磁閥式可控電抗器特性分析及仿真研究

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摘要：在電力系統(tǒng)中，磁閥式可控電抗器對于提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性、改善供電質(zhì)量具有重要的作用。本文對磁閥式可控電抗器的特性進(jìn)行了分析研究，并對其等效電路進(jìn)行了仿真，分析了控制角與其容量的關(guān)系。

　　關(guān)鍵詞：磁閥；可控電抗器；等效電路；仿真

　　引言

　　磁閥式可控電抗器作為一種新型的可控電抗器，在實際中的應(yīng)用越來越多，這種借助直流控制的鐵磁可控電抗器制造工藝簡單、成本低廉，對于提高電網(wǎng)的輸電能力，調(diào)整電網(wǎng)電壓，補償無功功率，以及限制過電壓都具有非常大的應(yīng)用潛力[1]。

　　1、工作原理及特性分析

　　1.1 基本結(jié)構(gòu)及工作原理 磁閥式可控電抗器是可控電抗器中的一種，其鐵心具有截面積較小的一段，在整個容量調(diào)節(jié)范圍內(nèi)只有面積較小的一段磁路飽和，其余段均處于未飽和線性狀態(tài)，通過改變小截面段的磁路飽和程度來改變電抗器的容量。

　　電抗器的主鐵心分裂為兩半，每一半鐵心的上下兩繞組各有一個抽頭，其間跨接可控硅。不同鐵心的上下兩個繞組交叉連接后并聯(lián)到電網(wǎng)中，續(xù)流二極管則橫跨在交叉端點上。在電源的一個工頻周期內(nèi)，可控硅輪流導(dǎo)通，二極管續(xù)流。改變可控硅的觸發(fā)角便可改變控制電流的大小，從而改變電抗器鐵心的飽和度，平滑、連續(xù)地調(diào)節(jié)電抗器的容量。

　　1.2 特性分析 分析磁閥式可控電抗器的工作特性，當(dāng)可控硅K1單獨導(dǎo)通時，由等效直流電源Ek向控制回路提供控制電流；而在Kl關(guān)斷期間，由續(xù)流二極管D維持

　　2、仿真分析

　　可控電抗器等效電路，取R1、R2和R3阻值分別為5.15Ω、5.15Ω和0.565Ω，Em=380*sqrt（2）V，自耦比δ為0.052[2]，選擇變步長ode23tb算法，在Matlab中建立仿真模型。改變觸發(fā)控制角α，即可得到不同觸發(fā)角下流過可控電抗器的電流波形，由此，便可以得到磁閥式可控電抗器中晶閘管的觸發(fā)角α與其工作特性的關(guān)系。當(dāng)觸發(fā)控制角α=90°時，磁閥式可控電抗器兩端加有額定正弦電壓時，當(dāng)觸發(fā)控制角α=30°時，磁閥式可控電抗器兩端加有額定正弦電壓時。

　　分析仿真波形可知，隨著α的減小，電抗器直流偏磁加大，因而其容量由小變大。在α=0°時，電抗器容量達(dá)到最大值。不難看出，電抗器容量越大，波形正弦性越好。