饱和铁心型高温超导故障限流器数学模型的分析与参数设计

首先对各种类型高温超导故障限流器(HTSCFCL)的优缺点做了简要的介绍，说明了饱和铁心型限流器的独特优点；对其数学模型进行了分析，并在此基础上推导出了这种限流器系统参数的设计公式：利用这些公式设计了一个限流器系统，并用电磁暂态仿真程序EMTP对其限流效果进行了验证和分析，结果证明推导出的公式是正确的，可以作为设计这种限流器系统的参考依据。     

饱和铁心型高温超导故障限流器仿真建模及短路特征研究

在建立饱和铁心型高温超导故障限流器(saturated iron-core type high temperature superconductive fault current limiters,SR-SFCL)电磁暂态仿真计算模型基础上,对电网发生短路故障后SR-SFCL一次绕组与励磁绕组的电流、电压过渡过程进行了定量计算,深入研究了一次绕组与励磁绕组电流、电压的特征和相互关系,分析了限流器对短路电流交流分量初始值、冲击电流和稳态短路电流的限制效果。研究指出:SR-SFCL对稳态短路电流具有很好的限制作用,充分发挥限流效果的关键是缩短励磁回路的灭磁时间,灭磁时间与一次电流、灭磁电阻取值等因素关系密切。     

改进型饱和铁心高温超导限流器的实验研究

提出一种改进型饱和铁心高温超导限流器,其原副边绕组均采用超导绕组,在正常工作情况,没有限流现象.在短路故障情况,由于饱和铁心型高温超导限流器直流绕组中的直流电流影响限流能力,利用IGBT1快速断开直流电流以提高限流能力;同时断开限流器交流回路的IGBT2,使与之并联的限流电阻串入限流,提高了限流能力.研究了该限流器的工作原理,分析限流参数的变化对其限流特性的影响.仿真结果及实验结果表明,该限流器能抑制电力系统的谐波,具有明显的限流效果,能显著减少电力系统的暂态和稳态故障电流,实现线路重合闸,提高了电网电能质量和电力系统动态稳定性.     

新型饱和铁心型高温超导故障限流器等效电路和仿真分析

基于饱和铁心型高温超导故障限流器的基本工作原理,提出了一种新型高温超导故障限流器的铁心结构和交直流线圈配置方式。通过理论分析,介绍了新型结构的工作原理,建立其等效二端口电路模型,推导出电路模型的参数,分析了交流绕组在直流回路中产生的感应电流大小。结构限流器通过缩减偏置磁路的有效长度,降低偏置电流的大小。对新型高温超导故障限流器进行仿真分析,仿真结果表明,在系统正常运行时,结构限流器对交流回路电流的影响很小,在系统发生短路故障时,能够有效、快速地将短路电流限制在合理范围内。     

新型饱和铁心高温超导限流器的实验研究

饱和铁心型超导限流器的直流超导绕组中的直流影响短路故障电流的限流效果,研究发现,饱和铁心型超导限流器直流超导绕组中的直流还可以抑制谐波,并减少正常情况交流电流的波形畸变率。该文提出了一种新型饱和铁心高温超导限流器。新型饱和铁心高温超导限流器在正常工作情况下,两个固态开关SSTS处于闭合状态,直流超导绕组中的直流使饱和铁心型超导限流器处于饱和状态,限流器不会出现限流现象。在短路故障情况下,两个SSTS快速动作,断开限流器直流超导绕组中的直流,提高限流能力,同时使限流电阻快速串入超导限流器的交流回路限流,进一步提高限流效果。研究了该新型限流器的工作原理,分析限流参数的变化对其限流特性的影响。通过仿真和和实验研究发现,新型限流器的限流效果非常明显,并能实现线路重合闸,电网的稳态和暂态短路电流显著减少,电网电能质量和动态稳定性得到有效提高。     

饱和铁心型高温超导故障限流器的仿真分析

给出了饱和铁心型高温超导故障限流器（HTSFCL）的结构模型,分析HTSFCL的原理,通过数学模型计算得到短路时的瞬态电流波形.利用磁路法和三维瞬态磁场-电路耦合法分别对瞬态过程进行仿真,并与样机试验结果进行对比.仿真结果验证了两种方法的正确性.针对短路时超导线圈过电压的问题,提出了使用磁屏蔽环的方法来改善.     

饱和铁心型超导限流器故障电流快速模式识别

分析了开断直流励磁以及断开速度对该类超导限流器限流效果的影响,指出短路故障电流需要快速识别,设计和制造了三相小样机和相应的基于Labview和NI板卡的实时检测控制系统.提取了短路故障电流的三个重要特征:电流实时幅值、电流变化率、故障时高电流变化率的持续时间,根据特征进行神经网络感知机模式分类,离线在Matlab环境下训练神经网络找出线性分类面,在NI板卡内部的FPGA上实现分类神经元,并综合采用阈值模糊化的方法,对故障进行复合决策,以提高辨识准确性和速度.对阈值法和复合决策法进行的比较实验,表明了该方法的有效性.     

