【正文】 ? 圖 26 磁閥式可控電抗器等效電路圖 Figure 26 Equivalent circuit diagram of magicvalve controlled reactor 從而，對于磁閥式可控電抗器來說，能夠看出，其等效電路相當于工作繞組順串聯(lián)、控制繞組反串聯(lián)的可控飽和電抗器。 根據(jù) 圖 24(a)，能夠得到兩個并聯(lián)磁路的 HB? 關系為： 0 ( ) qq l lBH H f B??? ， (21) 式中， lH 表示鐵芯的磁場強度， qH 表示空氣隙的磁場強度，因為兩條磁路碩士學位論文 10 有 并聯(lián)的關系，且有相同的長度，則有 qlHH? (22) 將上兩式合并則有： 00()q l lB H f B???? (23) 由磁通的連續(xù)性則有 ()q s l sAB B A A B A? ? ? (24) 聯(lián)合式 (23)、 (24 ()q s l sAB B A A B A? ? ?(24 可得： ? ?01 ( ) ( )l s l sB f B A A B AA ?? ? ? (25) 其一階導數(shù)是 ? ?01 ( ) ( ) ll s l s dBdB f B A A B Ad t A d t?? ? ? (26) 磁路的磁勢平衡方程如下： ()lF f B l?? (27) 通過推導，我們可以知道，通過式 (25)、式 (26)以及式 圖 27 能夠把求解狀態(tài)變量 B 的問題轉化成求解狀態(tài)變量 Bl ， qBB、 能夠通過式 (23)和式 (25)求 解 。由于大截面段鐵芯在 整個 電抗器的調節(jié)容量范圍里，始終工作 于 未飽和的線性磁特性區(qū)，相對 于 小截面段鐵芯 來說 ， 其磁阻 就 很小，可以忽略 不計 。i ，通過兩個并聯(lián)鐵芯 工作電流所生成 的交流工作磁通 與 另一鐵芯閉合。39。ki 就可以通過 匝數(shù)為 2N 的線圈提供了。39。ki,abcfed1 /2N 1 /2N1 /2N 1 /2N++++39。i 39。 對磁控電抗器無功補 償原理及方法進行介紹，介紹無功補償控制器的軟硬件1 緒論 5 設計思想。 二、在電網中 將變壓器原邊串入，在 變壓器的 副邊注入 與 原邊頻率相同、相位相反的電流， 通過對 電流幅值 的 調節(jié) 來 變壓器 的 主磁通， 實現(xiàn) 連續(xù)無級 地調節(jié)變壓器的原邊阻抗。而后晶閘管控制設備一直占據(jù)主導地位，包括晶閘管控制的變壓器、晶閘管控制式電抗器以及晶閘管投切電容器組。 能夠 達到功率因數(shù) 為 ， 大大減少 網損 及無功損耗； （ 4） 適合用在 龐大 的 電力系統(tǒng) 以及有 非常嚴重網損的 用戶中，能夠降低 電費 的 開支 ； （ 5） 減少電力 系統(tǒng) 的 損耗，延長 電力 設備 的使用 壽命，消除 電網的 諧波污染，提高 電力 系統(tǒng) 的 安全系數(shù)； （ 6） 減少 電弧爐運行 以及 異步機啟動等本地電網 造成 的沖擊， 增強 系統(tǒng) 的安全性，對于弱電網 作用效果更明顯； （ 7） 對電網 電壓閃變 予以消除 ，針對閃變設計 了 專門的算法， 把 電壓閃變水平降至最低， 使 用戶 的 電能質量 得以提高 ； （ 8）擴容。它 的繞組分為 直流和交流繞組 ， 是一種 帶 有鐵芯的非線性電路，鐵芯的飽和程度 可以通 過 直流激磁控制， 從而能夠達到 控制、改變交流繞組電感感抗值的目的。在系統(tǒng)發(fā)生擾動時，可控高抗能夠快速 地 做出響應，據(jù)其母線電壓或線路功率調節(jié)其無功容量，抑制電壓和功率振蕩 [2]。從而迫切需要對系統(tǒng)無功功率進行補償。時，電壓電流仿真波形 51 Figure 515 Waveforms of voltage and current, α=150176。 Declaration of thesis originality ...................................................錯誤 !未定義書簽。 學位論文原創(chuàng)性聲明 ....................................................................