多绕组变压器负载可控型可调电抗

为使可调电抗器能快速连续调节且不产生谐波,提出一种新的可调电抗原理:使用晶闸管和电压型PWM逆变器作为多绕组变压器二次侧负载,通过对晶闸管的开关控制和对逆变器输出电流的控制实现变压器一次侧等效阻抗的任意调节。晶闸管的开关控制实现可调电抗的粗调,从而晶闸管开关绕组占有可调电抗的主要容量;逆变器输出电流控制实现可调电抗的细调,逆变器输出绕组容量很小,从而降低了成本。实验结果表明该新型可调电抗器具备电感线性连续可调、谐波电流小的优良性能。     

变压器式可控电抗器绕组电流分析

为提高变压器式可控电抗器的工作效率,对绕组电流进行了分析。为此,基于顺次单支路工作模式下的绕组分级原则,在考虑所有绕组自、互漏抗影响的基础上,推导出了不同工作状态下的绕组电流、额定电流利用率与等效漏抗的函数关系,并给出了能使电抗器高效工作的等效漏抗设计要求。通过算例说明等效漏抗会影响控制绕组电流的分配,导致额定电流利用率低下,并由此提出电抗器设计需满足"小漏抗"原则。结果表明,当等效漏抗小于由功率递增级数、绕组额定电流利用率设计值、第1级控制绕组容量比、绕组个数及短路电抗确定的最大值时,控制绕组额定电流利用率可以满足设计要求,即变压器式可控电抗器可工作于高效状态。     

基于磁通补偿的高压大容量可控电抗器

研究了一种新型的基于磁通补偿的高压大容量可控电抗器(CRMFC).对于带气隙的变压器,控制它的二次侧电流,使其与一次侧电流反相(或同相),那么,可以在变压器的一次侧端口得到随着一、二次侧电流大小比例变化的电抗值.为了提高电抗器的电压等级和容量,将变压器设计成多绕组的结构形式.文中从理论上证明了多绕组共同工作与双绕组的等效性,讨论了该可控电抗器合适的工作区间,并提出了适合此类可控电抗器的控制方法.在此基础上,研制成功了6kV、800kVar的实验样机,并进行了大量的实验.实验结果证明,该电抗器具有低谐波、快响应、大范围连续可调和低损耗等优点.     

多并联支路型可控电抗器支路参数计算

支路电抗、电流和功率等参数的计算是多并联支路型可控电抗器分析设计的关键.文章详细阐述了顺次单支路工作模式,并给出了在已知最大谐波系数要求的条件下,支路个数和各支路容量的计算公式.根据顺次单支路工作模式各支路依次短路的特点,应用递推算法求解得到了支路电抗值的计算方法,由此得到了支路电压、电流和功率的计算公式,并指出为了简化设计和提高效率,应该使降压变压器的主绕组和控制绕组之间的短路阻抗尽量小.     

多并联支路型可控电抗器短路电抗对支路电抗和电流的影响

短路电抗对支路电抗和电流的影响是造成多并联支路型可控电抗器(Controllable Reactor of Multi-parallel Branch Type,CRMB)支路电抗和电流额定值的选取困难、以及设备利用率下降的重要原因。根据CRMB各支路晶闸管依次导通和关断的工作特点,采用递推算法求得了CRMB支路电抗和电流的计算公式。对这些计算公式的函数分析和算例分析后指出,支路电抗随着短路电抗的增大而减小;支路电流额定值随着短路阻抗的增大而增大,而其支路电流额定值利用率最小值随着短路电抗的增大而减小;为了提高CRMB设备利用率,CRMB短路电抗应小于一个由电流额定值利用率的最小值、CRMB支路容量递增系数和支路数决定的最大值,由此可以选取短路电抗、支路电抗和电流的设计额定值。研究结论可为CRMB的工程设计和变压器式可控电抗器的研究提供理论参考。     

一种用于电气化铁道无功补偿的可控电抗器

提出一种可以与固定电容器并联运行,能够根据负荷的动态变化自动调节牵引变电站无功功率的可控电抗器。该可控电抗器在二次侧设置多个绕组,分别连接双向晶闸管与电压源型逆变器,通过对晶闸管的分级投切与逆变器电流控制实现电抗的大范围连续变化,从而完成对无功功率的调节。仿真与试验证明,该可控电抗器具有响应速度快、补偿精度高、谐波输出低等优异性能。     

220V磁饱和式可控电抗器分析简

文中研究了一种单相磁饱和式可控电抗器,利用磁化曲线非线性的特点,通过调节控制绕组的励磁电流,来改变铁心柱的磁饱和程度,即调节磁路中铁心的工作点,进而改变工作绕组的交流等效电抗.     

