可控电抗式高压软启动在煤矿中的应用

介绍了可控电抗式高压软启动控制系统的原理、静态结构、工作过程,以及在煤矿井下使用实例中的实测波形。

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。

磁饱和式和变压器式可控电抗器的电压控制方法及其仿真分析

为比较磁饱和式可控电抗器(MSCR)和变压器式可控电抗器(CRT)的电压控制性能,根据电力系统电压控制原理,建立了可控电抗器电压控制系统传递函数框图,并采用工程设计方法,给出了比例积分控制器参数计算公式。建立了基于MATLAB/SimPowersystems的可控电抗器电压控制系统的仿真模型,并分别对由MSCR和CRT构成的电压控制系统进行了实例仿真与对比分析。其主要结果表明:在负荷发生突变后,分别由MSCR和CRT所构成的电压控制系统都能使线路稳态电压保持为额定电压不变;CRT电压控制系统动态性能优于MSCR电压控制系统;提出的可控电抗器比例积分电压控制方法能够满足系统电压控制的需要,而且易于工程实现。

变耦式可控电抗特性、机理及应用

分析了可控电抗器的电抗特性,指出了选择良好电抗特性的途径;从绕组电势和铁心磁势构成的观点详尽讨论了可控电抗的调节机理,由试验初步证明了其特性机理;大量计算数据表明,将变耦式可控电抗与电容串联用于高压输电线路的容性串联补偿将比可控串补(TCSC)降低更多设备容量。

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。

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。

变压器式可控电抗器的工作特性分析

为了对变压器式可控电抗器(CRT)的性能进行优化与分析,笔者对其基本工作原理进行了简单的阐述,提出了多种等效电路模型,并介绍了详细的建模的过程;分析了变压器式可控电抗器的谐波特性、控制特性、伏安特性等工作特性,并分别给出了计算公式以及波形分析;计算了CRT的有功消耗,得出了多绕组变压器的有功消耗的计算公式;对CRT的响应时间进行了分析,得出了CRT从一个稳态到另一个稳态的过渡过程波形。

基于裂芯式可控电抗器双调谐滤波器研究

传统的无源滤波器通常由固定电抗器和电容器组成,在使用中系统频率、结构以及器件参数变化均会引起失谐现象。提出利用可控电抗器代替传统的固定电抗器,使滤波器在闭环控制下能自动跟踪电源频率和其他参数的变化,始终保持在特定频率谐振。深入分析了双调谐滤波器中串联可调电抗器参数对滤波器谐振频率和其他元件参数的相对灵敏度,证明了利用单个可控电抗器实现具有自调谐功能的双调谐滤波器的可行性。以电力系统中常见的5次、7次谐波滤波器为例,设计并实现了基于单个裂芯式可控电抗器的双调谐滤波器,并在试验中取得了良好效果。它相对于有源滤波器而言结构简单,成本低,易于实现。

变压器式可控电抗器谐波系数定义与其控制级数的关系

变压器式可控电抗器(controllable reactor of transformer type,CRT)的控制级数由功率递增系数确定,而谐波系数又决定着功率递增系数。定义了3种谐波系数,并定量分析了3种定义下的谐波系数与其控制级数之间的关系,给出了计算公式;进行了比较分析和算例计算。结果表明,在满足谐波电流有效值要求的前提下,分别由3种谐波系数定义计算的CRT控制级数依次减少,大谐波电流有效值依次增大;并指出,从谐波电流有效值来看,由第1种谐波系数定义计算会导致过多的控制级数,是不合理的,而由第3种谐波系数定义计算的控制级数少,是合理的。论文工作为简化CRT结构奠定了理论基础,也为类似电气设备设计和谐波分析提供了参考。

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。

变耦电抗式可控串补动模试验研究

为了掌握变耦电抗式可控串补的实际特性,进行了动态模拟试验。以东北电网伊—冯500kV输电系统为应用背景,建立了包括串补装置在内的整个系统的动态模拟装置,设计调试了具有多功能的控制系统,进行了电抗调节、功率调节、电抗跃变调节等基本特性试验以及暂稳控制和阻尼功率振荡试验,记录了各项调节性能曲线及调节过程中串补元件的电流电压波形。串补装置的稳态性能试验结果与理论分析结果相符,暂态性能良好,暂稳控制可进行"强补",采用合适算法同样具有阻尼功率振荡的作用。

新型单相低谐波饱和式可控电抗器

提出了一种新型的单相饱和式可控电抗器拓扑,将可控电抗器的控制绕组和辅助消谐绕组有机地统一起来。新的拓扑结构将控制绕组通过一个半桥控制电路和一个电压型的逆变器连接到和主绕组紧密耦合的辅助消谐绕组。消谐绕组在抑制谐波的同时担负从系统传递能量给控制绕组的功能。针对单相应用条件下,基于新的拓扑结构,利用能量平衡原理,检测系统侧的电流,在控制可控电抗器的等值电抗的同时,通过逆变器的输出电流,使可控电抗器在不同的工作状态下所产生的谐波得到补偿,从而使单相饱和式可控电抗器的谐波水平大为降低。仿真结果验证了新型拓扑结构的有效性和可行性。

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。

变压器式可控电抗器的谐波分析和功率级数计算

阐述了变压器式可控并联电抗器CSRT(Controllable Shunt Reactor of Transformer Type)的基本工作原理,指出 CSRT 本质上是工作于分级短路状态的多绕组变压器,具有功率连续平滑可调、谐波电流小和响应速度快的优点。文章定义了容量递增系数,当CSRT的额定容量已知时,级间容量递增系数决定了各级容量,是分析CSRT的一个重要概念。在考虑了绕组之间耦合的情况下,应用傅立叶级数分解方法对工作绕组电流的谐波含量进行了分析,推导了谐波因数的计算公式。这些公式揭示了谐波因数与容量递增系数和晶闸管触发角之间的定量关系,由此可得到满足电网谐波要求的功率控制级数和各级容量的计算公式,为CSRT的分析、设计打下了基础。

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。

绕组布置对变压器式可控电抗器谐波抑制的影响

针对单个控制绕组的变压器式可控电抗器(controllable reactor of transformer type,CRT),分析了其带LC滤波器谐波抑制绕组的两种布置方式:谐波抑制绕组置于工作绕组与控制绕组之间,以及控制绕组置于工作绕组与谐波抑制绕组之间。通过对两种布置方式绕组间短路电抗、等效电路以及谐波等效电路的分析表明,谐波抑制绕组置于工作绕组与控制绕组之间时,对CRT谐波抑制效果较好。建立了带谐波抑制绕组CRT的MATLAB仿真模型,对谐波抑制效果进行了仿真分析,验证了绕组布置分析的结果。

变压器式可控电抗器绕组电流与触发角的关系

变压器式可控电抗器(CRT)各绕组的电流与其各个控制绕组晶闸管的触发次序及触发角大小关系密切。在根据各个控制绕组触发角的大小规定触发次序后,采用分段线性化的方法,建立了用自、互电感表示的电路方程,通过求解电路方程,得出所有绕组电流瞬时值在任意时段上的矩阵表达式。通过傅里叶分解求得所有绕组基波电流的傅里叶系数与各个控制绕组晶闸管触发角之间的非线性函数关系式的矩阵形式,进而得到其基波电流有效值。分析和算例结果说明,所给出的CRT绕组电流计算公式适用于CRT的所有工作方式;控制绕组逐级短路的工作方式只是一个特例。

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。

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。

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。