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%。     

饱和铁心型超导限流器的仿真设计方法

分析了饱和铁心超导限流器的工作原理,给出了其正常工作的电磁约束关系.介绍了利用PSPICE进行仿真设计的新方法,为优化产品结构参数、准确预估限流效果提供了有效途径,最后介绍了一个设计实例.     

电力系统高温超导故障限流器的研究

在阐述传统电力系统故障限流器的基础上，综述了高温超导体的基本特性、高温超导 限流的结构，并着重讨论了饱和电抗器型高温超导限流器的设计原理和限流效果。     

关于HTSFCL中的超导材料交流损耗分析的一种新方法

分析并推导了高温超导带材的交流损耗模型，给出了一种新的分析其磁滞损耗方法，这样的磁滞损耗模型表明磁滞损耗是电流和与电流成正比的磁场感应强度的函数。     

气隙调感式消弧线圈结构设计及计算

对气隙调感式消弧线圈的结构、气隙设计、电动力、温升及噪声等方面问题进行了探讨,并总结了气隙调感式消弧线圈的设计制造经验.     

气隙调感式消弧线圈控制系统的设计

针对气隙调感式消弧线圈接地系统中很难实现对消弧线圈的精确、快速控制,提出了基于PID控制的消弧线圈控制系统。通过对气隙调感式消弧线圈机理的分析,建立了该系统的数学模型,并利用MATLAB仿真对PID控制器的参数进行了设定。通过比较该系统和传统开环系统的阶跃响应,证明该系统具有较快的响应速度、较高的精度和较强的鲁棒性。     

基于ANSOFT的含气隙铁心线圈电感分析

针对铁心线圈电感非线性问题,利用ansoft有限元分析软件,分析了铁心对线圈电感的影响.研究结果表明:铁心会大大增加线圈的电感,但随着励磁电流的增加线圈的电感会先增加后减小;当铁心内部含气隙时,气隙的位置和大小都会影响电感的变化率.     

一种消弧线圈调谐新方法的研究

提出了一种中性点经消弧线圈接地的电容电流测量新方法。先用极值法进行粗调谐,当发生谐振时,测量可以得到零序电压与B、C间线电压的夹角,然后利用此时零序电压与不平衡电压的相位关系,可以求得不平衡电压与B、C间线电压的夹角,任意改变电感后,很容易得到此时零序电压与不平衡电压的夹角。根据谐振等值回路可以快速求出电容上的电压,进而可快速求出对地电容和对地电阻。最后,在MATLAB中进行了仿真论证,这种方法限制条件少、操作简单可靠、精确度高,与传统的调谐方法相比,具有明显的优势。     

调匝式消弧线圈自动调谐新方法

对调匝式消弧线圈的自动调谐,提出了利用谐振法结合曲线拟合法测量电容电流的新方法:找出谐振点左右的3点,代入拟合曲线方程,求出谐振点的感抗值(等于系统容抗),由此求出电容电流.该方法具有状态识别功能,能区分线路投切状态和调谐状态,无需相互通信便可实现变电站内部和变电站之间的多台消弧线圈的自动并联.模拟电网试验和现场运行试验结果令人满意.     

具有方形线圈的平动音圈电动机的设计

音圈电动机在半导体制造装备、光学仪器、高精密机床等现代高精、高效加工装备以及在计算机硬盘等高端办公设备的部件中得到越来越广泛的应用.分析一种线圈为方形且作直线平动的音圈电动机的设计,首先推导出电磁推力与电磁结构的材料特性,以及几何参数之间的关系表达式;在此基础上,提出了此类电动机的一个比较系统性的设计方法与设计流程,其中包含了一些保证对象电磁特性、机械特性和热学特性的环节;此外,还讨论了电枢反应、运动反电势等关键问题的分析方法.     

一种基于极值法与相位法的新型消弧线圈研究

分析了消弧线圈的各种调谐原理,提出了采用极值法与相位法相结合的消弧线圈调谐来实现快速调谐.根据三相五柱式消弧线圈的工作原理,提出调节多组可控硅导通角获得补偿电感电流的控制方法,也提出了准确判断系统电容电流变化的判据以及在母联断开和闭合时采用CAN总线进行双机互联实现准确调谐的手段.     

新型PCB空心线圈电流互感器的设计与研究

为了进一步提高传统空心线圈的互感系数及其稳定性,以获得高精度的测量结果,提出一种新型PCB板空心线圈电流互感器。它具有全新的物理结构,通过其自身采取的抗干扰措施能够有效的抵抗外界的电磁干扰;并且,经过简单的组合即能有效地提高其互感系数。分析了新型PCB板空心线圈电流互感器的传感原理及抗干扰机理,给出了在不同电流级别下PCB空心线圈的结构以及一次导线的摆放特点,并针对其中一种设计结构制作了实际模型,进行了线性度与抗干扰能力测试,结果表明:额定电流为100A时,其测量准确度达到了0.2级,且具有较强的抵抗外界电磁场干扰的能力。