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基于数字化控制的磁阀式可控电抗器的设计与开发

作　者: 张海涛
导　师: 王秀和
学　校: 山东大学
专　业: 电气工程
关键词: 无功补偿磁阀式可控电抗器光纤触发控制器数字信号处理器
分类号: TM47
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 57次
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内容摘要

近年来,磁阀式可控电抗器在铁路电力线路、电网线路和风力发电场上大量应用,并且在高压、超高压应用上也取得了突破性进展,现成为静止型动态无功补偿研究中的热点方向之一。本文针对动态无功补偿的应用设计开发了一套高性能的磁阀式可控电抗器。首先分析了磁阀式可控电抗器的结构原理和工作特性,使用SIMULINK对其工作过程进行了仿真,结合变电站现场应用需求情况分析,得到了磁阀式可控电抗器的设计要求。其次,对于本体,采用小截面铁心和极限磁饱和技术,设计出了单相四柱铁心结构形式；对于控制器,以DSP和CPLD器件为核心,设计出完整的控制器软硬件系统。在硬件系统设计中,除了充分考虑功能实现的完整性外,还根据工程研发的具体特点,进行了全面的电磁兼容设计,确保硬件系统能够满足工业现场的使用要求。系统软件包含两个部分：一是CPLD软件程序,负责控制功能实现；二是DSP软件程序,负责电量采集、控制算法、人机交互等功能的实现。其中,重点对交流采样离散算法进行了详细的推导,使用MATLAB对其进行了仿真验证,并以此编写了DSP的软件程序。软件中还对对控制算法和移相控制电路描述程序的设计进行了具体的论述。最后按国标要求对磁阀式可控电抗器系统进行了严格的试验,试验项目有：测量精度试验、电磁兼容试验、空载试验和负载试验等。检验结果表明,本文设计的磁阀式可控电抗器系统在测量精度、动态响应时间、控制性能等方面完全达到国标和现场运行要求。本文研究的磁控式可调电抗器通过控制磁路的饱和程度达到控制电抗器容量的效果,采用对称结构,具有输出谐波小、功耗低、免维护、结构简单、可靠性高、价格低廉、占地面积小等显著优点,是理想的动态无功补偿和电压调节设备。

基于数字化控制的磁阀式可控电抗器的设计与开发

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