方法的合理性,且验证该正交磁化可控电抗器具有电感连续可调、近似线性伏安特性以及谐波电流含量低等优点.