磁饱和式可控电抗器的建模和仿真分析.pdf

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1、第47卷第5期Vol.47No.52010年5月TRANSFORMERMay2010磁饱和式可控电抗器的建模和仿真分析1122张芳，梁艳萍，章海庭，安振（1.哈尔滨理工大学电气与电子工程学院，黑龙江哈尔滨150040；2.特变电工沈阳变压器集团有限公司，辽宁沈阳110025）摘要：建立了磁饱和式可控电抗器模型，并进行了仿真分析。关键词：电抗器；仿真；分析中图分类号：TM474文献标识码：B文章编号：1001－8425（2010）05－0026－05ModelingandSimulationAnalysisofMagneticControllableSaturationReactor1122ZH

2、ANGFang,LIANGYan蛳ping,ZHANGHai蛳ting,ANZhen（1.HaerbinUniversityofScienceandTechnology,Harbin150040,China;2.TBEAShenyangTransformerGroupCo.,Ltd.,Shenyang110025,China）Abstract：Themodelofmagneticcontrollablesaturationreactorisestablished.ItissimulatedandanlayzedKeywords：Reactor；Simulation；Analysis析相符，证明

3、仿真模型的正确性。1引言2MCSR的电磁方程电网中的无功平衡对提高全网经济效益和改善供电质量至关重要，因而对无功的补偿一直是电力单相MCSR是由两个交流绕组和两个直流绕系统需要解决的关键技术问题。组构成。串联型MCSR接线如图1所示，交流绕组磁饱和式可控电抗器（MCSR）是一种动态磁滞串联后与交流电压源连接，直流绕组反向串联后与回线接近矩形、起始磁导率高、矫顽力小、具有明显直流电源连接。在分析MCSR时，做如下假设：磁饱和点的电感性元件。其控制灵活,成本较低,不仅（1）交流电压和直流电压均为理想电压源，不含可以平滑调节系统的无功功率,提高系统的输电能谐波成分。力和稳定性,而且还有大幅度限制操作

4、过电压的功（2）负载为阻性负载。能，近年来成为新的研究热点。（3）忽略各绕组的漏电感（绕组均匀分布，环形传统仿真模型中，将磁化曲线简化为矩形曲线铁心的漏感较小）。或小斜率磁化曲线，磁化曲线不能准确反映铁心硅～u（t）钢片从初始至饱和阶段的特性,因此分析结果同实R际情况有差异。本文中针对一台单相串联MCSR进NgNg行深入研究，从基本电磁方程得到其数学模型，在bMatlab中利用实测的磁化曲线建立仿真电路进行仿aNkNk真，真实模拟了铁心磁化曲线的非线性和饱和特性。仿真分析了MCSR的稳态控制特性和谐波特性，定+Uk-义了总谐波畸变率（THD），给出了不同直流电压下图1MCSR的结构和接线各谐波

5、电流和THD的变化情况，仿真结果与理论分Fig.1StructureandconnectionofMCSR第5期张芳、梁艳萍、章海庭等：磁饱和式可控电抗器的建模和仿真分析27乙利用基本电磁方程组来描述交流回路和直流回乙l乙ig=(Ha+Hb)乙2N路之间的关系：乙g乙乙乙ldBdB乙i=(H-H)u=iR+ωNS（a+b）（1）乙kab（7）ggg乙2Nkdθdθ乙乙乙乙Ha=f(Ba)dBadBb乙Uk=ikRk+ωNkS（-）（2）乙dθdθ乙H=f(B)乙bbikNk+igNk=Hal（3）最后，根据式（7）给出的数学模型，可得出-ikNk+igNg=Hbl（4）MCSR的仿真模型，如图

6、2所示。式中：u=Umsinωt；θ=ωt，k1Ba、Ha、Bb、Hb分别为铁心K-+a、b的磁特性参数，Rg和-++Rk为交流回路和直流回正弦波ig-K-路的总电阻，ig、ik分别为r1交流回路和直流回路的1igSha电流，其中：铁心的截面集分器k2B-H+积为S，磁路的平均长度K-+ig为l。1Sk43MCSR的建模机理集分器+K-ikB-H-ik3.1磁化曲线数学模型-+的处理k34+-K-MCSR研究的核心DC1问题之一是B-H磁化曲r2线数学模型的建立。在磁图2MCSR的仿真模型化曲线中最陡与最平坦Fig.2SimulationmodelofMCSR4部分的斜率差别可达10在图2中，

7、交流电源用正弦交流源模块模拟，直倍以上，故在磁路的工作范围很宽时，磁化曲线模型流电压用常值模拟。仿真模型中采用实际的电路参的拟合精度很难保证。数，MCSR额定容量为12.5kVA，交流额定电压有效本文中采用实测的磁化曲线进行仿真，将对应值为380V，其余参数的值列于表1中。的B-H数值放入Simulink的查表函数模块中，结合模块中的插值-外推法，进行仿真计算。表1MCSR的参数3.2仿真模型的推