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。     

高压大容量的磁通可控型可调电抗器技术

为实现磁通可控型可调电抗器的高压大容量化,分析介绍了多支路补偿技术和基于级联型变流器的系统拓扑结构,前者在线性变压器二次侧设计多个绕组,各绕组用变流器同时注入电流来控制铁心主磁通,以实现一次侧绕组等效电抗无级可调;后者则是将多个电压源型逆变器在输出首尾相连形成前述的变流器。该文还指明了系统设计要点及控制所采用的三角波调制PWM电流控制法。样机实验证明了该技术实现高压大容量可调电抗系统的可行性及这种磁通可控型可调电抗器响应快、运行稳定、低谐波和电抗值极大范围连续可调的特点。     

基于PSCAD变耦式可控电抗器的研究与仿真

本文介绍了一种不同于传统抗器的新型的电抗器——变耦式可控电抗器,此电抗器是通过改变互感器的耦合系数来独立调节线路电抗。文章分析了可控电抗器的电抗特性,并从绕组电势构成的观点详尽讨论了可控电抗的控制原理。用PSCAD/EMTDC仿真软件搭建模型进行模拟实验,通过对理论研究与仿真结果的比较以及谐波的分析,验证了其电抗的可控性以及该仿真模型的正确性、有效性。     

直接转矩控制的无刷双馈感应电机的异步启动

针对无刷双馈感应电机( BDFIM)异步启动电流及启动转矩的解析分析不足的问题,利用等效电路推导出BDFIM异步启动阶段两个定子绕组的电流和启动转矩的解析表达式.分析结果表明,功率绕组的启动电流小于同容量的感应电机.针对BDFIM直接转矩控制系统牵入同步时电流大的问题,提出了磁链优先的方法,即在牵入同步的过程中,根据控制绕组磁链所在的扇区,选择合适的电压矢量,优先建立磁链,待磁链增加到设定的阈值时,再兼顾磁链和转矩.样机的实验结果表明,磁链优先的控制方法能够有效减小两个定子绕组的牵入电流.     

Analysis of no-load characteristics of a bearingless inductionmotor

This paper presents the design and analysis of a bearingless squirrel cage induction motor. There are two sets of stator windings. The main winding is a four-pole arrangement, while the control winding is a two-pole type. The latter is utilized to produce radial forces on the rotor shaft. The two-pole winding currents are regulated by radial position sensors and control strategies in order to maintain the rotor shaft position near the air gap center. The voltage and current relationships of the two-pole windings were derived from the machine inductance model and equivalent circuits. The influences of the secondary rotor circuits were also taken into account. The theoretical values of current, voltage, and radial force were compared with experimental results. It was found that the two-pole windings need only about 2 percent of the voltampere (VA) requirements of the main motor windings     

中心抽头变压器中并联绕组的均流设计

针对带中心抽头变压器在低压大电流场合应用时,并联绕组的布置方法对均流效果以及损耗的影响进行了研究。由于中心抽头变压器副边两个绕组是分时工作的,其并联绕组设计不同于单副边绕组变压器,不仅在并联绕组中存在电流不均分问题,而且邻近效应会在不工作绕组内产生涡流损耗。基于一维绕组模型和单副边绕组变压器并联绕组的均流方法,推导得到中心抽头变压器并联绕组的布置方法。该方法中参与工作的绕组的相对位置和单副边绕组一致,从而可使电流在并联绕组中均分,同时可减小不工作绕组由于邻近效应产生的涡流损耗。通过有限元分析和实验验证了该方法的正确性和有效性。     

用三维有限元法计算分裂式变压器短路阻抗

为准确计算出分裂变压器高、低压绕组间的短路阻抗,首先采用ANSYS的三维静态磁标势法数值计算得出高压多并联支路与单个低压绕组间的多绕组电感矩阵,并依据电路理论将其简化为等效双绕组电感矩阵,进而得到短路阻抗百分比,并推导了高压各并联支路电流分配,最后给出一个概念设计的分裂式高温超导变压器算例。计算结果表明,低压各分裂绕组分别单独运行时,高压绕组的各并联支路电流分配不均,主要集中在与运行的低压分裂绕组紧耦合的高压支路中,故高压绕组与低压各分裂绕组间的短路阻抗主要由紧耦合的高压支路与低压分裂绕组间的漏磁路决定。     

