本文關鍵詞：磁控電抗器的建模仿真及特性研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：近年來國民經濟的飛速發(fā)展,促使電力行業(yè)的用電需求和電能質量要求的不斷提高。由于我國幅員遼闊、能源主要集中在西部地區(qū),而負荷主要集中在東部沿海地區(qū),這種不均勻分布的特點,使得遠距離輸電技術成為解決問題的重要手段。隨著超高壓跨區(qū)域遠距離輸電的發(fā)展,以及電力電子技術的進步,使得電網無功功率的需求越來越大。同時,廣泛采用的大功率的沖擊性負荷也會帶來電網電壓的波動、閃變、畸變等問題,造成電力設備的使用壽命縮短,嚴重影響電網的安全穩(wěn)定運行。為此,保證電網的無功功率平衡,對改善電能質量、提高供電可靠性、維護電網的安全穩(wěn)定運行有著非常重要的意義。磁控電抗器在無功補償方面體現(xiàn)著良好的優(yōu)勢,它是通過改變直流勵磁來影響鐵芯的飽和程度,達到調節(jié)其等效輸出電抗的目的,從而實現(xiàn)平滑調節(jié)其輸出容量的特點。此外,對線路傳輸功率的提高、工頻過電壓的限制和潛供電流的抑制等方面都具有明顯效果。因此,對磁控電抗器的特性研究有著非常重要的意義。本文以10kV磁控電抗器樣機參數作為仿真模型的數據來源,圍繞其本體結構、工作原理、電磁特性、數學建模和軟件仿真等幾個方面展開研究。首先對磁控電抗器的基本結構和工作原理進行了簡要介紹,并且推導出其等效數學模型。同時,對鐵磁材料的磁滯特性和磁滯理論的主要內容作了簡要介紹,并以Jiles-Atherton磁滯模型推導出的微分方程為例,分析方程的每個參數對磁滯回線的影響。此外,利用MATLAB軟件建立了BP神經網絡磁滯模型,將磁滯回線實驗數據與網絡訓練預測后的輸出值進行對比分析,通過誤差的趨勢變化圖檢驗出網絡性能較好。采用該種方法建立磁滯模型避免了傳統(tǒng)磁滯模型數學推導的復雜性,并且體現(xiàn)出較高的準確性。其次,基于磁控電抗器等效數學模型的理論基礎,在MATLAB/SIMULINK平臺上搭建了磁控電抗器的電路模型,仿真分析其電路特性,通過調節(jié)晶閘管不同觸發(fā)角,得到不同工況下的工作繞組電流。仿真結果表明隨著晶閘管的不斷減小,工作電流值不斷增加,表明此時直流偏磁程度越來越大,使得鐵芯趨于深度飽和狀態(tài)。另外,并基于實際磁滯回線的數據計算得出的電流波形,與仿真的電流波形兩者進行比較分析,結果顯示兩者波形變化基本吻合,證明了所搭建的電路模型的正確性,也為磁控電抗器的研究工作提供了較為方便的一種方法。最后,利用Ansoft Maxwell軟件建立了磁控電抗器的磁路模型,仿真分析其磁路特性。對控制直流繞組設置不同激勵的情況下,分析每種工況下磁控電抗器的磁力線和磁通密度的分布場圖情況。在一個周期內的磁力線變化場圖顯示出,上半周期內磁力線主要集中在左芯柱,下半周期主要集中在右芯柱,相應地磁通密度場圖反映出左右鐵芯輪流增磁和去磁。并且直流勵磁程度越大,磁力線越密集,磁通密度也越來越大。對磁控電抗器的磁路建模,能夠對其磁路特性了解地更加清晰,并且對直流偏磁下的運行特性研究有較好的幫助。
【關鍵詞】：磁控電抗器 MATLAB ANSOFT 神經網絡 仿真模型
【學位授予單位】：廣東工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM47
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-14
• 第一章 緒論14-22
• 1.1 課題的研究背景與意義14-15
• 1.2 可控電抗器國內外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢15-17
• 1.2.1 國內研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢15-16
• 1.2.2 國外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢16-17
• 1.3 可控電抗器的作用和分類17-20
• 1.3.1 可控電抗器的作用17-18
• 1.3.2 可控電抗器的分類18-20
• 1.4 本文研究的主要內容20-22
• 第二章 磁控電抗器的工作原理及數學模型22-31
• 2.1 磁控電抗器的基本結構和工作原理22-24
• 2.1.1 MCR的基本結構22-23
• 2.1.2 MCR的工作原理23-24
• 2.2 磁控電抗器的工作狀態(tài)24-25
• 2.3 磁控電抗器的電磁特性方程25-28
• 2.4 磁控電抗器的數學模型及等效電路28-30
• 2.4.1 MCR的數學模型28-29
• 2.4.2 磁控電抗器的等效電路29-30
• 2.5 本章小結30-31
• 第三章 磁滯建模和神經網絡的應用31-48
• 3.1 鐵磁材料的磁滯特性31-32
• 3.2 磁滯理論發(fā)展及模型介紹32-39
• 3.2.1 磁滯理論的發(fā)展32-34
• 3.2.2 磁滯模型的介紹34-39
• 3.3 磁滯模型在MATLAB中的實現(xiàn)39-47
• 3.3.1 Jiles-Atherton模型微分方程組在MATLAB中的實現(xiàn)39-42
• 3.3.2 神經網絡磁滯模型在MATLAB中的實現(xiàn)42-47
• 3.4 本章小結47-48
• 第四章 磁控電抗器的電路特性及建模仿真48-58
• 4.1 MATLAB/SIMULINK簡介48-50
• 4.2 仿真模型建立50-53
• 4.2.1 參數設計50-51
• 4.2.2 模塊說明51-53
• 4.3 仿真結果及分析53-57
• 4.3.1 仿真結果53-56
• 4.3.2 結果分析56-57
• 4.4 本章小結57-58
• 第五章 磁控電抗器的磁路分析和建模仿真58-73
• 5.1 電磁場理論簡要介紹58-60
• 5.1.1 麥克斯韋方程組58-59
• 5.1.2 電磁場中的邊界條件59-60
• 5.2 有限元分析方法及Ansoft/Maxwell仿真軟件介紹60-63
• 5.2.1 有限元分析方法介紹60-62
• 5.2.2 Ansoft Maxwell仿真軟件介紹62-63
• 5.3 磁路特性及仿真過程63-68
• 5.3.1 磁路結構63-65
• 5.3.2 仿真過程65-68
• 5.4 仿真結果及分析68-72
• 5.4.1 仿真結果68-71
• 5.4.2 仿真結果分析71-72
• 5.5 本章小結72-73
• 結論與展望73-75
• 參考文獻75-79
• 研究生期間發(fā)表論文79-80
• 研究生期間參與科研項目80-82
• 致謝82

