新型桥式高温超导限流器的应用研究

论文摘要

随着电力系统容量的逐年增加,电网短路容量和短路电流的水平也不断增加。短路电流会直接影响电器设备的选择和电网的安全稳定运行。传统限制短路电流的措施都存在很大的缺陷。研究新的限流方案和限流设备已经成为一个亟待解决的问题。针对此问题,本文首先概括了当今高温超导限流器的发展现状,并依据其分类简单介绍了几种典型限流器的工作原理及特点,特别阐述了桥式高温超导限流器的研究现状。为了解决普通桥式高温超导限流器无法限制短路电流稳态值的问题,以一种增加去磁环节的新型桥式高温超导限流器为研究对象,深入分析了其限流理论,利用计算机仿真验证了该限流器对短路电流的峰值和稳态值都有良好的限制作用,并进一步讨论了三个关键参数对限流效果的影响,为该限流器在实际应用中的参数选取打下了基础。为推进新型桥式高温超导限流器控制系统的研制,对限流器的控制策略进行了初步探讨。从系统中选择限流器的控制反馈信号,选择不同的方法对这些控制反馈信号进行数值处理,根据得到的控制反馈量在短路过程中变化的特征,设计了两种比较控制算法。实际应用时,可以根据不同的精度要求选择合适的控制算法对限流器进行控制。考虑天津钢管公司实际配电网,将新型桥式高温超导限流器与之结合,合理选择短路故障发生时刻,利用计算机仿真分析安装限流器前后,系统发生各种短路故障的情况;并与普通桥式高温超导限流器相比较,研究新型桥式高温超导限流器对二次故障的改善能力。研究表明新型桥式高温超导限流器对于配电网的单次故障和二次故障都有很好的抑制作用和响应能力,且能很好地抑制母线电压的跌落。对于高压输配电网中半导体功率器件的电压、电流容量限制的问题,结合具体实例,初步研究了功率器件的过压、过流保护问题,并对功率器件串并联的均压、均流电路进行了理论设计,为新型桥式高温超导限流器在实际电网中的推广应用提供了技术储备。本文对一种新型桥式高温超导限流器进行了应用研究,为今后其装置的研制奠定了理论基础。伴随高温超导技术和电力电子技术的发展,高温超导限流器的应用前景将更加广阔。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 高温超导限流器的发展现状
• 1.3 高温超导限流器的分类及原理特性
• 1.3.1 失超型高温超导限流器
• 1.3.2 不失超型高温超导限流器
• 1.4 桥式高温超导限流器的研究现状
• 1.4.1 基于整流桥结构的改进桥式SFCL
• 1.4.2 基于超导限流技术的改进桥式SFCL
• 1.5 本论文主要工作
• 第二章 桥式高温超导限流器的改进研究
• 2.1 桥式高温超导限流器的限流理论分析
• 2.2 桥式高温超导限流器的改进
• 2.2.1 新型桥式高温超导限流器的结构和工作原理
• 2.2.2 新型桥式高温超导限流器仿真分析图
• 2.2.3 主要参数对限流效果的影响讨论
• 2.3 小结
• 第三章 新型桥式高温超导限流器控制策略的研究
• 3.1 控制反馈信号的数值处理
• 3.1.1 二采样值积算法
• 3.1.2 半周积分法
• 3.2 控制反馈信号的特征分析
• 3.3 比较控制法的设计
• 3.3.1 单值比较控制法
• 3.3.2 滞回比较控制法
• 3.4 小结
• 第四章 新型桥式高温超导限流器在实际配电网中的仿真分析
• 4.1 实际配电网模型的建立
• 4.1.1 线路等值
• 4.1.2 变压器等值
• 4.1.3 负荷等值
• 4.2 实际配电网仿真模型的建立
• 4.3 短路故障发生点的判断
• 4.4 实际配电网的仿真分析
• 4.4.1 单次故障限流仿真研究
• 4.4.2 二次故障限流仿真研究
• 4.4.3 新型桥式高温超导限流器对电压跌落的影响
• 4.5 小结
• 第五章 高压电网中新型桥式高温超导限流器的应用初探
• 5.1 三相新型桥式高温超导限流器的电路拓扑结构
• 5.2 高压大功率器件串并联的均压、均流及其保护
• 5.3 小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 全文工作总结
• 6.2 研究工作展望
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 致谢