配电变压器-静止同步补偿器的补偿机理及无源控制技术

研究配电变压器高压侧中间抽头接入静止同步补偿器(STATCOM)的设计方案,对Dyn11联结组变压器中间抽头注入电流对绕组电流分布的影响进行机理分析,验证了从抽头注入电流进行无功补偿的有效性。在此基础上,建立配电变压器-静止同步补偿器(DT-STATCOM)的欧拉-拉格朗日模型(E-L),补偿由变压器传变引起的幅值和相位偏差,得到了网侧有功、无功解耦的无源控制律,并采用阻尼注入方法来改善系统动态性能,实现对配电系统无功的快速补偿。最后,通过仿真与动模实验验证了变压器绕组电流分布理论分析的正确性,以及采用无源控制方法的DT-STATCOM系统具有良好的无功补偿效果和快速的动态跟踪性能。     

磁悬浮无轴承电机悬浮力绕组励磁及控制方式分析

该文对磁悬浮无轴承电机悬浮力绕组的励磁及控制方式进行了分析。从磁悬浮无轴承电机的运行原理出发,通过将1台该种电机等效成具有不同极数的2台电机,研究电机内磁场和转子的相对运动,得出绕组极数选取方案与等效电机工作状态的关系。进一步推导出绕组极数选取方案与悬浮力绕组励磁方式的关系。从中可以看出绕组极 数选取方案决定悬浮力绕组的电能传递方向及它的励磁方式。针对悬浮力绕组存在的两种励磁及控制方式,重点讨论了悬浮力绕组工作在自励方式时,控制悬浮力绕组励磁电流的方法。提出一种采用逆变器并联电容器的新方法,该方法通过PWM逆变器控制悬浮力绕组中励磁电流。最后,进行了实验研究。     

高频开关电源中间抽头变压器线圈损耗的建模及其应用

中间抽头变压器由于两个副边线圈是分时工作,其线圈损耗模型不同于无抽头原副边线圈同时工作的变压器.本文采用线圈电流谐波分解和线圈窗口磁势分析的方法对中间抽头变压器线圈损耗进行建模和分析,结果表明变压器奇次电流的磁势在原副边线圈间平衡,偶次电流的磁势在副边两个线圈间平衡.该模型的建立有助于中间抽头变压器线圈的优化设计,中间抽头引出线设计以及线圈损耗的测量.在一个3kW变压器设计上的应用验证了模型的有效指导意义.     

Analysis of Winding Forms for Bearingless Flux-Switching PM Motor with U-core Stator Laminations

Due to low-cost and magnet-free rotor structure, bearingless flux-switching permanent magnet motors (BFSPMs) are more applicable to high-temperature and/or disposable applications. A BFSPM with U-core stator laminations is investigated in this paper. First, the operational principle is analyzed in accordance with the influence of winding connection manners on torque and radial forces, and then the basic winding arrangement for torque windings and radial force windings is determined. The mathematical models of torque and radial forces are derived based on the basic winding arrangement. Followed by that, a method to select winding terminal connection manners is proposed by taking into account control scheme and power inverter topologies. A promising terminal connection is found from three possible candidates and a detailed current model for torque and radial force control are given for the promising winding forms. Finally, relevant electromagnetic properties of the motor are verified and analyzed by finite element analysis.     

一种新型基于电流控制的静止无功发生器

为了研究新型的静止无功发生器,用电路理论中的替代定理,提出了一种基于电流控制的静止无功发生器(ASVG)的原理。该ASVG由一个二次侧"多绕组"变压器和IGBT逆变器构成,把变压器一次侧并联接入电网中,二次侧的每个绕组与一个IGBT逆变器连接,通过控制变压器二次侧电流和一次侧电压的相位差,使整个变压器对于电网等效成纯电抗或纯电容负载。理论分析了这种原理,并与现有ASVG比较后给出了一种具体实现方法。样机试验验证了基于电流控制的新型静止无功发生器原理的正确性及相对与传统静止无功发生器控制简单,谐波小的优点。     

单绕组无轴承永磁薄片电机的原理和实现

研究了一种单绕组无轴承永磁薄片电机的工作原理和结构设计。摒弃了传统无轴承电机的双绕组结构,采用一套绕组实现电机转子悬浮和旋转。推导了单绕组无轴承永磁薄片电机径向悬浮力的数学模型,给出相应的控制策略和功率系统设计方案。制作了实验样机,并做了空载和负载实验。实验样机调试结果表明,单绕组无轴承永磁薄片电机成功实现了包括径向、轴向和扭转等方向的5自由度全悬浮。