【參考文獻】

中國期刊全文數據庫 前10條

1 劉新根;鄒俊峰;孫新年;;基于MATLAB的磁控電抗器仿真分析[J];電力電容器與無功補償;2015年01期

2 程漢湘;何紹洋;黃超憲;;磁控電抗器的電磁特性分析[J];變壓器;2013年08期

3 郭子政;;磁滯模型研究進展[J];信息記錄材料;2012年05期

4 段杰超;張曉暉;張昌豪;夏曉一;趙志剛;鄭遠凱;龍騰江;;電力系統(tǒng)可靠性分析綜述[J];科技信息;2011年10期

5 王寶安;金麗莉;羅亞橋;徐斌;費益軍;袁曉冬;;基于磁控電抗器的動態(tài)無功補償裝置[J];電力自動化設備;2010年04期

6 姚堯;陳柏超;田翠華;;磁控電抗器在右江500kV線路中的應用[J];高電壓技術;2008年05期

7 謝德馨;白保東;;計算電磁學中電工鋼片磁特性模型研究的新進展[J];沈陽工業(yè)大學學報;2007年03期

8 張建興;王軒;雷晰;鄧占鋒;;可控電抗器綜述[J];電網技術;2006年S2期

9 房金蘭;;我國電力電容器及無功補償裝置制造技術的發(fā)展[J];電力電容器;2006年05期

10 牟憲民;王建賾;紀延超;魏曉霞;;可控電抗器現(xiàn)狀及其發(fā)展[J];電氣應用;2006年04期

中國博士學位論文全文數據庫 前1條

1 周臘吾;新型特高壓可控電抗器的理論及應用[D];湖南大學;2008年

中國碩士學位論文全文數據庫 前7條

1 馬闖;磁飽和式可控電抗器主磁場仿真及其特性分析[D];沈陽工業(yè)大學;2015年

2 許暉;基于ANSYS的磁控電抗器磁路結構研究[D];華北電力大學;2015年

3 張月;磁控飽和電抗器磁場與損耗計算[D];哈爾濱理工大學;2012年

4 蔣大鵬;適用于超高壓的可控電抗器建模與仿真研究[D];華北電力大學（北京）;2011年

5 劉仁;三相磁閥式可控電抗器的研究[D];鄭州大學;2010年

6 陳波;磁飽和可控電抗器設計與應用研究[D];湖南大學;2010年

7 張芳;磁控式并聯(lián)電抗器的數學建模和系統(tǒng)仿真[D];哈爾濱理工大學;2010年

  本文關鍵詞：磁控電抗器的建模仿真及特性研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：308032