[發(fā)明專利]一種換流閥用飽和電抗器的解析模型

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010259501.3
• 申請(qǐng)日: 2010-08-20
• 公開（公告）號(hào): CN101930492A
• 公開（公告）日: 2010-12-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張文亮;查鯤鵬;于海玉;劉杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國電力科學(xué)研究院
• 主分類號(hào): G06F17/50
• 分類號(hào): G06F17/50
• 代理公司: 北京安博達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)器件領(lǐng)域，尤其涉及一種換流閥用飽和電抗器的解析模型。

背景技術(shù)

直流輸電換流閥用飽和電抗器是換流閥中保護(hù)晶閘管的重要部件之一。它由鐵心和繞組組成，利用鐵心材質(zhì)的飽和特性獲得電氣參數(shù)的飽和特點(diǎn)。由于飽和電抗器的非線性特性與鐵心材質(zhì)有關(guān)，而鐵心的工作點(diǎn)又與其所在換流閥中的晶閘管開通電流有關(guān)，因此其電氣設(shè)計(jì)和電氣特性分析的前提都必須依據(jù)飽和電抗器合理的電氣模型。

現(xiàn)有飽和電抗器的結(jié)構(gòu)主要分為兩類，單繞組和雙繞組。對(duì)于單繞組結(jié)構(gòu)和雙繞組結(jié)構(gòu)的電氣模型都有文獻(xiàn)提及，但是都不全面。有的不考慮鐵心電感的非線性，有的不考慮鐵損電阻的非線性，有的不考慮端間電容，有的即使考慮鐵心電感的非線性也將其近似為兩段線段等。

文獻(xiàn)(Barnes，M.J.The?prediction?and?control?of?transients?in?thyristor?valves，PhD?thesis，University?of?Aston?in?Birmingham，May?1985)最早分析了飽和電抗器的模型，考慮了非線性電感特性，但是對(duì)于其鐵損特性的等效電阻視為恒定值，這與飽和電抗器的實(shí)際情況相差較遠(yuǎn)。本發(fā)明考慮了飽和電抗器全面的非線性模型，而且給出其非線性電感和非線性鐵損電阻的解析模型，從電抗器模型方面的全面性以及非線性特性的解析性都比現(xiàn)有文獻(xiàn)更全面。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，提供一種換流閥用飽和電抗器的解析模型。換流閥用飽和電抗器由線圈和鐵心構(gòu)成，在額定運(yùn)行下，鐵心工作狀態(tài)覆蓋線性和非線性兩個(gè)階段。為了更好地進(jìn)行飽和電抗器的電氣設(shè)計(jì)以及電氣分析，本發(fā)明提供一種換流閥用飽和電抗器的解析模型。解析模型包括線圈電阻、線圈電感、鐵心電感、鐵心電阻、端間電容等參數(shù)。不同外形尺寸的飽和電抗器可以計(jì)算得到其對(duì)應(yīng)的電氣參數(shù)。此解析模型物理概念清楚，通過實(shí)物可以很容易獲得模型中所需要的各參數(shù)，為飽和電抗器的深入分析奠定了分析基礎(chǔ)。

本發(fā)明的一種換流閥用飽和電抗器的解析模型，包括：

(1)飽和電抗器的線圈電阻，其具體量值與電抗器繞組截面積、材料電阻率和長度相關(guān)；

(2)飽和電抗器的端間等效電容，表征飽和電抗器線圈間電容、線圈與鐵心間電容、鐵心間電容等效至端間的電容值，具體量值與電抗器結(jié)構(gòu)相關(guān)；

(3)飽和電抗器的空心電感，表征飽和電抗器線圈部分的固有電感，具體量值與電抗器繞組的結(jié)構(gòu)相關(guān)；

(4)飽和電抗器的非線性鐵心電感，表征飽和電抗器鐵心非線性磁特性作用體現(xiàn)出來的非線性電感，變量為流過非線性電感上的電流，在電流小于一定門檻值時(shí)，所述門檻值為100-900安培，非線性電感為恒定值，具體取決于電抗器繞組和鐵心的結(jié)構(gòu)、鐵心的線性磁導(dǎo)率等；電流高于門檻時(shí)，非線性電感以指數(shù)形式衰減，指數(shù)量值取決于鐵心材料的飽和特性以及飽和電抗器的結(jié)構(gòu)；

(5)飽和電抗器的非線性電阻，表征飽和電抗器鐵心損耗特性作用，此電阻上消耗的功率模擬表示飽和電抗器鐵心的損耗，包括渦流損耗、磁滯損耗等。飽和電抗器的非線性電阻的變量為流過非線性電感的電流，在電流小于一定門檻值時(shí)，，非線性電阻為恒定值，所述門檻值為100-900安培；電流高于門檻時(shí)，非線性電阻以指數(shù)形式衰減，指數(shù)量值取決于鐵心材料的飽和特性以及飽和電抗器的結(jié)構(gòu)；

(6)解析模型的連接關(guān)系為：飽和電抗器的非線性電感和非線性電阻為并聯(lián)關(guān)系，然后與飽和電抗器的空心電感和電阻串聯(lián)，最終與飽和電抗器的端間電容并聯(lián)。

其中，設(shè)R_dc為飽和電抗器的線圈電阻，C_o為飽和電抗器端間等效電容，L_o為飽和電抗器的空心電感，非線性鐵心電感參數(shù)L_m和非線性鐵損電阻參數(shù)R_m的計(jì)算為：