基于钕铁硼永磁材料的饱和铁心故障限流器研究

饱和铁心故障限流器(saturated core fault current limiter,SFCL)是限制系统短路电流最有效的措施之一。为减小其直流偏置电源功率和附加能耗,除了采用超导线圈偏磁外,通过钕铁硼(Nd Fe B)永磁材料偏磁也逐渐受到业界的关注,但Nd Fe B的偏置能力和稳定性限制了其应用。针对现有方案的不足,提出了一种新型混合式饱和铁心故障限流器(hybrid type SFCL,HSFCL),基于电磁耦合的方法,研究了其拓扑原理及工作特性。新结构不仅能减小损耗,减小体积,保证限流效果,还能克服Nd Fe B偏磁能力不足和因涡流效应而产生的稳定性问题;正常工作情况下,Nd Fe B磁路不会有交变磁通;限流工作情况下,Nd Fe B永磁体的涡流损耗能降到传统结构的12.7%。通过麦克斯韦(Maxwell)场路耦合仿真和样机实验,证明了理论分析的正确性和新结构的有效性。

桥式混合励磁型饱和铁心故障限流器性能分析

为降低饱和铁心故障限流器(saturated core fault current limiter,SCFCL)运行中的励磁损耗,应用稀土永磁体对铁心进行励磁已得到广泛研究。但永磁体在高压大容量领域中的励磁能力尚不足,且稳定性易受影响,限制了其推广应用。为解决上述不足,提出了一种桥式混合励磁型饱和铁心故障限流器(bridge-type hybrid-biased SCFCL,BHFCL)。BHFCL利用混合励磁结构增强励磁能力,并通过对磁路磁阻进行设计,可有效降低通过永磁体的反向交流磁通,提高永磁体稳定性。通过电磁耦合的方法,对BHFCL基本原理以及工作特性进行分析,研究了结构参数对其性能的影响。基于Maxwell的有限元电磁仿真结果以及220 V/10 A限流器样机实验结果,均验证了文中所提BHFCL的有效性与理论分析的正确性。

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。

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。

一种新的饱和铁心型高温超导故障限流器的设计方法

随着高温超导技术的发展及电力系统容量的增加 ,不久将来会有很多超导技术在电力系统中得到重要应用。其中高温超导故障限流器很可能成为最先在电力系统中得到应用的超导装置之一。为此介绍一种新的饱和铁心型高温超导限流器的工作原理 ,并给出了设计这种限流器各种参数的推导方法。

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。

一种快速储能式直流限流器拓扑的电气参数分析

传统饱和铁心型故障限流器在开断时反向过电压较高,而耗能型故障限流器承受故障电流时间长、发热大和成本高,因此该文提出一种快速储能式直流限流器拓扑,具有过电压小、响应快及能量二次利用等优点。首先,分析该快速储能式限流器的拓扑结构和工作原理,即通过磁耦合的方式引入辅助支路,从而实现快速吸收故障能量的目的;其次,建立该限流器的电路模型,给出主要电气参数设计方法;然后,通过磁路有限元与电路仿真相结合,对关键电气参数进行优化计算;最后,进行全过程工况仿真,得到限流器的暂态电压和电流波形,并通过与解析解计算结果和不同类型直流限流器仿真结果的对比。验证了该文所提出限流器的可行性和有效性。