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。     

单磁芯饱和电抗器的建模与仿真

为了研究单磁芯饱和电抗器的控制输出特性,在单磁芯结构中增加一个检测绕组。利用多项式和双曲线混合模型拟合了磁芯磁化曲线,基于M ATLAB软件建立仿真模型并制成了电抗器实验装置。当交流激励使饱和电抗器处于饱和状态时,研究检测绕组感应电压峰值、有效值与直流偏磁磁势之间的关系曲线,并绘制控制输出特性。仿真和实验表明,该模型很好地反映了饱和电抗器的控制输出特性,有利于优化饱和电抗器参数,可快速设计实验方案。     

单磁芯式可控饱和电抗器仿真研究

为研究可控饱和电抗器的开环输出特性,分析了用于直流比较仪中单磁芯式可控饱和电抗器的结构特点、控制原理和输出特性,在该单磁芯的结构中增加了一个检测绕组,利用多项式和双曲线的混合模型对磁芯的BH磁化曲线精确拟合,并基于MATLAB6.5软件建立了仿真模型,试制了样机。仿真和实验表明,该模型可得出有关直流比较仪中单磁芯可控饱和电抗器的开环输出特性,利于研究与设计最佳结构和电磁参数的直流比较仪。     

HVDC换流阀用饱和电抗器的建模及仿真

电路仿真是实现HVDC换流阀优化设计的最主要手段,饱和电抗器作为换流阀中保护晶闸管的主要器件,其电路模型的准确与否关系到整个换流阀仿真的准确性。饱和电抗器的电路模型可以等效为非线性电感与非线性电阻的并联。本文利用磁性材料的BH曲线,获得了饱和电抗器的非线性电感特性,通过分析冲击放电试验结果获得了饱和电抗器的电阻特性,从而建立了饱和电抗器的等值电路模型。通过仿真不同电压等级的冲击放电试验,结果与试验一致,从而验证了模型的有效性。     

磁饱和式可控电抗器的等效电路及仿真分析

利用等效电流的概念得到了磁饱和式可控电抗器比较简明的数学模型。把两个完全相同变压器的一次侧绕组顺串联 ,二次侧绕组反串联 ,得到了磁饱和式可控电抗器的等效电路 ,该等效电路准确反映了数学模型所揭示的物理规律。以Matlab提供的电力系统模块集 (PSB)为平台建立了磁饱和式可控电抗器的仿真模型 ,并用其先进的算法进行了仿真分析。实例仿真结果说明本文的分析和仿真方法简捷有效     

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.     

HVDC整流侧阀饱和电抗器铁损仿真研究

建立了用以研究直流输送电流对饱和电抗器铁心损耗影响的,包含带反向恢复特性的晶闸管模型与非线性饱和电抗器模型的12脉动高压直流输电换流阀仿真模型,其中饱和电抗器模型是由非线性电阻模型与受控电流源并联构成的。以锦屏—苏南±800 kV/4 750 A高压直流输电工程整流侧使用的A5000换流阀为例,仿真了3组不同直流线路电流条件下饱和电抗器铁心损耗,仿真结果与现场实测数据相符。饱和电抗器的铁损不仅包括换流阀开通时产生的铁损,在换流阀关断以及断态时也会产生铁损。饱和电抗器铁损随直流电流的升高而增加。     

磁饱和式和变压器式可控电抗器应用比较分析

概述了磁饱和式可控电抗器(MCSR)和变压器式可控电抗器(TCSR)的基本结构和工作原理,详细分析了它们的控制特性,以超高压输电线路为例,应用动态无功补偿原理,采用工程设计方法,设计了MCSR和TCSR的电压控制系统,对电抗器的仿真模型及仿真参数进行了详细说明,重点介绍了两类电抗器触发脉冲的产生过程.仿真结果表明:磁饱和式和变压器式可控电抗器的功率都能够连续平滑调节,使线路末端电压在稳态时总保持为额定电压不变,而变压器式可控电抗器的响应速度更快.     

