本文關(guān)鍵詞：基于納米材料磁狀態(tài)可調(diào)整的多功能電力變壓器研究

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【摘要】：由于電網(wǎng)中出現(xiàn)日益嚴重的直流偏磁現(xiàn)象,會引起變壓器鐵心振動加劇、諧波增大、電壓畸變等問題,并且會給電力系統(tǒng)安全運行帶來嚴重的威脅;此外,根據(jù)我國目前經(jīng)濟發(fā)展和能源戰(zhàn)略發(fā)展的需要,電力網(wǎng)中非線性負載占有大部分比例,該類負載具有沖擊性、無功功率不平衡等特征。因此,研究一種綜合具有偏磁補償及無功調(diào)節(jié)能力的新型電力變壓器,對保證電網(wǎng)安全可靠地提供優(yōu)質(zhì)電能,具有重要的理論意義及工程價值。本文針對目前電力系統(tǒng)中日益突出的直流偏磁現(xiàn)象和線路無功不平衡問題展開研究,在國內(nèi)外首次提出:基于新型納米兩相復合磁性材料,構(gòu)建一種全新的、內(nèi)在磁狀態(tài)可以自我調(diào)節(jié)的鐵心結(jié)構(gòu),并將變壓器鐵心與電抗器鐵心磁路集成。利用納米材料導磁和勵磁之間的有效轉(zhuǎn)換,創(chuàng)新性地在一臺變壓器本體上實現(xiàn)了多種功能的轉(zhuǎn)換,比如:可調(diào)電抗、無功調(diào)節(jié)、直流偏磁補償?shù)�。為電網(wǎng)智能化安全運行提供一種新的節(jié)能型、智能化電力設備。首先,本文利用磁交換耦合作用,提出了一種適用于電力系統(tǒng)電磁裝備的軟、硬磁兩相復合型納米磁性材料,建立材料數(shù)學模型并確定材料剩磁和矯頑力的關(guān)系,確定了復合型材料制備工藝和磁性能處理技術(shù)。針對納米復合磁性材料對外磁場具有快速反應的特性(高剩磁、低矯頑力),并結(jié)合電力電子技術(shù),設計了一套階梯型交、直流脈沖混合電源,用于復合磁性材料磁性能調(diào)節(jié),實現(xiàn)了材料在硬磁相和軟磁相之間有效的轉(zhuǎn)換,為完成調(diào)節(jié)鐵心磁狀態(tài)的目的奠定了基礎(chǔ)。然后,為了滿足變壓器直流偏磁磁通定向補償和電感值連續(xù)可調(diào)整的目標,運用磁路磁阻理論和磁集成技術(shù),提出并設計了一種電力變壓器新結(jié)構(gòu)。重點研究了復雜磁場作用下納米磁性材料磁特性之間相互轉(zhuǎn)換機理及其控制方式,通過改變磁性材料的剩磁實現(xiàn)了對偏磁磁通反向補償及調(diào)節(jié)電感鐵心磁飽和程度的能力,進而減小了直流偏磁對變壓器的危害。完成了電感值連續(xù)可調(diào)的目的,實現(xiàn)了線路無功實時、快速調(diào)節(jié)的需求,可以消弱電網(wǎng)諧波污染,提高了線路無功補償?shù)目煽啃砸约罢麄�電力系統(tǒng)的性能。實現(xiàn)了電磁裝備工作點從“電調(diào)整”到“磁調(diào)整”的改變,該結(jié)構(gòu)的特點是不改變變壓器外部中心點接線方式,可以有效的保證中性點安全接地。基于納米兩相復合磁性材料的磁特性,提出一種磁集成解耦策略,解決了電感繞組和變壓器繞組之間的解耦問題,在保證變壓器功能的條件下集成了電抗器功能。最終實現(xiàn)了單臺變壓器兼具變壓、平波、直流偏磁抑制和快速線路無功功率調(diào)節(jié)的能力,降低或消除電網(wǎng)諧波污染,減小了電力裝置體積,完成了裝備一體化設計。最后,制作了兩臺10kVA兼具直流偏磁補償及電感調(diào)節(jié)能力的新型電力變壓器;搭建基于新型電力變壓器的小型配電系統(tǒng);完成直流偏磁補償和線路無功調(diào)節(jié)實驗,驗證了本文設計方案的可行性和正確性,為我國智能化電網(wǎng)的發(fā)展提供新的思路。
【學位授予單位】：沈陽工業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TM41

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