磁集成結(jié)構(gòu)變壓器式可控電抗器設(shè)計(jì)計(jì)算.pdf

1、CRT(Controllable Reactor of Transformer Type，變壓器式可控電抗器)是一種無功補(bǔ)償裝置，可用于限制線路過電壓、補(bǔ)償容性無功、抑制短路過電流等方面，較其它可控電抗器具有響應(yīng)速度快、諧波小、可平滑調(diào)節(jié)等優(yōu)點(diǎn)，在電力系統(tǒng)中有很大的應(yīng)用前景。
　　在分析CRT工作原理的基礎(chǔ)上，對(duì)目前符合CRT“高阻抗、弱耦合”設(shè)計(jì)要求的結(jié)構(gòu)作出總結(jié)。結(jié)果表明，CRT同心式結(jié)構(gòu)雖結(jié)構(gòu)簡單，但存在成本高、容量浪費(fèi)、控

2、制繞組間解耦效果差等弊端;現(xiàn)有CRT磁集成結(jié)構(gòu)彌補(bǔ)了同心式結(jié)構(gòu)的不足，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制作難度大，不易工程應(yīng)用。為此，本文提出一種結(jié)構(gòu)簡單、通用性強(qiáng)的CRT磁集成結(jié)構(gòu)，并對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行理論分析，給出其設(shè)計(jì)計(jì)算方法，開發(fā)設(shè)計(jì)計(jì)算軟件，最后進(jìn)行仿真驗(yàn)證。
　　(1)基于磁集成技術(shù)，提出了一種結(jié)構(gòu)簡單、易于拓展制造的多基本獨(dú)立單元CRT磁集成結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)通過在工作繞組與控制繞組之間設(shè)置漏磁鐵芯使變壓器與限流電抗集成在一起構(gòu)成一個(gè)具有“高阻抗”的

3、磁集成基本獨(dú)立單元;將多個(gè)這樣的磁集成基本獨(dú)立單元組合并聯(lián)成CRT本體，即每個(gè)基本獨(dú)立單元的工作繞組并聯(lián)構(gòu)成CRT的工作繞組，這樣不僅實(shí)現(xiàn)了各控制繞組間的“弱耦合”設(shè)計(jì)要求，還將CRT本體模塊化，為CRT容量擴(kuò)展及故障檢修提供方便。
　　(2)根據(jù)結(jié)構(gòu)建立等效磁路與等效電路模型，并詳細(xì)分析了不同工況下主磁通與漏磁通的分布情況。同時(shí)推導(dǎo)了電流計(jì)算公式，揭示了電流變化與磁通分布變化之間的內(nèi)在聯(lián)系，即隨著電流增大，鐵芯中與控制繞組相交鏈

4、的磁通開始向漏磁鐵芯中轉(zhuǎn)移。分析表明該結(jié)構(gòu)能夠滿足CRT“高阻抗、弱耦合”的設(shè)計(jì)要求，理論上證明結(jié)構(gòu)的正確性。
　　(3)針對(duì)所提出的CRT本體結(jié)構(gòu)，在查閱電力變壓器與鐵芯電抗器等設(shè)備的電磁計(jì)算方法基礎(chǔ)上，詳細(xì)闡述該結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)并介紹其計(jì)算方法，其中包括鐵芯計(jì)算、繞組計(jì)算、漏磁鐵芯計(jì)算及損耗與校核計(jì)算。在計(jì)算漏磁鐵芯中氣隙大小時(shí)，為解決邊緣磁通對(duì)磁阻的影響，通過估計(jì)磁通可能的路徑，將氣隙及其附近的磁場(chǎng)分成一些不同形狀的磁通管，然

5、后分別計(jì)算出各磁通管磁阻，再進(jìn)行加和進(jìn)而得到整個(gè)氣隙的磁阻計(jì)算公式。如此既保證了計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確性，又簡化了計(jì)算過程，為結(jié)構(gòu)計(jì)算提供方便。
　　(4)基于結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)及其計(jì)算方法，畫出了各部分設(shè)計(jì)計(jì)算的步驟示意圖。通過對(duì)電磁設(shè)備設(shè)計(jì)計(jì)算特點(diǎn)的分析，選用Windows操作系統(tǒng)作開發(fā)平臺(tái)，以Visual Basic為開發(fā)工具，并采用Access建立鐵芯材料與繞組材料數(shù)據(jù)庫，開發(fā)出多基本獨(dú)立單元CRT磁集成結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算軟件，實(shí)現(xiàn)該結(jié)構(gòu)的

6、快速計(jì)算，為后續(xù)的樣機(jī)開發(fā)制作與實(shí)驗(yàn)奠定基礎(chǔ)。
　　(5)應(yīng)用所開發(fā)的設(shè)計(jì)計(jì)算軟件，以實(shí)驗(yàn)室小容量樣機(jī)為例進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，并將計(jì)算的結(jié)構(gòu)參數(shù)換算成對(duì)應(yīng)磁阻，計(jì)算控制繞組晶閘管不同觸發(fā)角下工作繞組電流有效值，驗(yàn)證了理論分析的正確性與設(shè)計(jì)計(jì)算公式的合理性。最后在MATLAB/SIMULINK平臺(tái)下，根據(jù)等效電路圖建立仿真模型進(jìn)行仿真，仿真結(jié)果驗(yàn)證了結(jié)構(gòu)滿足“高阻抗、弱耦合”設(shè)計(jì)要求及實(shí)現(xiàn)快速平滑調(diào)節(jié)功能要求。
　　本文所采用的方法