曲形磁阀式可控电抗器谐波最小化研究

磁阀式可控电抗器(magnetic-valve controllable reactor,MCR)作为一种重要的无功补偿装置,在电力系统中应用广泛。由于铁芯饱和的非线性特性会产生大量谐波,该文提出了一种曲形磁阀式可控电抗器及其谐波优化方法,以最小化谐波输出。同时推导了MCR的通用谐波数学模型,模型表明磁阀的最大最小截面积比和形状决定了谐波含量;详细阐述了谐波优化的原理,并用变分法推导了各次谐波优化中最大最小截面积比的约束条件;利用高斯勒让德积分得到了总谐波畸变率的简化评价函数,结合粒子群优化算法得到了不同面积比下最优磁阀曲线的数值解,最优曲形磁阀获得了MCR的最低谐波输出。以面积比2.7为例,在理论、仿真和试验上将曲线磁阀与多级磁阀进行对比,曲形磁阀总谐波约为2.92%满足行业标准,而多级磁阀约为3.12%不满足标准,验证了该文方法的优越性与正确性。

三相磁阀式可控电抗器的特性仿真分析

提出了一种能根据电力系统变化而平滑调节自身容量的三相磁阀式可控电抗器(MCR)。简单介绍了其在电力系统中的应用、结构、工作原理及电磁特性,并采用Ansoft Maxwell 3D有限元分析软件进行了电磁仿真分析。仿真分析证实了改变可控硅导通角能改变控制电流大小,从而平滑调节MCR自身容量的可行性。

并联磁阀三相六柱式磁阀式可控电抗器磁损特性

分析磁阀式可控电抗器(MCR)的主要工作原理,介绍三相六柱三维式MCR的铁心结构和MCR铁心损耗的主要来源.从磁通密度的角度出发,将三维式铁心结构和传统平面式铁心结构进行对比,分析铁心中的磁路分布,介绍三维结构铁心减少损耗的主要机理.三相三维铁心结构的MCR采用并联式磁阀,利用磁阻材料和硅钢片混合堆叠,可以缓解由于磁阀处铁心饱和而产生的边缘效应,降低磁阀处的漏磁,进而减小磁阀边缘处的涡流损耗.使用Ansoft电磁场仿真软件对平面和三维2种类型的MCR进行磁场分析,研究铁心磁轭和磁阀中的磁通密度曲线,对比并联磁阀和传统磁阀表面位置的磁通密度分布.仿真结果表明:三相六柱和并联磁阀结构可以使磁通分布得到优化,进而有效减小MCR的铁心损耗.所采用的磁损特性研究方法同样适用于其他类型的可控电抗器.

三相磁阀式可控电抗器的分析研究

提出了一种新型三相磁阀式可控电抗器,介绍它的结构和工作原理,然后对其进行电磁分析,同时用Ansoft建立三个不同磁阀的长度和不同磁阀宽度的三相磁阀式可控电抗器二维仿真模型,并对比分析磁阀的长度及磁阀宽度对三相磁阀式可控电抗器的影响,最后对磁阀的长度和磁阀宽度对电抗器的调节作用进行总结。

磁阀式可控电抗器在高压电机软起动中的应用

在比较各种软起动方式的基础上,提出了一种新型电机磁控软起动方案,即在电动机定子回路串入磁饱和可控电抗器来实现电机的软起动,能保证电动机按负载要求的起动特性平滑起动,有效地降低电机起动对电网的冲击。

基于分岔理论的磁阀式可控电抗器匝数比研究

匝数比取值对磁阀式可控电抗器(MVCR)的工作性能有较大影响。匝数比取值合理,能够保证MVCR的端电压瞬间变化时,其工作电流迅速稳定在某一个当前值;若匝数比取值不当,会使MVCR在运行过程中表现出很强的非线性特性,对系统的运行特性造成极大的影响,甚至无法工作。利用非线性动力学的分岔理论,阐述了一种固定周期离散映射的建模方法。首先建立MVCR的离散模型,然后利用该模型计算得到匝数比不同取值时等效工作电流的稳态值。在分析稳态值分岔现象的基础上,给出了匝数比的合理取值范围。仿真结果验证了所提方法的有效性和合理性。

磁阀式可控电抗器的研究

介绍了磁阀式可控电抗器的工作原理，建立了数学模型，分析了工作特性。

基于MATLAB的磁阀式可控电抗器仿真建模

以磁阀式可控电抗器(magnetically controlled reactors,MCR)无功补偿装置作为研究对象,阐述其工作原理和电磁特性。选取2个相同参数的饱和变压器作为MCR的本体,在MATLAB/Sim Power System平台上搭建仿真模型,通过设定饱和变压器的额定容量、额定电压、自耦比、绕组电阻等参数,得到不同触发角的MCR工作电流和磁链波形。仿真结果与铁心运行时的电磁特性理论分析结果相符,说明仿真模型正确。

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。

基于磁阀式可控电抗器的无功补偿系统

电气化铁路自然功率因数低 ,现有的并联电容补偿方式难以使系统达到标准要求 ,影响了企业的经济效益。用磁阀式可控电抗器调节电气化铁路系统的无功功率 ,主要需要解决的内容有非线性电路的无功功率的测量和快速调节 ,保证功率因数保持在 0 .9以上。以利用直流电流控制铁芯的磁饱和度来达到平滑调节目的的磁阀式可控电抗器为补偿元件 ,晶闸管为执行元件 ,用 80 C1 96KC单片机进行控制 ,保证了补偿的快速性、准确性、合理性。实验和样机试运行均表明 :该动态无功补偿系统能快速补偿系统无功 ,使功率因数保持在较高水平 ,很好地改善了供电质量 。

