磁饱和式可控电抗器的工作特性及其仿真研究

介绍了一种具有完全对称磁路结构的磁饱和式可控电抗器,分析了该种可控电抗器的基本电路结构、工作原理和工作状态,并理论分析了该种可控电抗器的工作特性,主要是控制特性和谐波特性,得出了该种可控电抗器输出电流及其波形畸变率与控制量,即控制绕组所联结晶闸管触发角的非线性函数关系。通过对一小容量工业样机进行详细的仿真研究,得出了更为具体的反映该种磁饱和式可控电抗器输出电流随饱和度变化的响应特性和谐波特性。仿真结果与理论分析相一致,验证了仿真模型的正确性与精确性,并由此表明了该种磁饱和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工作特性。研究结果对于该类磁饱和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。     

自饱和电抗器型静止无功补偿装置及其应用

本文结合浙江省电力工业局和西安电力机械制造公司研制的3000千伏安自饱和电抗器型静止无功补偿装置,叙述了此类装置的组成及其基本工作原理、自饱和电抗器的基本特点及其结构型式、自饱和电抗器与斜率校正电容可能产生的分次谐波振荡的防止、自饱和电抗器产生的高次谐波的抑制方法以及此类装置在国外的应用。     

开关特性饱和电抗器原理及其实验

提出一种开关特性饱和电抗器,它是变压器参数与饱和电抗器性能结合的产物。提出的开关特性饱和电抗器可作为一种交流电路无源开关使用,工作原理简单、可靠,可通过控制电压等级很低的电力电子器件,控制很高电压等级电力系统交流输电回路的开关状态。阐述了这种开关特性饱和电抗器的基本工作原理与基本结构。开关特性饱和电抗器非线性暂态过程的理论分析十分困难;设计制造了220 V的实验样机,采用大量实验的方法总结开关特性饱和电抗器变化规律。实验表明,提出的开关特性饱和电抗器原理可行;暂态过程与电流大小有关;在截止过程中,开关特性饱和电抗器具有电流越大暂态过程越短的特性;该特性有利于实现短路电流限制器功能。     

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。     

静止无功补偿技术与应用——第二讲 静止补偿装置的类型及其工作特性(之二)

二、自饱和电抗器型静止补偿器 1.自饱和电抗器的工作原理 自饱和电抗器(SR)型静补是利用自饱和电抗器的铁心饱和特性原理来实现无功电流的调节作用的。SR型静补的基本元件为一具有很强的非线性磁化特性V-I的铁心,如图1c所示。假定流进线圈的正弦电流i足够大,使得铁心饱和(见图1b,得出的磁通量φ为一梯形波。感应电压V(V=Ndφ/dt)由一系列脉冲组成,它的幅值V_(max)、宽度τ以及其基频分量V_1的峰值V_(1max)在τ《T情况下可由下式表示     

低谐波双级饱和磁控电抗器研究

为了降低单相磁控电抗器(MCR)产生的高次谐波,提出将磁控电抗器工作铁心设计为双级磁饱和结构,并建立了这种铁心结构的磁路数学模型,在分析单级磁控电抗器谐波分布特性的基础上,给出了双级磁饱和电抗器的谐波抵消原理.对所提出的双级饱和磁控电抗器进行了数值仿真和实验研究,结果表明,采用双级饱和铁心结构能将现有单级极限饱和结构的最大谐波含量由7%降低到2.8%.     

基于饱和变压器的磁饱和式可控电抗器分析

概述了磁饱和式可控电抗器的基本结构和工作原理,介绍了磁饱和式可控电抗器在超/特高压电网中的应用。以Matlab提供的电力系统模块集(PSB)为平台,利用饱和变压器的模型,建立了磁饱和式可控电抗器的仿真模型,计算了模型中的相关参数,并进行了相应的仿真分析。实例仿真结果说明本文的分析和仿真方法简捷有效,并且能够反映磁饱和式可控电抗器工作过程中半导体器件的参数,为其实际应用或者生产制造提供了一定的理论依据。     

饱和铁心型超导可控电抗器对线路工频过电压的影响分析

运用超导电力技术研发的超导可控电抗器与电力系统传统的高压电抗器相比具有容量大、体积小、响应速度快等显著优势,其中饱和铁心型超导可控电抗器(saturated core superconducting controllable reactor,SCSCR)结构简单,且在超高压与特高压输电系统中起着限制过电压的重要作用。通过分析饱和铁心型超导可控电抗器的工作原理,在PSCAD/EMTDC中建立其电磁暂态模型,接入到500 kV超高压输电系统中进行时域仿真,观察其对不同类型线路工频过电压的影响,分析饱和铁心型超导可控电抗器的投入对高压输电系统抑制线路工频过电压的效果,为饱和铁心型超导可控电抗器在电网里的应用提供理论参考。     

用于电机起动的饱和电抗器设计

根据电机Γ型的等效电路图,分析了磁饱和电抗器起动高压异步电机的工作原理.并针对实际生产中的具体例子,给出了怎样选择和计算磁饱和电抗器的参数.根据所得参数重点论述了短时工作制下的高压磁饱和电抗器电磁计算步骤、方法、公式等具体过程.指出高压磁饱和电抗器在结构设计及实际生产中应注意的问题.     

