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新型变压器式可控电抗器技术研究

张宇  
【摘要】: 可控电抗器作为一种常见的交流柔性输电设备,在无功调节、电压稳定以及电力负载特性改善等各方面有着广泛的用途。本文在总结国内外有关可控电抗器技术、以及本项目组研究成果的基础上,提出了一种新型的变压器式“混合调节型”可控电抗器方案。该电抗器在性能与成本上都有着比较大的优势。本文注重工程实用,主要围绕单相并联型电抗器,对其工作模型、控制方法、以及样机设计、应用作了全方面的分析和介绍,并以试验对其进行了验证。文章的主要内容包括: 对本项目组已有的“基于磁通补偿的可控电抗器”技术进行了总结,解决了应用中多个控制绕组与单个控制绕组统一性的问题。在此基础上,进行概念拓展,提出了通过“线性二端口网络”端口的控制得到可控电抗的一般性原理,探讨了这类电抗器的设计原则。 引入“分级调节”与“连续调节”结合的观点,提出了一种新型的变压器式“混合调节型”可控电抗器方案,给出了理论分析和实现方法;解决了开关投切实现电抗“分级调节”在工程实现上的一些关键性问题。与原有的电抗器方案相比,它具有成本更低、性能更为优越的特点。 提出了新型可控电抗器本体的设计和实现方法。并借助ANSYS软件,成功设计出一套单相额定电压6kV、容量630kVA的电抗器样机,并通过参数实测进行了验证。 针对该电抗器的PWM逆变器控制系统进行了深入研究分析。文中以常见的三角载波电流控制技术为基础,建立了控制系统的模型,对它的稳定运行条件、功率平衡等方面进行了详细的研究;提出了适合的两种控制方案:电流、直流电压双闭环控制,直流电压不控的“自然电流控制”,分析了它们的可行性、工作特点以及使用条件;最后,根据运行特点,提出了逆变器主电路相关参数的设计原则和方法。 通过对样机的试验验证了文中提出的新型电抗器理论、设计、运行方案的正确性和可行性,同时,证明该电抗器具有良好的运行性能,能够充分满足电抗值或容量大范围连续可调,并且具有控制精度高、谐波输出少,响应速度快等优点。 介绍了项目开发中已进行的一些主要工作,解决了可控电抗器应用于“自动调谐型消弧线圈”的一些关键性问题:对消弧线圈装置启动和退出故障补偿的判据设置、初始电抗设定等应用事项提出了新的见解;提出了一种改进型的电网对地电容的检测方案及数据处理算法,在传统方案的基础上提高了实时性、准确性,使其实现更为简便;介绍了已有样机开发基础及试验研究情况,并以试验结果证实文中新型可控电抗器的优越性。


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1 张宇;新型变压器式可控电抗器技术研究[D];华中科技大学;2009年
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