三铁柱磁饱和电抗器的建模与特性研究

针对三铁柱磁饱和电抗器的特点,导出了该电抗器的数学模型。在此基础上,利用磁路分段法建立了电抗器的仿真模型。在Matlab软件环境下对样机进行了仿真,得出了该样机的谐波特性、控制特性和响应时间,仿真结果与理论分析一致。     

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。     

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。     

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.     

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。     

基于MATLAB的磁饱和式可控电抗器的仿真模型参数及过渡时间分析

建模仿真方法和过渡时间计算是磁饱和式可控电抗器研究中值得关注的2个重要问题。根据磁饱和式可控电抗器的饱和特性,通过对小斜率磁化特性的分析,找到了电抗器额定容量、额定电压、自耦比和绕组电阻之间的定量关系,明确了基于MATLAB的磁饱和式可控电抗器仿真模型参数的设置方法。通过对小斜率磁化特性的分段线性化,把从空载到满载的过渡过程分为直流磁链随时间线性增加和控制电流根据线性RL电路充电规律变化这2个过程,得到了比较准确的过渡时间计算公式。实例仿真结果说明所提分析方法简捷有效。     

基于参数拟合的饱和电抗器散热模型

换流阀饱和电抗器因其封闭式的结构,铁芯热量难以高效散出。为了掌握电抗器的散热特性,预测实际运行时的温度情况,需要对其散热模型进行准确建模。对饱和电抗器的结构和散热过程进行了分析,建立并简化了铁芯散热的热路平衡方程,其中含有关键的等效热阻参数。基于该方程,提出了利用多次不同工况的试验数据,通过参数拟合获取方程中的等效热阻参数的研究思路,并利用有限元计算工具仿真电抗器散热过程,验证该研究思路。最后,设计搭建了相应的电抗器温升试验平台,利用多组试验数据拟合出了模型中的等效热阻参数。仿真和试验数据显示,拟合结果准确性较高,对铁芯温度进行预测的偏差小,对电抗器运行时温度预测和结构设计均有一定指导意义。     

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。     

高压直流输电系统逆变侧阀饱和电抗器电气应力研究

为分析特高压直流输电工程中,逆变侧换流阀饱和电抗器的电气应力及损耗特性,建立了带反向恢复特性晶闸管模型和非线性饱和电抗器模型的高压直流输电逆变侧12脉动换流阀仿真模型。以锦屏—苏南±800kV/4 750 A直流输电工程使用的A5000换流阀为基础,计算了A5000换流阀工作在逆变状态时的电气应力和饱和电抗器损耗。结果表明,逆变侧换流阀承受较高的开通电压,电抗器的开通损耗远高于整流侧。但由于逆变侧换流阀承受较低的关断应力与断态应力,逆变侧的饱和电抗器损耗与整流侧总体相当。A5000换流阀可以在逆变状态下安全运行。     

自饱和电抗器在大功率电解铝整流中的控制特性分析

从等效电路的角度分析了自饱和电抗器的工作原理,对三相自饱和电抗器二极管整流电路的工作过程及控制特性进行了理论分析,通过仿真验证了理论分析的正确性。     

低谐波双级饱和叠形磁控电抗器

近年来国内外的新型可控电抗器在电气化铁路动态无功补偿装置、自动调谐消弧线圈等方面取得了较好的应用,但在减少单相应用条件下可控饱和类电抗器所产生的谐波比较困难。为了降低单相磁控电抗器产生的高次谐波,进一步减小磁控电抗器在双极饱和磁控电抗器产生的较高次谐波电流的含量,提出在极限饱和条件下将铁心设计为磁饱和结构,并概述了叠形磁饱和电抗器的谐波消波原理。对所提的叠形饱和磁控电抗器进行仿真研究的分析结果表明,采用该叠形饱和磁控电抗器铁心结构,可以将现有的单级限饱和结构的最大谐波含量由7%降低到1%。