磁阀式可控电抗器及其在特高压系统的应用研究

摘要

本文研究了一种借助直流控制的铁磁可控电抗器——磁阀式可控电抗器。 磁阀式可控电抗器和传统的可控饱和电抗器相比，虽然都是利用直流控制电流控制铁芯的饱和度来平滑连续调节容量，但前者利用电网电压本身经绕组自耦变压由可控硅元件整流获得控制电源，不需外加激磁，后者却需要单独的直流控制电源；前者将工作绕组和控制绕组有机地结合在一起，有利于减小损耗、简化结构，而后者的工作绕组和控制绕组却是分开的；前者铁芯截面具有减小的一段，在电抗器的整个工作范围内，只有小截面段铁芯饱和，相当于一个“磁阀”，后者却无这一特点。由于磁阀式可控电抗器的特殊结构，使它具有较小的谐波，近似线性的伏安特性，较小的损耗以及较快的响应速度。 论文从理论和仿真分析两个方面研究了磁阀式可控电抗器。介绍了磁阀式可控电抗器的由来和应用。分析了磁阀式可控电抗器的基本工作原理，推导了磁阀式可控电抗器的数学模型。并在此基础上建立了仿真模型特高压线路充电功率大，需要在线路上装设磁阀式可控电抗器补偿无功。设计闭环控制策略，用Matlab软件对补偿效果进行仿真，仿真结果验证了设计的有效性。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

1.1磁阀式可控电抗器的由来

1.2磁阀式可控电抗器的应用前景

1.2.1在电网中作调相调压设备

1.2.2在远距离输电系统中的应用

1.2.3在直流输电中的应用

1.2.4在有冲击负荷的电力用户和变电站的应用

1.2.5在谐振接地配电网中的应用

1.3可控电抗器在特高压系统中应用的必要性

1.4论文主要研究内容

第二章磁阀式可控电抗器的数学模型

2.1基本工作原理

2.2磁化曲线的数学模型

2.3磁路系统

2.4电磁方程

2.5小结

第三章磁阀式可控电抗器的工作特性分析

3.1电抗器的等效电路

3.2谐波特性

3.3伏安特性

3.4控制特性

3.4.1触发角α与饱和度β的关系

3.4.2触发角α与工作电流的关系

3.5有功消耗

3.6响应时间

3.7小结

第四章特高压线路无功补偿系统应用分析

4.1建立Matlab仿真模型

4.1.1 MATLAB Power System Blockset简介

4.1.2仿真模型元件的选取及参数设置

4.2模型特性仿真

4.2.1伏安特性

4.2.2谐波特性

4.2.3控制特性

4.2.4响应时间

4.2.5接线方式

4.2.6控制模式及特性

4.2.7触发控制系统

4.3磁阀式可控电抗器无功补偿研究

4.3.1仿真系统

4.3.2使用固定并联电抗器

4.3.3使用可控电抗器仿真结果及分析

4.4结论

第五章结论与展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文