无功功率补偿设备--静止补偿器

本文介绍可控饱和电抗器型、可控硅控制电抗器型和自饱和电抗器三种静止补偿器的基本原理和特性。     

考虑磁致伸缩效应的可控饱和电抗器电磁振动分析

可控饱和电抗器由于其优良的工作特性,在电力系统和有色冶金等多种行业得到了广泛的应用。作为补偿用电设备,可控饱和电抗器能连续不断地调整其电抗值,改变其容量。由于可控饱和电抗器铁心结构的特殊性及交直流共同作用的工作特点,铁心的振动噪声较大,其振动噪声问题成为可控饱和电抗器应用发展的制约因素之一。本文基于开源型有限元分析软件建立了磁路-机械耦合模型,考虑电磁力与磁致伸缩效应作用,完成了不同工作状态下铁心磁场和振动的数值分析,得到了其磁场、振动的分布情况,为在设计上减少电抗器振动噪声提供理论依据和计算方法。     

磁饱和可控电抗器等效模型在设计中的应用

介绍了磁饱和式可控电抗器基本结构与工作原理,引入开关函数的概念,对可控电抗器工作状态进行分析.根据电路和磁路基尔霍夫定律,提出了一种基于磁饱和可控电抗器等效物理模型的设计方法,给出了单相磁饱和式可控电抗器具体设计步骤.结合铁磁材料的磁化曲线,反复迭代验证,实际设计了一台小容量的实验样机.实验结果表明:所提出的基于等效模...     

高压直流饱和电抗器特性参数建模及仿真

饱和电抗器是高压直流(HVDC)换流阀的重要组成部分,是保护晶闸管的主要器件,其电路模型参数是换流阀优化设计的关键.饱和电抗器电路模型可以等效为空载变压器,即非线性电感及非线性等效电阻的并联.由于采用理论计算的饱和电抗器特性参数值,其电路仿真波形与试验波形总存在较大的偏差,这里利用冲击放电试验对饱和电抗器特性参数进行建模,将非线性电感等效为主磁通受控的电流源模型,利用冲击放电试验及电路状态方程求取饱和电抗器非线性等效阻抗.通过对比分析不同电压等级冲击放电试验的仿真结果与试验结果,基本验证了饱和电抗器特性参数模型的有效性.     

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。     

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.     

饱和电抗器的应用与发展

电抗器可以分为三类:空心电抗器、铁心电抗器以及可控饱和电抗器(简称饱和电抗器)。空心电抗器是线性的,饱和电抗器是非线性的,而铁心电抗器视工作条件不同,或为线性或为非线性。这三种电抗器的应用范围不同,结构、工作原理和特性差别也很大。饱和电抗器(Transductor,Saturable reactor)的显著特点是铁心同时受到直流和交流激磁作用。组成饱和电抗器的基本单元是设置两个绕组的铁心,一个通以直流控制电流,称为直流(控制)绕组,另一个接交流电源(一般是工频)及负载,称     

±1100 kV/5455 A特高压直流换流阀饱和电抗器散热设计与研究

饱和电抗器是换流阀中保护晶闸管的关键部件,运行时饱和电抗器铁心产生的损耗导致铁心温度升高,严重情况下会导致饱和电抗器失效,从而威胁换流阀的安全运行。为降低饱和电抗器铁心温度,确保特高压直流工程可靠性,必须研究铁心散热性能并优化饱和电抗器结构。首先,研究了壳式饱和电抗器内部结构,分析了铁心散热的机理;然后,通过对饱和电抗器内外部结构的优化,为±1 100 kV/5 455 A特高压直流工程设计开发了一款螺旋结构的饱和电抗器,运行时外壳周围形成多重散热风道,优化了散热效果;最后,基于光纤测温原理,在饱和电抗器样机内部铁心表面预埋测温光纤,并在合成试验平台上对饱和电抗器进行长期连续额定负荷运行工况下的铁心测温试验。结果表明:螺旋式饱和电抗器相比于普通壳式饱和电抗器铁心温度大大降低,满足特高压直流工程对饱和电抗器运行可靠性的要求。     

±1100kV特高压直流换流阀饱和电抗器样机的失效模式与加速寿命试验方法

饱和电抗器是保护晶闸管的重要设备,其失效将威胁换流阀的安全运行。为提高特高压直流换流阀的可靠性,必须研究饱和电抗器的失效模式及其平均使用寿命。首先,研究了特高压直流换流阀饱和电抗器在额定运行工况下承受的电气和热应力;然后,分析了饱和电抗器在各种应力条件下的失效模式,并且找出了决定饱和电抗器失效的主要应力形式和部件;最后,基于环氧树脂的热加速寿命试验预计了饱和电抗器的平均使用寿命。结果表明:环氧树脂是饱和电抗器的薄弱环节,铁芯发热造成环氧树脂的温升是限制饱和电抗器寿命的主要因素;±1 100 k V换流阀饱和电抗器的平均使用寿命约为48 a,满足国家电网公司对饱和电抗器产品的可靠性要求。     

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。     

高压直流换流阀用饱和电抗器的暂态电路仿真模型

为了定量研究高压直流(HVDC)换流阀的开通和关断电气应力,建立了饱和电抗器的暂态电路仿真模型。将饱和电抗器模型等效为1台空载变压器,其漏感和励磁电感分别对应于饱和电抗器的空心电感和铁芯电感;为了避免微分运算带来的误差,将饱和电抗器的非线性铁芯电感等效为伏秒数受控的电流源模型,这样不仅可以提高运算精度,而且可以增强求解过程的收敛稳定性;在传统波穿透理论基础上,进一步考虑了硅钢片"由内而外"的径向逐渐饱和过程,给出了饱和电抗器的涡流电阻模型,大大提高了仿真模型的准确度。通过电容器冲击放电试验验证了饱和电抗器电路仿真模型的优越性。