磁控式饱和电抗器的漏电感数值计算与性能研究

磁控式饱和电抗器的漏电感数值计算与性能研究,答辩人：丁冬冬,导 师：梁艳萍,专 业：电机与电器,内容提要,Click to add title in here,Click to add title in here,1.绪论,2.本体结构和基本工作原理,3.漏电感的数值计算,4.电磁特性的有限元计算,5.仿真分析,第一部分超高压磁控式饱和电抗器的本体结构和基本工作原理,本体结构和基本工作原理,本体结构,铁心结构,接线方式,本体结构和基本工作原理,额定数据,本体结构和基本工作原理,直流控制电流为零,直流控制电流不为零,分铁心,关系,基本工作原理,本体结构和基本工作原理,不同直流电流下的磁导率曲线,磁控式饱和电抗器的基本工作原理：通过调节直流激磁电流的大小，改变铁心的磁饱和度，进而改变铁心磁导率 ，从而平滑地调节电抗器的电抗值和电抗容量。,第二部分超高压磁控式饱和电抗器漏电感的数值计算,漏电感的数值计算,数学模型,求解域,微分方程,漏电感的数值计算,单柱上两工作绕组各施加一励磁电流时的磁场分布,计算结果,漏电感的数值计算,不同励磁电流时的漏磁能量,不同励磁电流时工作绕组漏电感,漏电感的数值计算,不同励磁电流时的漏磁能量,不同励磁电流时控制绕组漏电感,第三部分超高压磁控式饱和电抗器电磁特性的有限元计算,电磁特性的有限元计算,数学模型,求解域,微分方程,电磁特性的有限元计算,控制电流1000A时一周期内不同时刻的磁力线分布,67.980s,67.985s,67.990s,67.995s,计算结果,电磁特性的有限元计算,控制电流2400A时一周期内不同时刻的磁力线分布,37.400s,37.405s,37.410s,37.415s,电磁特性的有限元计算,控制电流4000A时一周期内不同时刻的磁力线分布,37.400s,37.405s,37.410s,37.415s,电磁特性的有限元计算,控制电流1000A时工作绕组电流及分支工作绕组电流,工作绕组电流,分支工作绕组电流,电磁特性的有限元计算,控制电流2400A时工作绕组电流及分支工作绕组电流,工作绕组电流,分支工作绕组电流,电磁特性的有限元计算,控制电流2400A时工作绕组电流及分支工作绕组电流,工作绕组电流,分支工作绕组电流,电磁特性的有限元计算,电磁特性,控制特性曲线,磁控式饱和电抗器的工作电流有效值随着控制电流的增大而单调增大，呈现略带饱和的线性关系。,电磁特性的有限元计算,控制电流1000A时工作绕组电流的谐波分解,电磁特性的有限元计算,控制电流2400A时工作绕组电流的谐波分解,电磁特性的有限元计算,控制电流4000A时工作绕组电流的谐波分解,电磁特性的有限元计算,谐波含量数据,电磁特性的有限元计算,谐波特性曲线,各容量下，MCSR工作绕组电流中各次谐波电流的有效值不大于MCSR额定电流的3.7%。,电磁特性的有限元计算,电压、电流数据,电磁特性的有限元计算,伏安特性曲线,磁控式饱和电抗器的伏安特性具有明显的分段性。,第四部分超高压磁控式饱和电抗器的仿真分析,仿真分析,磁路及电路结构,单相MCSR的铁心结构及绕组接线,仿真分析,数学模型,分解,、,(各段磁路的磁位降方程),(各回磁路的电压方程),磁路基尔霍夫第二定律,仿真分析,等效电路,单相MCSR的等效电路,仿真分析,单相MCSR的仿真模型,单相MCSR的仿真模型,单相MCSR的封装模型,仿真分析,三相MCSR的仿真模型,三相MCSR的仿真模型,仿真分析,仿真结果,控制电流1000A时工作绕组电流及分支工作绕组电流,工作绕组电流,分支工作绕组电流,仿真分析,控制电流2400A时工作绕组电流及分支工作绕组电流,工作绕组电流,分支工作绕组电流,仿真分析,控制电流4000A时工作绕组电流及分支工作绕组电流,工作绕组电流,分支工作绕组电流,仿真分析,比较分析,控制特性曲线的比较,仿真分析,谐波特性曲线的比较,仿真分析,伏安特性曲线的比较,结论,结论,1.建立了反应500kV超高压磁控式饱和电抗器实体结构的三维有限元模型，对不同励磁作用下的电抗器的磁场分布进行了分析，准确地计算了铁心在不同磁饱和状态下工作绕组和控制绕组的漏电感，得到了漏电感的变化规律。,2.建立了超高压磁控式饱和电抗器的二维时步有限元模型，对不同控制电流工况下的磁场分布和绕组电流做了全面分析计算。根据场计算结果可以得出，在工作电压一定的情况下，随着直流控制电流的升高，磁场增强，铁心的磁饱和度增加，漏磁空间的漏磁增多。根据绕组电流的计算结果可以得出，在工作绕组施加一定电压的情况下，随着直流控制电流的升高，工作绕组电流幅值增大，工作绕组电流中谐波成分减少，越来越接近正弦波。,结论,3.通过对工作绕组电流的分析处理，得到了超高压磁控式饱和电抗器的控制特性、谐波特性和伏安特性。从控制特性看，该超高压磁控式饱和电抗器工作绕组电流随着直流控制电流的增加而单调增加，控制电流较小时，增加的较快，控制电流较大时，增加的较慢；从谐波特性看，该超高压磁控式饱和电抗器工作绕组电流不含偶次谐波，由于工作绕组星形连接，3k次谐波无流通路径而自行消失，各容量下的工作绕组电流中各次谐波的有效值不大于额定电流的3.7%；从伏安特性看，在电压较低时，电压与电流呈现线性关系，电压较高时，随着电压的增加电流增加速度减缓。所得结论为超高压磁控式饱和电抗器的优化设计和运行分析提供依据。,结论,4.提出了电流分解法，建立了能准确揭示超高压磁控式饱和电抗器电磁规律的数学模型和等效电路，依据数学模型和等效电路，以MATLAB/PSB为仿真平台，建立了超高压磁控式饱和电抗器的MATLAB仿