時(shí)間周期有限元法及UPFC中串聯(lián)變壓器不對稱直流偏磁特性.pdf

1、串聯(lián)變壓器作為統(tǒng)一潮流控制器(UPFC)的關(guān)鍵設(shè)備之一，其網(wǎng)側(cè)繞組串接于交流線路中，閥側(cè)繞組與換流閥相接，在電氣結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)了換流閥與交流系統(tǒng)的隔離，承擔(dān)著換流閥與交流系統(tǒng)進(jìn)行功率交換的作用，其特殊的連接方式與用途決定了串聯(lián)變壓器的電氣結(jié)構(gòu)與部分電磁特性將不同于常規(guī)變壓器。換流閥流入串聯(lián)變壓器閥側(cè)各相繞組中直流分量的大小和方向可能不同，導(dǎo)致串聯(lián)變壓器發(fā)生三相不對稱直流偏磁的現(xiàn)象，對串聯(lián)變壓器不對稱直流偏磁下的電磁特性及其計(jì)算方法進(jìn)行研究，

2、有助于串聯(lián)變壓器的優(yōu)化設(shè)計(jì)以及運(yùn)行維護(hù)。
　　本文首先采用時(shí)間周期有限元法對直流偏磁下的疊片鐵心進(jìn)行計(jì)算分析，結(jié)合UPFC中串聯(lián)變壓器的工作特性，提出一種殼式物理結(jié)構(gòu)并建立相應(yīng)的電磁暫態(tài)模型，將時(shí)間周期有限元法應(yīng)用到串聯(lián)變壓器不對稱直流偏磁的特性研究中，并提出一些抑制串聯(lián)變壓器不對稱直流偏磁的措施。論文的研究成果具有一定的理論意義與工程價(jià)值。主要的研究工作如下:
　　(1)基于變壓器直流偏磁下電磁場場量周期性時(shí)變的特點(diǎn)，以矢

3、量磁位和激磁電流為未知量，將場路耦合的時(shí)間周期有限元法引入到變壓器直流偏磁的計(jì)算中。針對計(jì)算中遇到的穩(wěn)定性問題提出了相應(yīng)的解決措施，并針對方形疊片鐵心進(jìn)行直流偏磁下的計(jì)算與實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證算法的有效性。分析了空載以及不同負(fù)載情況下疊片鐵心受直流偏磁影響的敏感程度。
　　(2)在傳統(tǒng)時(shí)間周期有限元算法的基礎(chǔ)上引入局部收斂的定點(diǎn)技術(shù)，大大提高了變壓器直流偏磁的計(jì)算效率。引入基于損耗函數(shù)的改進(jìn)磁滯模型處理并模擬了疊片鐵心直流偏磁下的磁滯特性，

4、將考慮磁滯效應(yīng)的定點(diǎn)時(shí)間周期有限元法應(yīng)用在變壓器直流偏磁的計(jì)算分析中，并驗(yàn)證了算法的有效性。
　　(3)基于串聯(lián)變壓器的特殊的接線方式和工作特點(diǎn)，確定了一種適用于UPFC系統(tǒng)中串聯(lián)變壓器的殼式物理結(jié)構(gòu)?？紤]其空間幾何結(jié)構(gòu)，鐵磁材料的非線性飽和特性和渦流效應(yīng)，采用復(fù)數(shù)磁導(dǎo)率計(jì)算鐵心各區(qū)域的非線性磁阻，并結(jié)合磁路法計(jì)算繞組漏感，基于電路與磁路對偶的原理建立了串聯(lián)變壓器的電磁暫態(tài)模型。設(shè)計(jì)并制作一臺低壓物理模型，進(jìn)行了相關(guān)的穩(wěn)暫態(tài)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)