论文部分内容阅读
现代电力系统要求在尽可能传输电网设计容量的同时保证电网平稳运行。在特高压、超高压输电领域,磁控电抗器作为其核心元件能够随着线路传输功率变化而平滑调节自身容量,抑制过电压。在低压配电领域,磁控电抗器可以与电容器组成静止无功补偿器,补偿无功,提高电网功率因数。研究磁控电抗器,具有重要的理论意义和工程应用价值。本文结合本课题组理论研究和实际应用成果,对传统铁心电抗器进行了创新,构建了新的磁控电抗器拓扑结构,研究了磁控电抗器的阻抗变换理论,研制了一款磁控电抗器装置,并将其应用于大功率交流电动机软起动中,应用效果良好。本文主要完成的工作如下:(1)研究了磁控电抗器的不同拓扑结构和工作原理;建立了磁控电抗器等效模型;推导了单绕组晶闸管式磁控电抗器控制角与阻抗变换关系和单绕组IGBT式磁控电抗器占空比与阻抗变换关系;通过对晶闸管式、IGBT式磁控电抗器的建模仿真,验证了磁控电抗器阻抗变换机理的一致性。(2)完成了磁控电抗器设计和研制,包括电抗变换器,阻抗变换器和阻抗控制器等部分的设计和研制;制作了电抗变换器辅助设计软件;给出了磁控电抗器样机研制实例。(3)利用有限元电磁仿真软件Ansoft Maxwell,对磁控电抗器进行建模仿真。结合仿真结果,分析了磁控电抗器在不同控制角下的磁场特性和谐波特性,为大功率磁控电抗器的应用和优化设计提供了依据。(4)构建了磁控电抗软起动器系统。将研制的磁控电抗器与交流电动机串联组成交流电动机软起动系统,应用磁控电抗器阻抗变换关系特性,改变磁控电抗器阻抗与电动机阻抗的串联阻抗比,实现了交流电动机串联调压限流软起动。(5)研究了模糊PID控制算法在磁控电抗软起动器中的应用,通过磁控电抗器在大功率交流电动机软起动中的应用实例,表明其对电动机起动限流的良好效果,验证了本文提出的磁控电抗器阻抗变换原理的正确性。