桥路型高温超导限流器的研究

论文摘要

本论文以桥路型高温超导限流器为研究对象,进行了限流理论和限流器电路拓扑研究,研制了一台三相实验室样机,成功地进行了各种短路故障限流实验和限流器对电网保护实验研究。 本论文主要研究内容及成果如下: 一、桥路型高温超导限流器限流理论和电路拓扑研究。设计了三种桥路型高温超导限流器电路拓扑——互感型、LC谐振型和放电型高温超导限流器电路拓扑,并对这三种限流器和阻抗辅助型限流器进行了限流原理分析、仿真建模以及限流器参数优化等的研究,为实验室样机和示范样机的研制提供了理论依据。 二、新型桥路型高温超导限流器(即阻抗辅助型)的控制方法研究。限流器的控制方法,即限流电阻的投切控制方法。在研究反馈量特点的基础上,设计了三种比较控制算法——单值比较控制法、滞回比较控制法和带预测的比较控制法,并分析了限流器的控制调节作用和自调节作用的关系,为限流器的控制器研制和实现限流控制建立了理论基础。 三、新型桥路型高温超导限流器样机研制。目的是将限流器样机开发成为一个集故障触发、限流为一体的多功能实验平台。进行了限流器的电力电子子系统、检测子系统、控制器、低温与超导磁体子系统等几部分的硬件开发和控制器软件开发,以提高限流器的可控性和可操作性。根据样机的设计参数进行了超导磁体电感和电网电流畸变率的关系、故障响应时间和故障电流第一峰值的关系、限流电阻和限流器故障稳态限流能力的关系等的仿真研究。进一步证明系统设计的合理性。 四、新型桥路型高温超导限流器的实验研究。单次故障限流实验,验证了限流器对各种短路故障的动态响应能力,验证了限流器既能限制故障电流暂态峰值、又能限制故障电流稳态值的电阻、电抗共同限流特性。二次连续故障限流实验表明限流器具有自动重合闸能力,能够及时响应二次连续短路故障和多次连续短路故障。该限流器用于电力系统动模实验,实验结果表明该限流器能够限制各种电路故障电流,能够与继电保护装置有效配合和实现母线限流保护。

论文目录

• 1. 绪论
• 1.1 电力系统发展现状
• 1.2 超导限流器发展现状
• 1.3 超导限流技术简介
• 1.3.1 电阻型
• 1.3.2 变压器型
• 1.3.3 混合型
• 1.3.4 磁屏蔽型
• 1.3.5 饱和铁芯电抗型
• 1.3.6 三相电抗型
• 1.4 桥路型高温超导限流器的研究现状
• 1.4.1 直流饱和电抗型
• 1.4.2 直流阻抗型
• 1.4.3 直流S/N转换型HTSFCLI
• 1.4.4 磁屏蔽直流电抗型
• 1.4.5 非感性直流电抗型
• 1.5 研究目的及主要研究内容
• 2. 桥路型HTSFCL的理论研究
• 2.1 桥路型HTSFCL的限流理论基础
• 2.2 电阻辅助型
• 2.2.1 工作原理分析和模型建立
• 2.2.2 参数设计和优化
• 2.2.3 系统仿真
• 2.2.4 主要优点分析
• 2.3 互感型
• 2.3.1 工作原理分析和模型建立
• 2.3.2 参数优化设计
• 2.3.3 系统仿真
• 2.3.4 优缺点分析
• 2.4 LC谐振型
• 2.4.1 工作原理分析和模型建立
• 2.4.2 参数设计和优化
• 2.4.3 系统仿真
• 2.4.4 主要优点分析
• 2.5 放电型
• 2.5.1 工作原理分析和模型建立
• 2.5.2 参数设计和优化
• 2.5.3 系统仿真
• 2.5.4 主要优点分析
• 2.6 桥路型HTSFCL的特点分析
• 2.7 本章小结
• 3. 新型桥路型HTSFCL控制方法设计
• 3.1 新型桥路型HTSFCL的设计基础
• 3.2 控制策略设计
• 3.2.1 反馈量的数值转换算法
• 3.2.2 反馈信号特征分析
• 3.2.3 比较控制法
• 3.3 限流阻抗自调节功能
• 3.4 控制调节对限流阻抗的影响
• 3.5 本章小结
• 4. 新型桥路型HTSFCL样机设计
• 4.1 新型桥路型HTSFCL组成和结构设计
• 4.2 电力电子子系统
• 4.3 控制器
• 4.3.1 控制器硬件
• 4.3.2 控制器软件
• 4.4 超导磁体和低温子系统
• 4.5 新型桥路型HTSFCL实验室样机的特性仿真
• 4.5.1 超导磁体电感和电网电流波形畸变、电感电流波动量的关系
• 4.5.2 故障响应时间与故障电流第一峰值的关系
• 4.5.3 限流电阻与HTSFCL故障稳态限流能力的关系
• 4.6 本章小结
• 5. 新型桥路型HTSFCL实验研究
• 5.1 新型桥路型HTSFCL限流性能测试
• 5.1.1 单次故障限流实验
• 5.1.2 二次连续故障限流实验
• 5.2 新型桥路型HTSFCL的电网限流动模实验
• 5.2.1 母线保护实验
• 5.2.2 非故障母线保护实验
• 5.2.3 HTSFCL与继电保护装置配合实验
• 5.3 本章小结
• 6 总结和展望
• 6.1 总结
• 6.2 下一步工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 博士后个人简历
• 博士生期间发表的学术论文、专著、重要科研成果
• 博士后期间发表的学术论文、专著、重要科研成果
• 永久通信地址
• 出站报告说明
• 关于论文使用授权的说明