【摘要】：隨著現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展,尤其在我國(guó)超高壓、特高壓、高鐵以及各種大功率沖擊負(fù)荷等高新科技的不斷投入運(yùn)行,會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)電網(wǎng)電壓發(fā)生波動(dòng)、閃變、波形畸變等危害,嚴(yán)重影響電力電器設(shè)備的安全進(jìn)而威脅到電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行,故無(wú)功平衡對(duì)實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行,保證供電可靠性和優(yōu)質(zhì)的電能質(zhì)量已經(jīng)在生產(chǎn)生活中顯得至關(guān)重要。而電抗器對(duì)改善無(wú)功及電能各種性能方面有著很好的作用,尤其是磁控電抗器(MCR)在具備傳統(tǒng)電抗器作用的基礎(chǔ)上,還具有可實(shí)現(xiàn)連續(xù)平滑調(diào)節(jié)自身容量、制造工藝不復(fù)雜、靈活可靠性高和成本低等優(yōu)點(diǎn),得到了國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛青睞。目前對(duì)MCR的研究集中在單相MCR上,本文將主要以單相四柱式雙級(jí)磁閥、單級(jí)磁閥及飽和式無(wú)磁閥三種不同鐵芯結(jié)構(gòu)的MCR作為研究對(duì)象,對(duì)它們的諧波特性、電磁特性和響應(yīng)特性進(jìn)行對(duì)比分析及研究。對(duì)于電抗器特性分析方法主要有理論分析方法、Matlab/simulink仿真分析法和Ansys maxwell仿真分析法。其中,理論分析方法從計(jì)算公式推導(dǎo)上詳細(xì)地介紹了新型可控電抗器的工作原理及特性分析等,但該方法不能直觀反映其諧波、磁場(chǎng)和響應(yīng)等特性的變化過程;Matlab/simulink仿真分析法雖可搭建仿真電路,但僅能用變壓器等效飽和式電抗器模型,且該方法不能對(duì)硅鋼片參數(shù)進(jìn)行精確的磁化曲線擬合,尤其是無(wú)法構(gòu)造特殊磁閥模型,如單級(jí)、雙級(jí)及多級(jí)磁閥模型;Ansys maxwell仿真分析法雖可構(gòu)造特殊磁閥進(jìn)行電流、諧波及電磁特性分析,但因其內(nèi)置電路簡(jiǎn)單而無(wú)法實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制電路的響應(yīng)特性分析。為實(shí)現(xiàn)繞組電流、諧波及磁場(chǎng)變化的直觀分析,并解決硅鋼片B-H擬合曲線、特殊磁閥構(gòu)造及復(fù)雜電路搭建等問題,本文在采用Ansys maxwell仿真分析方法的基礎(chǔ)上,又引入了Simplorer與maxwell聯(lián)合仿真的新方法,實(shí)現(xiàn)MCR的響應(yīng)特性分析。在理論分析基礎(chǔ)上,采用Ansys maxwell 2D仿真軟件對(duì)三種不同磁閥結(jié)構(gòu)MCR的繞組電流變化、諧波變化及磁場(chǎng)變化進(jìn)行了深入的仿真分析,通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比分析得到雙級(jí)MCR模型特性相對(duì)更優(yōu);又采用Simplorer與maxwell聯(lián)合仿真的新方法對(duì)三種MCR的響應(yīng)特性進(jìn)行了仿真分析,也通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比分析得到雙級(jí)MCR模型的響應(yīng)特性相對(duì)更優(yōu),且此新方法也達(dá)到了理論上的響應(yīng)速度即20ms以內(nèi),能為設(shè)計(jì)出性能更好的可控電抗器提供了理論基礎(chǔ)。最后筆者又提出用外加控制電壓的橋式半控整流電路實(shí)現(xiàn)對(duì)飽和式電抗器的連續(xù)可調(diào)控制,并采用Simplorer與maxwell聯(lián)合仿真的新方法對(duì)該電路模型的響應(yīng)特性進(jìn)行了仿真分析;在實(shí)驗(yàn)分析中發(fā)現(xiàn):外加控制電壓的大小影響其響應(yīng)速度快慢;當(dāng)外加控制電壓越大時(shí),其電流過渡達(dá)到穩(wěn)定響應(yīng)時(shí)間就越小,故此控制方法在某些特定的供電條件下也具有一定的現(xiàn)實(shí)研究意義,也進(jìn)一步驗(yàn)證了新方法的可行性及合理性。
【圖文】：

每相兩鐵芯柱的繞組（上下繞組一起匝數(shù)為N ）并聯(lián)后接電網(wǎng)的正弦交流電壓源。圖 2.1 單相 MCR 的結(jié)構(gòu)圖2.1.2 單相磁控電抗器的工作原理磁控電抗器是建立在磁飽和原理的基礎(chǔ)之上，采用直流控制繞組電流的激磁效用，使鐵芯磁狀態(tài)工作點(diǎn)及磁特性變化即改變磁飽和度，進(jìn)而使交流工作

2 單相四柱式磁控電抗器的結(jié)構(gòu)原理和特性分析改變，最終實(shí)現(xiàn)連續(xù)可調(diào) MCR 自身容量�，F(xiàn)對(duì)單相展開原理圖。在a1K 與a2K 均不觸發(fā)導(dǎo)通時(shí)，因繞組是對(duì)稱的生自耦，，此時(shí)電流分兩條支路流入：一條左上繞組與右組與左下繞組串聯(lián)，最后兩條支路再并聯(lián)接入交流電力變壓器一樣，可知線圈繞組中僅有較小的交流空載電流
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TM47

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2624012