基于MCR和MSVC的220kV变电站多电压等级无功电压综合控制

目前变电站的电压无功综合自动控制装置主要是针对110k V及以下两个电压等级的变电站,且仅以低压侧电压和高压侧功率因数作为主控目标。对于220k V三电压等级变电站,本文提出一种基于磁控电抗器(MCR)和磁控静止无功补偿装置(MSVC)的变电站多电压等级无功电压综合控制方法,在综合考虑主变压器各侧的相互影响以及两侧无功补偿装置的配合作用的基础上,以变电站三侧母线电压和高压侧功率因数为控制目标。同时本文建立了包含两台主变压器的变电站Matlab/Simulink仿真模型且进行了仿真研究,主变中压侧配置MCR、低压侧配置MSVC,并将其与单独在低压侧接MSVC和单独在中压侧接MCR的仿真研究进行对比,结果表明中、低压侧配合协调控制的方法可在不同的运行方式下实现三侧电压合格以及总体无功平衡,有效地改善电能质量。

基于ANSYS的MCR分布式小截面优化设计

磁阀式可控电抗器(Magnetic Valve ControlIable:Reactor,MCR)正得到越来越广泛的应用。因此,提高MCR本身的各项性能指标便成为当前的研究热点。本文提出了将MCR铁心中单段磁阀分为串联的几段磁阀的结构来减小边缘效应,从而减小MCR中工作绕组中的电感值,使得MCR在相同的工作电压和控制电压下,输出更大的感性无功电流,达到提高MCR整体性能的目的。通过理论分析和ANSYS仿真得出了MCR磁阀段具体划分的有效段数和每两段磁阀间铁心长度的最优值。通过具体的实验很好地验证了理论分析的正确性,在相同的工作电压和控制电压下,当把磁阀段分为两段时线圈中的电流比单段磁阀线圈中的电流增大了7.4%。

MCR无功补偿技术在矿井提升机中的应用

矿井采用的可控整流型大功率直流提升机是一种典型的冲击性负荷,它的运行给电网带来了大量的无功冲击,致使电网电压波动,严重威胁供电系统的安全运行。因此,对提升机的供电系统进行动态无功补偿是十分必要的,但是目前常用的动态无功补偿装置(如TCR、TSC)都有着各自的缺陷。采用了新型的MCR动态无功补偿技术,通过建立Simulink系统补偿模型,验证了其动态补偿的性能,也凸显了其技术上的优势。

直流偏磁下磁控电抗器铁芯矢量电磁振动特性

在交直流共同激励的工作方式下,磁控电抗器(magnetically controlled reactor,MCR)受直流偏磁的影响,其电磁特性及振动特性会发生极大的变化。为了精确模拟材料在直流偏磁下的磁化及振动特性,首先基于电工钢片的矢量磁致伸缩逆模型和磁特性测量曲线,采用速度可控粒子群优化(velocity-controlled particle swarm optimization,VCPSO)算法提取并优化模型参数,对磁控电抗器铁芯电工钢片的磁滞和磁致伸缩特性进行分析,并对比实验和仿真曲线,验证磁化特性仿真的准确性;其次,结合矢量磁致伸缩逆模型与MCR有限元模型,模拟MCR铁芯在不同直流偏磁下的矢量电磁振动特性,并分析MCR铁芯位移波形的谐波分量。最后,搭建MCR振动测试系统,验证模型仿真的准确性。研究结果可为磁控电抗器铁芯振动的相关研究提供参考。

基于模糊神经网络的MCR电压无功控制

针对磁控电抗器MCR恒压/恒功率因数控制模式无法兼顾电压及功率因数的不足,提出综合考虑电压及功率因数的模糊神经网络加权控制策略,详细阐述模糊神经网络控制器的结构及其参数调整方法,设计由恒压和恒功率因数模糊神经网络控制器组成的控制系统,控制MCR输出的感性无功。算例仿真结果表明,该控制系统具有良好的负载跟踪特性,能实时跟踪电网电压及功率因数的变化;与传统PI闭环控制模式相比,具有超调量更小及响应时间更短等特点。

磁耦合谐振式无线电能传输系统的无模型自适应控制研究

为解决磁耦合谐振式无线电能传输(magnetically coupled resonant wireless power transfer, MCR-WPT)系统因频率失谐而使得传输效率降低的问题,提出一种无模型自适应频率跟踪方法。该方法以发射端电流和电压间的相位差值为控制器输入,以控制器输出来调控发射端的交流电源频率;控制器设计不依赖于系统的精确数学模型,而且可通过伪雅可比矩阵的自适应估计律来提高应对发射端频率失谐的控制自适应性。MCRWPT系统的控制仿真结果表明,相比传统的PI控制,该方法不仅在较长的无线传输距离情况下能实现维持系统发射端的谐振工作状态,而且具有更好的谐振频率跟踪性能,对保持较高的系统无线电能传输效率具有明显优势。

