带串联补偿故障限流器的仿真和实验研究

摘要

该文研究了一种带串联补偿的故障限流器的模型,它由补偿电容和旁路电感并联后与限流电感串联而成.正常情况下,由电容和限流电感对线路进行串联补偿,发生故障时,根据短路电流的大小控制GTO的导通角,从而改变投入的限流电抗,达到限流目的.论文从该限流器的拓扑结构出发,有针对性的对该限流器的元器件作了介绍,并结合拓扑图,分析了该类限流器的工作原理和特点.同时,论文从设计的角度,分析了该类限流器的参数选择和故障检测方法.为了验证该限流器的工作性能,采用Matlab仿真了馈线短路的情况下,FCL分别安装在馈线支路,发电机-主变压器支路和母线联络线处时短路电流和母线电压的变化情况,仿真结果显示,该限流器具有良好的限流效果.为进一步验证该限流器的可行性,采用单相电路对该FCL进行了实验研究.由于单片机具有电路设计调试简单,维护方便,成本低等优点,实验采用单片机控制方案.论文从装置的结构入手,重点介绍了控制系统,主要分为硬件和软件两部分.硬件部分以实验中各部分的功能为线索,介绍了实现各个功能所采用的芯片,包括芯片的功能和特点及其在实验中的具体应用.软件部分介绍了程序流程以及一些主要的程序片断.实验结果表明,该限流器明显限制了短路电流的峰值,限流效果理想,同时,采用单片机控制方案在技术上是可行的.利用该限流器具有可控串联补偿的功能,该文更进一步采用了部分输出量反馈最优控制理论设计了一定的控制规律以提高系统的稳定性,仿真结果表明该控制方案有效减小了发电机功角振荡,改善了系统的性能.

目录

文摘

英文文摘

1绪论

1.1选题背景

1.2国内外研究动态

1.3本文所做的工作

2带串联补偿FCL的拓扑和仿真

2.1不同拓扑结构的FCL的比较

2.2带串联补偿FCL的拓扑结构及各组成部分

2.2.1带串联补偿FCL的拓扑机构

2.2.2门极可关断晶闸管GTO

2.2.3 GTO的驱动电路

2.2.4 GTO的缓冲电路

2.2.5保护用避雷器ZnO

2.3带串联补偿FCL的工作原理和特点

2.3.1带串联补偿FCL的工作原理

2.3.2带串联补偿FCL的特点

2.3.3 FCL的损耗分析

2.4参数选择和故障检测

2.4.1 FCL的等效限流电抗

2.4.2限流系数α和补偿程度k

2.4.3元件参数选择

2.4.4故障检测

2.5仿真分析

2.5.1馈线安装FCL

2.5.2发电机—主变压器支路安装FCL

2.5.3母线联络线安装FCL

3带串联补偿FCL的实验研究

3.1装置结构

3.2控制系统硬件部分

3.2.1单片机

3.2.2 AD转换器

3.2.3 PSD934

3.2.4放大器

3.2.5光电耦合器

3.2.6供电系统和复位电路

3.2.7硬件抗干扰措施

3.3控制系统软件部分

3.3.1工程控制软件的特点

3.3.2程序抗干扰措施

3.3.3主要的程序流程

3.4实验结果

4部分输出量反馈最优控制器

4.1全状态量与同维输出量反馈线性最优控制

4.2部分输出量反馈最优控制

4.3部分输出量反馈最优控制器设计

4.4仿真分析

5结论

致谢

参考文献

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