快速響應(yīng)磁控電抗器無功補(bǔ)償系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著國民經(jīng)濟(jì)水平的飛速發(fā)展和電力需求的快速增長，努力提高供電水平，為用戶提供安全、可靠、優(yōu)質(zhì)的電力已經(jīng)成為一項(xiàng)非常重要的工作。異步電動(dòng)機(jī)等傳統(tǒng)感性負(fù)荷和現(xiàn)代電力電子裝置大量應(yīng)用，消耗系統(tǒng)無功，降低功率因數(shù)，也帶了電壓劇烈波動(dòng)和高次諧波污染等問題。傳統(tǒng)無功補(bǔ)償技術(shù)已經(jīng)無法滿足要求，新型無功補(bǔ)償技術(shù)的研究迫在眉睫。磁控電抗器具有結(jié)構(gòu)可靠、有功損耗低、諧波含量小、容量可以隨著電網(wǎng)傳輸功率平滑調(diào)節(jié)等優(yōu)點(diǎn)，在無功補(bǔ)償領(lǐng)域具有廣闊的發(fā)展前景。但是由

2、于磁控電抗器自身結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，其響應(yīng)時(shí)間在200毫秒到300毫秒之間，響應(yīng)時(shí)間過慢會(huì)降低電網(wǎng)穩(wěn)定性，增加系統(tǒng)振蕩發(fā)生的概率，因此對(duì)現(xiàn)有磁控電抗器進(jìn)行改造，研究提升響應(yīng)速度的方法具有非常現(xiàn)實(shí)的意義。
　　本文首先介紹課題背景和研究意義，簡要分析各種無功補(bǔ)償技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，闡述了無功補(bǔ)償?shù)幕驹砗腿N確定補(bǔ)償容量的方法。接著分析磁控電抗器的本體結(jié)構(gòu)和工作原理，建立了相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型和等效電路。在等效電路的基礎(chǔ)上得到了磁控電抗器的伏安特性、

3、控制特性和響應(yīng)特性表達(dá)式。磁控電抗器的響應(yīng)時(shí)間相對(duì)于其他無功補(bǔ)償裝置來說比較慢，響應(yīng)時(shí)間太慢會(huì)降低電網(wǎng)穩(wěn)定性，增加系統(tǒng)振蕩發(fā)生的概率，為此論文對(duì)比了三種提高磁控電抗器響應(yīng)速度方法的優(yōu)缺點(diǎn)，比較結(jié)果表明電容快速放電的方式最為有效。根據(jù)上述結(jié)論設(shè)計(jì)了以升壓斬波電路為核心的快速響應(yīng)勵(lì)磁結(jié)構(gòu)并對(duì)其工作原理進(jìn)行了分析。在此基礎(chǔ)上利用MATLAB/Simulink軟件建立了常規(guī)磁控電抗器和快速響應(yīng)磁控電抗器的模型并進(jìn)行了仿真驗(yàn)證，仿真結(jié)果證明了本文

4、采用的快速響應(yīng)磁控電抗器在原理上是可行的。以上工作為無功補(bǔ)償控制系統(tǒng)的軟硬件研發(fā)和樣機(jī)實(shí)驗(yàn)提供了扎實(shí)的理論基礎(chǔ)。
　　本文開發(fā)了一套以TMS320F2812為核心的快速響應(yīng)MCR無功補(bǔ)償控制系統(tǒng)，詳細(xì)介紹了其硬件構(gòu)成、關(guān)鍵算法和軟件流程。其中硬件部分包括主控板的設(shè)計(jì)、顯示板的設(shè)計(jì)、同步信號(hào)電路的設(shè)計(jì)和采樣調(diào)理電路的設(shè)計(jì)和晶閘管、IGBT驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)。關(guān)鍵算法包括快速傅里葉算法的原理，有理插值法計(jì)算觸發(fā)角和基于快速響應(yīng)MCR的無功

5、補(bǔ)償開環(huán)控制策略。軟件部分包括主程序流程、同步信號(hào)模塊流程、采樣模塊流程和快速響應(yīng)模塊流程等。
　　觸發(fā)角和基于快速響應(yīng)MCR的無功補(bǔ)償開環(huán)控制策略。軟件部分包括主程序流程、同步信號(hào)模塊流程、采樣模塊流程和快速響應(yīng)模塊流程等。
　　最后制作了一套380V、25kVA磁控電抗器樣機(jī)，設(shè)計(jì)了快速勵(lì)磁電路和快速去磁回路，進(jìn)行了樣機(jī)測試和無功補(bǔ)償模擬實(shí)驗(yàn)。樣機(jī)測試中得到了磁控電抗器的伏安特性、控制特性和響應(yīng)特性，測試結(jié)果表明快速響應(yīng)