磁控電抗器的建模仿真及特性研究.pdf

1、近年來國民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，促使電力行業(yè)的用電需求和電能質(zhì)量要求的不斷提高。由于我國幅員遼闊、能源主要集中在西部地區(qū)，而負(fù)荷主要集中在東部沿海地區(qū)，這種不均勻分布的特點(diǎn)，使得遠(yuǎn)距離輸電技術(shù)成為解決問題的重要手段。隨著超高壓跨區(qū)域遠(yuǎn)距離輸電的發(fā)展，以及電力電子技術(shù)的進(jìn)步，使得電網(wǎng)無功功率的需求越來越大。同時，廣泛采用的大功率的沖擊性負(fù)荷也會帶來電網(wǎng)電壓的波動、閃變、畸變等問題，造成電力設(shè)備的使用壽命縮短，嚴(yán)重影響電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。為此，保

2、證電網(wǎng)的無功功率平衡，對改善電能質(zhì)量、提高供電可靠性、維護(hù)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行有著非常重要的意義。
　　磁控電抗器在無功補(bǔ)償方面體現(xiàn)著良好的優(yōu)勢，它是通過改變直流勵磁來影響鐵芯的飽和程度，達(dá)到調(diào)節(jié)其等效輸出電抗的目的，從而實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)節(jié)其輸出容量的特點(diǎn)。此外，對線路傳輸功率的提高、工頻過電壓的限制和潛供電流的抑制等方面都具有明顯效果。因此，對磁控電抗器的特性研究有著非常重要的意義。
　　本文以10kV磁控電抗器樣機(jī)參數(shù)作為仿真模

3、型的數(shù)據(jù)來源，圍繞其本體結(jié)構(gòu)、工作原理、電磁特性、數(shù)學(xué)建模和軟件仿真等幾個方面展開研究。
　　首先對磁控電抗器的基本結(jié)構(gòu)和工作原理進(jìn)行了簡要介紹，并且推導(dǎo)出其等效數(shù)學(xué)模型。同時，對鐵磁材料的磁滯特性和磁滯理論的主要內(nèi)容作了簡要介紹，并以Jiles-Atherton磁滯模型推導(dǎo)出的微分方程為例，分析方程的每個參數(shù)對磁滯回線的影響。此外，利用MATLAB軟件建立了BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)磁滯模型，將磁滯回線實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練預(yù)測后的輸出值進(jìn)行對比

4、分析，通過誤差的趨勢變化圖檢驗(yàn)出網(wǎng)絡(luò)性能較好。采用該種方法建立磁滯模型避免了傳統(tǒng)磁滯模型數(shù)學(xué)推導(dǎo)的復(fù)雜性，并且體現(xiàn)出較高的準(zhǔn)確性。
　　其次，基于磁控電抗器等效數(shù)學(xué)模型的理論基礎(chǔ)，在MATLAB/SIMULINK平臺上搭建了磁控電抗器的電路模型，仿真分析其電路特性，通過調(diào)節(jié)晶閘管不同觸發(fā)角，得到不同工況下的工作繞組電流。仿真結(jié)果表明隨著晶閘管的不斷減小，工作電流值不斷增加，表明此時直流偏磁程度越來越大，使得鐵芯趨于深度飽和狀態(tài)。另

5、外，并基于實(shí)際磁滯回線的數(shù)據(jù)計算得出的電流波形，與仿真的電流波形兩者進(jìn)行比較分析，結(jié)果顯示兩者波形變化基本吻合，證明了所搭建的電路模型的正確性，也為磁控電抗器的研究工作提供了較為方便的一種方法。
　　最后，利用Ansoft Maxwell軟件建立了磁控電抗器的磁路模型，仿真分析其磁路特性。對控制直流繞組設(shè)置不同激勵的情況下，分析每種工況下磁控電抗器的磁力線和磁通密度的分布場圖情況。在一個周期內(nèi)的磁力線變化場圖顯示出，上半周期內(nèi)磁力