新型磁阀式可控电抗器的研究

论文摘要

无功功率的平衡是电力系统输电系统稳定运行的必要条件之一,也关系着输电系统的输电能力,同时也可以抑制系统线路或操作中产生的过电压。随着电力系统的发展,各个区域电网结构的复杂变化和电压等级的不断提高,无功的平衡和无功的调节在电网运行中愈发重要。目前,并联电抗器是电力系统高压等级中最常见的无功补偿装置之一,但因其存在的固有缺陷,它是不可控的,且它始终并联在电网上不予切除,给电网的正常运行带来负面影响。当线路发生故障时,并联电抗器可以平衡无功功率和抑制线路中的操作过电压;当线路正常运行时,并联电抗器就起不了作用,相反却给电力系统带来大量的过剩无功。而可控型电抗器可以依据线路的工作状态作出相应的动作,系统正常运行时不予动作,当检测到系统无功不平衡时给予动作。因此可控可调式的电抗器已经是当前的现实需要和必然趋势,可控可调式电抗器应该具有这些特性:能够及时处理线路中的突发状况,无功补偿的电压等级高,应用范围广泛等。本文首先对目前国际国内上无功补偿装置的研究进展进行了简单的阐述,并对无功补偿装置的分类和其各自的优缺点进行了介绍。然后介绍了本文主要研究的一种采用新型电路连接的新型磁阀式可控电抗器的基本原理,并对这种新的电抗器的工作状态和磁路方程做了详细的理论分析,得到了采用新型电路连接方法的新型磁阀式可控电抗器的等效电路模型,接着使用Matlab/Simulink软件对这种新型电抗器进行了建模与仿真,对其的相关工作特性进行了仿真分析,得出采用新型电路连接的新型磁阀式可控电抗器的工作特性曲线及仿真数据,并总结了这种新型电抗器的优势与不足,今后还需改进的地方。其次,简单介绍了电磁场有限元分析的概念,利用电磁场有限元分析的方法对采用新型电路连接的新型磁阀式可控电抗器空载和工作在不同工作状态下的铁芯柱内磁力线的分布情况进行了计算,并建立了新型电抗器本体的二维模型,为进一步了解新型磁阀式可控电抗器的工作特性奠定了基础。最后介绍了采用新型电路连接的新型磁阀式可控电抗器的实验样机,分析了实验中的问题,将理论分析、仿真波形及实测数据进行了比较,得到实验数据与理论值变化趋势相一致。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题研究背景和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 可控电抗器的类型
• 1.4 本文的主要研究内容
• 2 新型磁阀式可控电抗器工作原理及数学模型
• 2.1 新型磁阀式可控电抗器的结构
• 2.2 新型磁阀式可控电抗器的电磁方程
• 2.3 新型磁阀式可控电抗器各工作状态的转换及判断
• 2.4 新型磁阀式可控电抗器的数学模型
• 2.5 本章小结
• 3 新型磁阀式可控电抗器的特性分析
• 3.1 新型磁阀式可控电抗器的等效磁路
• 3.2 新型磁阀式可控电抗器工作特性分析
• 3.3 新型磁阀式可控电抗器的谐波特性
• 3.4 新型磁阀式可控电抗器的控制特性
• 3.5 新型磁阀式可控电抗器的Matlab/PSB 仿真分析
• 3.6 本章小结
• 4 新型磁阀式可控电抗器的磁路分析
• 4.1 有限元分析
• 4.2 基于ANSYS 的新型磁阀式可控电抗器磁路结构分析
• 4.3 本章小结
• 5 实验结果与分析
• 5.1 实验样机的原理
• 5.2 实验样机的控制结构
• 5.3 实验样机的工作特性
• 5.4 本章小结
• 6 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录 攻读硕士学位期间发表的主要学术论文