基于磁通控制的可调电抗理论及其在消弧线圈中的应用研究

论文题目: 基于磁通控制的可调电抗理论及其在消弧线圈中的应用研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 电力电子与电力传动

作者: 盛建科

导师: 贾正春,陈乔夫

关键词: 磁通控制,连续可调电抗,逆变器级联,自动调谐消弧线圈,泄漏电阻电流,接地电容电流,移相

文献来源: 华中科技大学

发表年度: 2005

论文摘要: 本论文在全面总结国内外有关可调电抗器的技术基础上,首次对基于磁通控制的可调电抗器进行了深入的理论分析和技术研究,并重点进行了其在消弧线圈补偿系统中的应用研究。首先建立了基于磁通控制的可调电抗器的通用数学模型,说明了可调电抗器的基本原理。可调电抗器的实现是变压器一次侧电流电压与二次侧电流电压之间的关系得到等效解耦的结果,而这个解耦是以可行的控制策略为前提的,因此研究分析了可行的控制策略,并建立了控制系统数学模型,详述了控制方法。其次从降低实现成本和抑制低次谐波出发,本文研究了实现高压大容量连续可调电抗器的四种实用电流控制技术,包括电抗器二次侧多支路电流补偿技术,电抗器二次侧多支路低频大容量与高频小容量开关器件的联合电流控制技术,逆变器级联电流控制技术和移相SPWM 电流控制技术。然后在研究中性点谐振接地补偿系统的基础上,结合基于磁通控制的可调电抗器的特点,研究了基于磁通控制的自动调谐消弧线圈系统原理,分析了对地电容检测所采用的注入电流频率扫描法,以及单相接地故障产生时系统自动调谐补偿机理。同时,提出和研究了一种基于磁通控制的电阻和电抗都可调的阻抗器的简明实现原理。该阻抗器由等效电抗与等效电阻串联而成,等效电抗与等效电阻可分别随电抗控制绕组和电阻控制绕组的电流控制系数来调节。基于这一原理,对基于磁通控制的消弧线圈进行了改进,提出和研究了一种性能更完善的接地故障电流补偿系统,该系统可以同时补偿流经单相接地故障点的对地泄漏电阻电流和接地电容电流,克服了目前国内外的消弧线圈装置一般只能补偿其中的接地电容电流的不足。理论分析和实验结果都表明,基于磁通控制的可调电抗器的电抗与磁通补偿度成线性关系,无低次谐波。根据该原理成功研制了首台容量为180KVA 的自动调谐消弧线圈,实验结果表明该装置具有一系列特点,如自动调谐,响应速度快,不产生低次谐波、系统易于实现等。另外,仿真结果表明,与基于电抗可调原理实现的消弧线圈比较,基于阻抗可调原理实现的消弧线圈除了能补偿流经单相接地故障点电流的容性分量外,还能补偿其中的有功分量。

论文目录:

摘要

ABSTRACT

1 绪论

1.1 课题的目的和意义

1.2 可调电抗器的原理,现状与发展

1.3 电力电子器件的现状与发展方向

1.4 消弧线圈的应用背景,现状与发展

1.5 本文的主要内容和各章节安排

2 基于磁通控制的可调电抗器的理论基础

2.1 引言

2.2 基于磁通控制的可调电抗器系统数学模型

2.3 输入阻抗

2.4 基于磁通控制的可调电抗器与控制实现策略

2.5 小结

3 可调电抗器的实现与运行

3.1 引言

3.2 基于磁通可控原理的可调电抗器系统的基本结构

3.3 逆变器的控制方式选择

3.4 系统控制数学模型

3.5 逆变器的运行特点及直流母线电压的估算

3.6 电抗器系统运行中的储能

3.7 可调电抗器铁心气隙和电抗器工作特点

3.8 小结

4 实现高压大容量可调电抗器的技术

4.1 引言

4.2 多绕组线性变压器的数学模型

4.3 二次侧多支路电流补偿技术

4.4 二次侧逆变器级联

4.5 二次侧多支路混合开关器件的联合控制技术

4.6 移相SPWM 控制技术

4.7 小结

5 自动调谐消弧线圈系统原理

5.1 引言

5.2 中性点谐振接地补偿系统基本原理

5.3 基于磁通控制原理的自动调谐消弧线圈

5.4 小结

6 基于磁通控制的消弧线圈的改进

6.1 引言

6.2 基于磁通控制的可调阻抗器的简明实现原理

6.3 改进的基于磁通控制的自动调谐消弧线圈补偿原理

6.4 工频信号90°移相环节的实现

6.5 全面补偿有功谐波电流与无功谐波电流的设想

6.6 小结

7 消弧线圈系统硬件与软件

7.1 引言

7.2 系统总体结构

7.3 数字信号处理器DSP 简介

7.4 控制部分结构

7.5 功率部分结构

7.6 系统软件

7.7 小结

8 系统实验与仿真

8.1 引言

8.2 可调电抗器实验

8.3 消弧线圈系统的模拟实验

8.4 仿真

8.5 小结

9 全文总结

致谢

参考文献

附录1 攻读博士学位期间发表的主要论文

附录2 电抗器结构与参数

发布时间: 2006-04-05

基于磁通控制的可调电抗理论及其在消弧线圈中的应用研究

猜你喜欢