matlab 电抗器,基于matlab的磁控电抗器的建模与仿真
第 26 卷第 1 期 湖 北 工 业 大 学 学 报 2011 年 02 月 Vol. 26 No. 1 Journal of Hubei University of Technology Feb. 2011 [收稿日期] 2010 - 11 - 15 [作者简介] 杨高(1982- ) ,男,重庆大足人,中船重工集团第七一二研究所工程师,研究方向为电机电器的电磁设计与有限元仿真. [文章编号]1003 - 4684(2011)01 - 0070 - 04 基于 matlab 的磁控电抗器的建模与仿真 杨 高 ,李争光 ,刘金旭 (中船重工集团第七一二研究所 ,湖北 武汉 ,430064) [摘 要] 阐述了磁控电抗器(MCR) 的磁路结构与电路结构原理 ,从其结构特点出发 ,提出一种 MCR 暂态数学模型 ,对 10 kV/ 3 MVar 样机进行了仿真分析.结果表明 ,该模型能真实有效地反映 MCR 的运行情况 ,具有良好的通用性与准确性. [关键词] 磁控电抗器 ;暂态数学模型 ;仿真 [中图分类号] TM474 [文献标识码] :A 可控电抗器具有适用电压范围宽广、可靠性高、谐波小、占地面积省、维护简单等显著优点 ,是一种经济、高性能的静止型动态感性无功补偿装置[1 - 4] . 作为磁控式静止型高压动态无功补偿装置的核心部件 ,磁控电抗器 (MCR) 的性能很大程度上决定了MCR 型高压动态无功补偿装置的性能. MCR 具有高度的可靠性以及对恶劣环境的极强适应能力 ,很好地克服了晶闸管控制电抗器( TCR) 型静止动态无功补偿(SVC) 装置的诸多缺点 ,美国电力科学研究院(EPRI) 于 2002 年向美国企业推荐 MCR 作为替代 TCR 的新型 SVC 装置. 然而由于国内技术起步较晚 ,MCR 自身数学模型较为复杂 ,给 MCR 的设计和运行带来巨大的困难. 文献[1 ]通过复杂的推导 , 给出了 MCR 的一种数学模型 ,但该模型很难解决MCR 乃至整个 SVC 系统复杂的运行控制问题. 因此 ,本文针对 MCR 的电磁结构 ,提出了一种模型 ,并利用这一模型进行了 MCR 控制系统仿真分析 , 1 MCR 的电磁结构 1. 1 铁芯结构 MCR 铁芯中间两铁芯柱存在小截面段的“磁 阀” ,在运行过程中可形成饱和区域 ,通过改变磁阀的饱和度 ,即可改变“磁阀”的磁压降 ,进而改变 MCR 的电抗值(图 1) . 旁柱铁芯只提供磁场通路 , 运行过程中 ,旁柱铁芯不饱和 ,磁压降几乎为零. 图 1 MCR 铁芯结构示意图 1. 2 绕组结构 MCR 绕组绕于中间两铁芯柱上 ,左右绕组呈对称结构 ,交叉连接 ,形成两条支路 ,由绕组抽头处分开计算 ,共计 8 套绕组 (图 2) . 其中 :编号为 2 ,3 (6 , 7)的绕组匝数较少 ,主要用于提供直流励磁电压 ,称为控制绕组 ;1 ,4(5 ,8) 绕组匝数较多 ,是 MCR 绕组主要部分. 在大容量 MCR 中 ,2 ,3 (6 ,7) 绕组匝数约占 1 ,2 ,3 ,4(5 ,6 ,7 ,8)绕组匝数的 1. 5 %～3 %. 图 2 MCR 绕组结构图 2 MCR 数学模型的建立 2. 1 电压方程对于图 2 所示 8 套绕组 ,列写电压方程 U = RI + dψ dt . (1) 其 中 , U = [ u1 , u2 , ⋯, u8 ]T 是 绕 组 电 压 , I = [ i1 , i2 , ⋯, i8 ]T 为绕组电流
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