錯誤 !未定義書簽。 49 圖 514 α=120176。 53 VII 圖 518 MCR 三相補償仿真模型 53 Figure 518 Threephase pensating simulation model of MCR 53 圖 519 系統(tǒng)穩(wěn)定運行后的電壓電流波形 54 Figure 519 System Voltage and Current of steady operation 54 表清單 List of tables 表序 號 表名稱 頁碼 表 11 可控電抗器基本類型及特點 4 Table 11 Basic type and characteristic of controllable reactor 4 表 3 1 不同結構的鐵芯損耗比較 18 Table 31 Loss parison of cores with different structures 18 表 3 2 不同移相角下的電流畸變結果 26 Table 32 Current harmonic distortion under different shifting angles 26 1 緒論 1 1 緒論 1 Introduction 課題的研究背景及意義 （ The Background and Significance of the Subject） 上世紀七十年代 改革開放以來，國民經濟 呈 迅猛發(fā)展 趨勢 ， 電力行業(yè)作為工業(yè)發(fā)展的支撐行業(yè) ， 也邁入 了快速發(fā)展時期?？煽夭⒙?lián)電抗器能夠實現(xiàn)對補償容量進行連續(xù)調節(jié)，是柔性靈活交流輸電的重要組成部分。本文將著重對磁閥式可控電抗器進行研究。 磁閥式可控電抗器的作用主要有以下幾個方面： 對電網 來說 （ 1）提高功率因數(shù)，降低網損，可以使功率因數(shù)達 到 ； （ 2）電網電壓的穩(wěn)定能力 可以得到很大的提升 。 1955 年，世界上第一臺可控電抗器在英國 BEC 電氣公司制造成功，然而由于響應時間緩慢、有效材料消耗以及有功損耗較大，限制了其推廣應用。 武漢大學 是在 國內對磁閥式可控電抗器的開展研究 比 較早 的高校 ， 實現(xiàn)了對消弧線圈 以及 動態(tài)磁控式 的 無功補償裝置 成功研制 ， 有 良好 的 運行效果 ，此外，華北電力大學 、 上海交通大學等院校研究直流 式 可控電抗器 ， 浙江大學等較為細致 地研究了 交流 式 可控電抗器 ， 20xx 年，國內首臺 500kV— 江陵站可控高壓電抗器 是 由西電集團、特變電工沈陽變壓器集團、華東電力設計院、中國電力科學研究院等相關單位聯(lián)合攻關自主研發(fā)的 ，其 全部的調試工作順利結束，與右荊（峽山） II 回線路同時進入全天試運行， 這意味 著 MCR 的核心技術已經 為 我國 所 掌握， 并 達到 了 國際 的 先進水平 [8]。 對磁閥式可控電抗器響應速度的提高、諧波抑制方法及降低損耗的方法進行理論分析及研究，為磁控電抗器性能優(yōu)化打下理論基礎。 在整個工作范圍內 ， 只有電抗器的小截面段的磁路 處于 飽和 狀態(tài) ，其余段均 工作在 未飽和 的 狀態(tài)，調節(jié)小截面段的磁路飽和度 可以 改變電抗器的 容量。i39。39。通過變比為δ的線圈，電源 自耦變壓 ，然后直流控制電壓和直流控制電流 39。 所以 ，只 需要對 1T 、 2T 進行 觸發(fā)角的 控制， 可控電抗器的容量就 能夠實現(xiàn) 平滑 、 連續(xù)地調節(jié) ， 從而 達到 調節(jié)系統(tǒng) 功率因數(shù)的要求。兩個匝數(shù)為 1N/2 的線圈 (串聯(lián) )流過 的是 直流控制電流， 直流控制電流 在兩個半鐵芯內所產生的控制磁通 可以 自我閉合，上下兩組串聯(lián)的繞組流過工作電流 39。 控制電流獲取形式不同 ，可以 導致電抗器 的 伏安特性差異很大 ，磁閥式可控電抗器的伏安特性近似線性 ，而 傳統(tǒng)電抗器 的 伏安特性則明顯具有非線性特征 。 ?lRqR ?FlSSl lB qB（ a ） 磁 閥 結 構 （ b ） 磁 閥 門 關 閉 （ c ） 磁 閥 門 全 部 打 開 （ d ） 等 效 電 路 圖 24 可控電抗器的磁路分析 Figure 24 Magic circuit analysis of controllable reactor 對于磁閥式 可控電抗器的電磁方程 ， 主要 是推導電抗器的 半鐵芯柱磁路中總磁通 (或磁感應強 度 B)及其與鐵芯磁勢的關系，因為小面積段 l 以外 的 大面積段鐵芯磁阻 的 忽略， 若設 l 段磁路 (鐵芯磁阻與空氣磁阻 的 并聯(lián) )截面積的等效 值 為eS ，長度為 l ， 等效的 磁導率 用 兩個并聯(lián)磁阻磁導率的平均值 來表示 ，等效磁路中 用 B 表示 磁感應強度， 那么等效 磁通為 eSB?? ? ， 用 H=f(B)表示 磁化曲線，等效 的 磁化曲線 [17]能夠根據(jù)以下分析來 確定。 綜上，可歸納出磁閥式可控電抗器在正弦穩(wěn)態(tài)工作電壓作用下， T T D輪流導通示意圖如D導通DT 1導通T 1導通DT 1導通D導通DT 2導通DT 2導通T 2導通ααγγω te sinmEt??1? 1? 圖 25 所示： D導通DT 1導通T 1導通DT 1導通D導通DT 2導通DT 2導通T 2導通ααγγω te sinmEt??1? 1? 圖 25 工作狀態(tài)過程 Figure 25 Working process transformation 對于有較大容量的磁閥式可控電抗器，其抽頭比δ一般在控制在 ~之間，故γ在 176。 磁閥式可控電抗器的 n 次諧波電流標幺值為 [21] 1 sin sin( n 1 )[]( 2 1 ) 2 ( 2 1 )n nI n n n? ? ???? ? ? (226) 在磁閥式可控電抗器的容量調節(jié)范圍內，與電抗器的基波額定電流的幅值相比，其注入電網的 35 、 次諧波的電流幅值要小得多，分別不高于基波電流幅值的 6 .8 9 % 2 .5 2 % 1 .2 9 %、 、 。 2 磁閥式可控電 抗器的工作原理及數(shù)學模型 15 0 0 . 2 0 . 4 0 . 6 1 . 00 . 8 0 . 20 . 40 . 60 . 81 . 0?1 8 0 176。 7 2 176。 在磁閥式可控電抗器的抽頭比 ? 比 大的情況下，電抗器的響應時間能夠降低到五個工頻周期內，也就是響應時間可以在控制在 秒內。 。則磁閥式可控電抗器的響應時間就大約為 10~33 個工頻周期，這樣的話，在某些應用中如果對電抗器 的響應速度有較高要求，不對電抗器采取任何措施 就 是不能滿足要求的，因此，研究磁閥式可控電抗器響應速度的提高是很有必要的。 1 4 4 176。 1 0 8 176。我們可以采用三相三角形的接線方式，使 3 次諧波電流只 流動 于磁閥式可控電抗器的內部，而不注入到電力系統(tǒng)中。 等效電路 （ Equivalent circuit） 由磁閥式可控電抗器電磁方程知，電源正負半周的磁狀態(tài)是對稱的，所以我們可以只考慮電源電壓處于正半周時情況，負半周的工作情況可以由對稱性得出。 做如下的 假設： (1)邊緣效應以及漏磁 忽略 不計； (2) 沿鐵芯截面分布的磁感應強度是均勻的； 鑒于 以 上兩個假設，在氣隙磁路中是沒有邊緣擠壓效應 的， 鐵芯 和 氣隙中的磁力線是圓筒形分布的。 磁路分析 （ Magic circuit analysis） 如 圖 22 所示，大截面段 S 和小截面段 Sl (長度為 l )串聯(lián)組成 了 磁閥式可控電抗器的鐵芯磁路。39。i 、 39。39。ki39。39。 T 1 T 2B 1 B 2e sinmEt??S/2N Llabcde fD?1 /2N?2 /2N Sl 圖 21 磁 閥式可控電抗器的原理接線圖 Figure 21 Diagram for connection of magicvalve controlled reactor 2 磁閥式可控電 抗器的工作原理及數(shù)學模型 7 1 /2N2 /2NabcdefDe sinmEt??2T1T 圖 22 磁閥式 可控電抗器的電路圖 Figure 22 Circuit diagram of magicvalve controlled reactor ++++39。采用理論推導的方法，分析了其可以減小自身諧波的原理。 近幾年國內學者提出了可控電抗器的幾種新理論 ： 一、 在電網中 把 兩個互感器 進行 串聯(lián)， 將互感器的 二次側通過