不同磁閥結(jié)構(gòu)對(duì)磁控電抗器磁場(chǎng)分布的影響研究.pdf

1、MCR(Magnetic-Valve Controlled Reactor,磁閥式可控電抗器)是在磁控電抗器的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它具有近似線性的伏安特性，且產(chǎn)生的諧波含量低，占地面積省，噪聲污染小，維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于我國(guó)電網(wǎng)的優(yōu)化控制和電網(wǎng)的可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。但隨著大容量磁閥式可控電抗器的不斷應(yīng)用，其鐵心的漏磁和損耗問題也日益突出。MCR鐵心損耗產(chǎn)生的機(jī)理是由交變的磁場(chǎng)引起的，而MCR特殊的鐵心結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致鐵心不同位置的

2、磁密值相差較大，因此鐵心各部位的漏磁和損耗情況也各不相同。合理優(yōu)化鐵心中的磁場(chǎng)分布不僅能有效降低漏磁對(duì)自身及其附近設(shè)備的影響，還能有效減小損耗，延長(zhǎng)電抗器工作壽命。因此對(duì)磁閥式可控電抗器的磁閥與磁場(chǎng)分布關(guān)系的研究具有重要意義。
　　首先，本文深入闡述了MCR的工作原理，然后在磁飽式可控電抗器的數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上將其簡(jiǎn)化為便于仿真研究的電路數(shù)學(xué)模型。為真實(shí)模擬出交變磁場(chǎng)下鐵心的飽和磁化特性，本文借助ANSYS有限元軟件對(duì)實(shí)測(cè)值進(jìn)行近似

3、擬合。
　　其次，以額定工作電壓220V、控制電流20A的一臺(tái)磁閥式可控電抗為例，對(duì)其鐵心和繞組等結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過 ANSYS有限元軟件下的APDL(ANSYS Parametric Design Language,參數(shù)化設(shè)計(jì)語言)操作方式，采用ANSYS場(chǎng)路耦合方法，建立了磁閥式可控電抗器的3-D場(chǎng)路耦合仿真模型。
　　給磁閥結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單的單級(jí)磁閥鐵心繞組加載載荷并進(jìn)行仿真求解，仿真結(jié)果中鐵心磁場(chǎng)分布與理論分析相一致，驗(yàn)證

4、了場(chǎng)路耦合仿真實(shí)驗(yàn)方法的正確性。最后，通過對(duì)文獻(xiàn)中常見的其它四種不同磁閥結(jié)構(gòu)鐵心進(jìn)行仿真，給繞組加載不同載荷，且使鐵心分別處于不飽和，飽和和極度飽和三種工作狀態(tài)，對(duì)每種狀態(tài)下磁閥鐵心磁場(chǎng)分布及損耗進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)磁閥結(jié)構(gòu)對(duì)鐵心的磁場(chǎng)分布有較大影響，為更全面分析磁閥結(jié)構(gòu)對(duì)鐵心漏磁及損耗的影響，又對(duì)四種衍生磁閥鐵心結(jié)構(gòu)的仿真結(jié)果進(jìn)行研究，最后在有效減小漏磁及損耗的基礎(chǔ)上，找出了一種最優(yōu)磁閥鐵心結(jié)構(gòu)。最終在九種磁閥結(jié)構(gòu)鐵心的仿真對(duì)比中發(fā)現(xiàn)并聯(lián)結(jié)