多柱裂心式可控磁饱和变压器的研究与设计

发布时间：2017-07-02 11:06

  本文关键词：多柱裂心式可控磁饱和变压器的研究与设计，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在智能电网研究正在不断深入,特高压电网建设正在不断发展的大背景下,电力系统的稳定性已经成为电网发展的核心和重点,而无功平衡正是中心议题,而从世界范围看,可再生能源特别是风能的发展势如破竹,中国的风电在近几年以翻番的速度在增长,这就需要无功补偿装置具有更强的稳定性、更快的实时性、更高的可靠性。因此在这一背景下提出了具有无功补偿能力的可控磁饱和变压器。该变压器可以在进行实时无功补偿的同时完成有功功率的传输,起到了磁可控电抗器和普通变压器的双重作用,具有重要的研究价值。论文主要围绕可控磁饱和变压器做了以下工作:在裂心式磁可控电抗器的基础上提出了简单的可控磁饱和变压器的物理模型。事实上裂心式磁可控电抗器又称变压器式磁可控电抗器,在结构上相当于二次侧开路的变压器。如果在裂心磁可控电抗器的铁心上缠绕二次侧绕组,就可得到简单的可控磁饱和变压器的物理模型。提出可控磁饱和变压器的三种可能的工作状态;根据可控磁饱和变压器的特性将不同工作状态统一成同一数学模型,并进行详细的数学推导和分析,得到无功补偿量和谐波含量随直流控制电流的变化关系;根据电网的实际运行情况说明其可行性。提出多柱裂心式可控磁饱和变压器模型,并对该模型进行分析,得出其在谐波消除方面的优势,并推导其直流励磁电流及直流绕组环流的大小。对50MVA,110kV裂心式可控磁饱和变压器进行算例分析。参考变压器的设计原则,完成变压器相关参数的计算,得到其无功补偿量及谐波随直流电压的变化曲线,证明其应用于无功补偿的可行性。随后以100kVA,10kV多柱裂心式可控磁饱和变压器为设计目标,给出变压器详细参数以实现样机的制造,并计算出直流励磁电流大小及直流环流大小,证明其可用于实现电网实现无功补偿功能。本文对裂心式和多柱裂心式可控磁饱和变压器进行了理论分析、模型搭建和算例分析,证明了可控磁饱和变压器具备无功补偿能力,并具有损耗小,谐波含量少,可调范围大的特点,且具备应用于实际电网的可行性,因此将在电力系统中具有广泛的应用前景。
【关键词】：多柱裂心 可控磁饱和 变压器 设计
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM402
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-18
• 1.1 选题的背景、目的及意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-15
• 1.3 研究现状分析15-16
• 1.4 本文主要内容16
• 1.5 本章小结16-18
• 第二章 铁磁材料的磁化特性18-26
• 2.1 电路磁路基本原理18-21
• 2.1.1 电磁场基本理论18-20
• 2.1.2 磁路原理20-21
• 2.2 铁心磁化曲线模型21-24
• 2.2.1 铁磁材料的磁化特性21-23
• 2.2.2 铁心磁化曲线的选择23-24
• 2.3 本章小结24-26
• 第三章 变压器铁心饱和控制的基本原理26-38
• 3.1 磁可控变压器的工作状态26-27
• 3.1.1 基本结构26
• 3.1.2 工作状态26-27
• 3.2 基本电路磁路方程27-30
• 3.2.1 磁路方程27-30
• 3.2.2 电路方程30
• 3.3 三种状态的统一30-31
• 3.3.1 电抗器状态30
• 3.3.2 变压器状态30
• 3.3.3 混成状态30
• 3.3.4 三种状态的统一30-31
• 3.4 励磁电流与控制电流方程及特性31-32
• 3.5 无功电压特性分析32-35
• 3.5.1 感性无功特性32-34
• 3.5.2 无功电压特性34-35
• 3.6 变压器的损耗和谐波35-36
• 3.6.1 损耗特性35
• 3.6.2 谐波35
• 3.6.3 谐波消除方案35-36
• 3.7 变压器变比36
• 3.8 磁可控变压器的工作特性与电网无功补偿的关系36-37
• 3.8.1 磁可控变压器的工作特性36-37
• 3.8.2 工作特性与电网无功补偿的关系37
• 3.9 本章小结37-38
• 第四章 多柱裂心式可控磁饱和变压器的基本原理38-50
• 4.1 基本结构38-39
• 4.2 基本电磁特性分析39-41
• 4.2.1 磁路方程39-40
• 4.2.2 磁化曲线40
• 4.2.3 电路方程40-41
• 4.3 谐波特性分析41-45
• 4.3.1 二次谐波向量分析43-44
• 4.3.2 五次谐波向量分析44-45
• 4.4 工作点的选择与直流控制电路的设计45-49
• 4.4.1 工作点的选择45-46
• 4.4.2 直流控制电路的设计46-49
• 4.4.2.1 直流励磁电流大小的计算46-48
• 4.4.2.2 环流压差与环流大小的计算48-49
• 4.5 多柱裂心式可控饱和变压器对电能质量的提升49
• 4.6 本章小结49-50
• 第五章 磁可控变压器的设计50-59
• 5.1 算例 1：50MVA，110kV三相裂心式变压器50-56
• 5.1.1 基本参数设计50-54
• 5.1.2 无功补偿量与谐波计算54-56
• 5.2 算例 2：100kVA,10kV多柱裂心式磁可控配电变压器的设计56-58
• 5.2.1 基本参数设计56-57
• 5.2.2 直流励磁电流大小与直流绕组中环流大小57-58
• 5.3 本章小结58-59
• 第六章 总结与展望59-61
• 6.1 总结59-60
• 6.2 展望60-61
• 参考文献61-63
• 致谢63-64
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文64-66

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