磁控型可控并联电抗器控制绕组过电压保护研究

磁控型可控并联电抗器是一种新型的动态无功补偿设备,因其无功容量连续可调且控制方式简单可靠,在高压交流输电领域的应用发展迅速,已经在国内外220kV、400kV、500kV和750kV多个电压等级的交流电网上取得了工程应用。本文作者对其典型结构和工作原理进行分析,对其电磁暂态建模,重点针对其控制绕组故障过电压及其产生的危害进行了研究并开展了仿真测试;提出了控制绕组第一级旁通对过电压保护回路和第二级氧化锌压敏电阻过电压保护回路设计方案,并通过仿真试验进行了验证。试验结果表明,本文作者提出的过电压保护方法能够有效保护磁控型可控并联电抗器控制绕组侧励磁设备的运行安全。

MCR型SVC在轧钢供电系统中的仿真与应用

针对某轧钢厂10 kV母线的电能质量治理问题,将MCR型静止型动态无功补偿器(SVC)应用于该厂供电系统的改造。介绍了MCR型SVC的工作原理及特点,根据该厂10 kV母线的实际负荷情况,利用Matlab/Simulink仿真软件,搭建MCR型SVC仿真模型并进行仿真设计。实测数据表明,MCR型SVC在10 kV轧钢供电系统中能够有效地提高功率因数、抑制谐波,说明所采用的工程设计结合仿真分析的方法取得了良好的效果。

基于MCR和FC的双馈风电机组低电压穿越技术研究

针对现存电力电容器组的不足,提出了1种基于磁控电抗器和FC的动态无功补偿装置,配合撬棒(crowbar)保护电路实现双馈风电机组的低电压穿越。在Matlab/Simulink中构建了基于控制策略的双馈风电机组模型,通过不同控制策略运行结果的仿真对比,验证了所提出的控制策略的有效性。

紧凑型多功能单级磁阀式立体磁控变压器研究

电缆的规模化使用造成电力系统中容性无功功率平衡需求增加,此外高比例新能源接入也会带来无功功率波动问题。现有无功功率补偿及无功功率发生装置占地面积较大、成本较高。通过磁控电抗器与变压器一体化结合提出了一种紧凑型多功能单级磁阀式立体磁控变压器,同时具备传统电力变压器升降压基础功能与灵活调节无功功率的能力,尤其适用于空间有限的城市变电站。对所述磁控变压器进行了有限元仿真,验证了其运行有效性。结果表明该磁控变压器的无功功率调节容量可以达到94.5 kvar,最大变比偏移量为0.439%,谐波含量仅有3.8%,节约占地面积20%,总体性能优异,可以很好地满足城市配电网无功功率补偿的需求。

MCR电压无功动态加权模糊控制系统

利用磁控电抗器解决电缆接线多、小水电集中上网地区无功倒送导致的电压抬升和功率因数波动,针对恒压、恒功率因数等单一模式无法同时兼顾电压及功率因数的问题,提出了综合考虑电压及功率因数的动态加权模糊控制策略,设计的控制系统主要包括恒压和恒功率因数模糊控制2个模块,输出量为电流增量,经过电流前馈环节计算得到MCR待注入电网的电流量,进而产生触发信号控制MCR输出的感性无功,实现电压无功的平滑无级调节。并通过仿真算例对该控制策略的效果进行研究,与传统PI闭环控制模式进行了对比。研究表明:控制系统具有良好的负载跟踪特性,能够实时跟踪系统电压及功率因数的变化;与传统PI闭环控制模式相比,其超调量更小及调节时间更短。

浅谈MCR型磁控电抗器的控制方式

分析了几种磁控电抗器的控制方式,介绍了其中两种控制方式的控制原理、控制特点及响应速度。研究了提高响应速度的原理及方法。提出高压自励磁加低压外励磁混合触发方式对提高响应速度的作用,并使用计算机仿真软件进行验证。高压自励磁加低压外励磁混合触发方式可使MCR型磁控电抗器的响应时间减少至30 ms,可基本解决MCR型磁控电抗器响应时间长的问题。

基于FC与MCR组合的动态无功补偿系统

针对传统的固定电容器组(fixed capacitor,FC)无功补偿设备存在过补偿或欠补偿,且易造成系统电压波动大的缺陷,根据磁阀式可控电抗器(magnetically controlled reactor,MCR)的无功补偿原理,设计了基于FC与MCR组合的动态无功补偿系统。对该无功补偿系统进行了仿真和样机试验,试验结果表明无功补偿系统能快速响应电力系统电压和无功功率的变化,在抑制电压波动和改善电能质量方面具有显著效果。将该无功补偿系统投运于110 kV变电站,运行效果表明能解决10 kV母线电压波动大和无功功率倒送的问题。

