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基于磁通可控原理的新型消弧线圈系统的研制

贺鹏程  
【摘要】:本文在总结了国内外消弧线圈的研究成果的基础上,提出了一种基于磁通可控原理的新型消弧线圈方案,从理论和实验上论证了这种消弧线圈的特点及其相对其他类型消弧线圈的优势。 本文阐述了基于磁通可控消弧线圈的工作原理,即当在消弧线圈的二次侧采用有源的方式注入一个与一次侧电流频率相同,相位相反,幅值连续变化的电流时,消弧线圈的一次侧电抗值可实现连续无级可调。并对其磁通的变化情况进行了详细分析。在实现大容量的消弧线圈时,提出在消弧线圈的低压侧采用多支路并联的结构。通过检测高压侧的电流 ,跟踪并产生N个与 相位相反,大小成比例的电流 ,注入低压侧的N个绕组中,当 时,实现对消弧线圈磁通的控制,从而实现对消弧线圈一次侧电抗值的控制。 在分析原理的基础上,本文还详细介绍了消弧线圈系统开关电源和IGBT驱动电路的设计,并提出了用IGBT驱动模块2SD315A来取代EXB841的设想。在电流跟踪控制方式上,本文详细分析了所采用的单极倍频SPWM调制方式的基本原理及电路结构,并对整个系统进行了仿真,得到比较理想的结果。本文还对该系统的电磁兼容性设计作了一定的探讨。 设计组装了具有8个二次侧绕组的消弧线圈样机,并进行了低压和高压下各种工况下的实验,实验与仿真的结果完全吻合,证明了本基于磁通可控原理的新型消弧线圈系统是正确可行的。实验表明该消弧线圈方案具有低谐波、低噪声、低成本、响应快、控制精度高等优点,它在未来的配电网改造中将具有广泛的应用前景。


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