基于励磁绕组差模电流基频分量的新型磁阀式并联电抗器匝间保护方案

作为一种新型无功补偿装置,磁阀式可控电抗器(magnetic valve controllable reactor,MVCR)能够实现无功功率的大范围平滑调节,进而有效解决无功失衡导致的电压波动问题。该文针对一种新型MVCR开展研究,首先介绍了该种新型MVCR的拓扑结构,分析了其正常运行时励磁绕组的电气特性,在此基础上针对新型MVCR励磁绕组和工作绕组发生匝间故障时的故障特性开展研究,其中引入了励磁绕组差模电流的概念来表征匝间故障特征。当匝间故障发生后,新型MVCR励磁绕组差模电流中将产生较大的基频分量。基于该故障特性,提出了一种基于励磁绕组差模电流基频分量的匝间保护方案,并进一步分析了该保护方案在预励磁合闸暂态过程中的适应性。最后,通过Matlab/Simulink仿真实验,验证了该文所提新型MVCR匝间保护方案的可行性及有效性。

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。

特高压磁阀式可控电抗器自抗扰DSP控制系统

特高压磁阀式可控并联电抗器采用自抗扰控制离散算法可产生良好调节特性,提高特高压交流输电系统的无功平衡能力、提高电网的稳定性和供电质量。采用Matlab2008A和TMS320F28335高速浮点DSP为核心器件半实物仿真装置,对特高压输电系统进行了建模仿真和实时控制。试验结果表明,该控制算法可以适应磁阀式可控并联电抗器复杂非线性的控制特点,满足特高压线路中的无功功率高速响应要求。理论分析得到了在不同负载特性和全补偿条件下,特高压磁阀式可控电抗器的控制规律,为该装置工程设计提供了理论基础。

磁阀式可控电抗器晶闸管导通角控制策略

研究了磁阀式可控电抗器的控制系统及其工作原理。提出了磁阀式可控电抗器晶闸管导通角的控制策略,利用线路检测电路、同步信号电路的拓扑结构,并利用单片机构建了微机控制系统。该控制系统采用闭环控制方式,通过其反馈部分来控制晶闸管导通角的大小以调节可控电抗器的容量。故控制系统使得磁阀式可控电抗器能够随着输电线路传输功率的变化而自动平滑地调节自身的容量,充分对输电线路进行无功补偿,为可控电抗器的工业应用提供了一定的理论依据。

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。

磁阀式可控电抗器的控制回路及其控制特性

通过对磁阀式可控电抗器工作过程的分析,得出其等效控制电路,研究了其控制特性。

磁阀式可控电抗器磁化特性研究

磁阀式可控电抗器(MCR)的磁化特性是其理论计算的基础。通过对MCR工作特性的分析,首先基于MATLAB/cftool提出了一种用来描述MCR铁磁材料磁化特性的高精度拟合函数。结果发现,由于磁阀的存在,使得所提出的高精度拟合函数以及目前学者们所研究的具有相对高精度的拟合函数都没法应用到MCR磁化特性的求解之中。基于此,又提出了一种形式简单、精度较高的拟合函数。并求解了基于理想小斜率和基于该拟合函数的具有单级磁阀、双级磁阀和连续磁阀的MCR磁化特性。最后通过与实验数据的比较,发现该拟合函数不仅能够非常好的逼近铁磁材料的磁化曲线,而且基于该拟合函数求得的MCR的磁化曲线更贴近其实际磁化曲线,验证了理论分析的正确性。

磁阀式可控电抗器绕组结构对其过渡过程的影响分析

磁阀式可控电抗器(magnetic-valve controllable reactor,MCR)的绕组结构与其过渡过程快慢(快速性)关系密切。根据相关文献对他励式MCR快速性的改进思想,分别对自励式MCR、传统他励式MCR以及串并联型他励式MCR的3种不同绕组结构进行对比分析,研究各工作绕组以及控制绕组上的交流和直流感应电动势的大小,并分析得到影响3种MCR响应速度的根本原因。同时,基于MATLAB/Simulink仿真平台,提出采用多绕组变压器模型搭建3种MCR快速性仿真模型,并进行快速性实例仿真和对比分析。通过制造MCR样机进行实验验证了理论分析和仿真结果的正确性。讨论结果表明:串并联型他励式MCR的工作绕组结构能有效地改善MCR的快速性,综合优势明显,且对其进一步的快速性改善仅需减小其控制回路时间常数即可。文中工作为帮助认识影响MCR快速性的机理提供基础,并提供一种MCR快速性仿真建模方案。

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。

磁阀式可控电抗器在电气化铁路动态无功补偿中的应用

目前铁路牵引供电系统动态无功补偿问题尚无既有效又经济的解决办法。基于此 ,通过分析我国目前电气化铁路无功补偿现状以及磁阀式可控电抗器的工作原理和工作特性 ,论证了磁阀式可控电抗器在电气化铁路无功补偿应用方面的可行性和优越性 ,并利用单片机技术开发出了电抗器控制系统中最关键的控制装置。经测试 。