风电场中MCR的适用性研究

论文提出了以磁控电抗器（McR）型的静止无功补偿装置（sVc）作为风电场的无功补偿装置，对比了MCR在风电场应用中较TCR的优势，并介绍了其结构及无功补偿装置组成。最后通过测试验证了其各项指标符合国家标准，验证了MCR动态无功补偿在风电场无功补偿方面的良好应用效果。

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。

新型磁心材料电抗器的脉冲焊接控制方法

针对新型逆变焊接电源电抗器的小型化、轻量化的发展需求,以及脉冲焊接时电流爬升和下降缓慢、电弧跟随性差等问题,提出使用一种新型磁心材料的电抗器。该电抗器磁心为NS类铁硅铝磁粉心,采用环形结构,根据不同的焊机类型和焊机规格,可以通过叠加环形磁心的个数或改变绕制圈数来满足焊接需求。采用一个新型材料的电抗器可以替代原来串联的一个开环电抗器和一个闭环电抗器,使电抗器体积和质量减小20%,且实现了电抗器磁心物料的统一。使用新型材料电抗器磁心可以提高脉冲焊接电流爬升和下降的响应速度及电弧跟随性,但会导致脉冲峰值电流的稳定性降低,因此又提出了将峰值电压反馈和电流反馈共同作用于脉冲峰值电流稳定阶段的新型脉冲控制算法,从而保证了脉冲焊接的稳定性。

交流27.5 kV牵引供电制式下地铁主变电所无功补偿方案研究

在采用交流27.5 kV牵引供电制式的地铁或市域轨道交通110 kV主变电所的设计中,因电缆线路长而三相电力变压器容量小,故仅在35 kV侧设置补偿装置的方案未必适用。因此在110 kV侧设置磁控电抗器(MCR)、在35 kV侧设置SVG装置的方式对供电系统无功进行补偿是该供电制式下更为理想的补偿方案。本文以成都轨道交通17号线一座主变电所为案例,计算了无功补偿容量需求,描述了无功补偿装置设置方案,最后集合实测结果对补偿效果进行了技术和经济效益分析。

基于变压器模型的可控电抗器电磁特性统一性研究

可控电抗器作为一种基于磁控原理的无功补偿装置,其电磁特性直接关系整个设备的参数设计与运行性能。文章以变压器模型为载体,通过改变其负载侧激励对不同工况下不同类型可控电抗器进行原理性模拟,从而对可控电抗器电磁特性统一性进行研究。建立变压器模型的电磁网络模型,推导各求解单元磁通及绕组电流计算通式,得出不同负载激励下绕组电流波形和电磁特性曲线,并采用有限元法作以验证,进而对复杂工况下交流磁化和交直流叠加磁化下可控电抗器的电磁特性进行分析。结果显示,基于电磁网络模型的各复杂工况下变压器模型绕组电流与磁通的计算结果与有限元计算结果具有良好一致性;交流助磁式可控电抗器可通过控制侧短路的方式来改变主磁路等效磁导率,直流压源和流源均可实现直流助磁式可控电抗器的直流励磁;不同工作机理可控电抗器在不同工况下运行于铁芯的不同磁化阶段。文章关于可控电抗器电磁特性的分析更加基础,适用于所有基于磁控原理的可控电抗器,能够为深入理解可控电抗器及可控电抗器的结构设计与优化提供一定帮助。

抗饱和PI控制器在含分布式电源配网电压优化中的应用

随着分布式光伏发电在配电网中渗透率的增加,配电网电压波动越限问题愈发严重,并导致其电压控制越来越复杂。提出了一种抗饱和PI控制策略,通过柱上式磁控电抗器(MCR)进行无功电压综合控制,给出了新型抗饱和PI控制器的算法设计和系统框图。理论分析和实验结果表明,新型抗饱和PI控制器可有效降低柱上式MCR控制系统的超调量,极大地提高动态性能,有效抑制电压波动,并对负载扰动具有较好的响应性和鲁棒性。

超高压磁控式并联电抗器仿真建模方法

从系统角度分析了可控电抗器在超高压和特高压电网中的多种作用和应用前景;结合江陵换流站500kV磁控式并联电抗器示范工程,分析了其磁路结构和工作原理,通过理论推导得出了磁控式可控电抗器的数学模型;在此基础上,提出了复杂磁路建模新方法——磁路分解法,并建立了磁控式并联电抗器(magnetically controlled shunt reactor,MCSR)仿真模型。文章给出了10kVMCSR原理样机的试验结果,并与软件仿真结果进行对比分析,验证了仿真模型的正确性。文中提出的磁路分解仿真建模法具有原理清晰、建模简便、模型精确、工程适用的特点,适用于电力系统电磁暂态计算,为超/特高压MCSR的分析提供了必要的仿真手段。