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文檔簡介
1、為了實現(xiàn)對發(fā)明專利和實用新型專利:“自耦補償與諧波屏蔽整流變壓器”的產(chǎn)業(yè)化,湖南省以“十五”“十一五”重大科技專項05GK1002-1,06GK1003-1予以支持。本文以該重大專項為背景,圍繞著建立起此項專利在直流輸電領(lǐng)域應(yīng)用的新型換流變壓器及其濾波系統(tǒng)(簡稱新系統(tǒng))的理論分析體系開展了如下幾個方面的研究工作: 結(jié)合我國未來二十年“西電東送,南北互供,全國聯(lián)網(wǎng),電力市場”的電力工業(yè)發(fā)展方針,闡述了我國高壓及特高壓直流輸電技術(shù)的
2、應(yīng)用發(fā)展現(xiàn)狀,指出我國發(fā)展特高壓直流輸電是必須的和可行的。但是,傳統(tǒng)高壓直流輸電中諧波抑制和無功補償方案存在濾波效果不好、增加換流變壓器負擔等問題。 分析了換流變壓器的功能、技術(shù)特點及結(jié)構(gòu)型式;建立起傳統(tǒng)換流變壓器的數(shù)學模型;并基于數(shù)學模型,分析了上下兩組換流變壓器阻抗不等對換相電壓的影響;分析了在不計及和計及換流變壓器換相電抗兩種條件下?lián)Q流變壓器的諧波特性;在此基礎(chǔ)上,對傳統(tǒng)換流變壓器的設(shè)計容量進行了計算;給出了傳統(tǒng)換流變壓器
3、及其濾波和無功補償方案。 分析了新型換流變壓器繞組電壓之間的相量關(guān)系,給出了四種可能結(jié)構(gòu)型式;分析了新系統(tǒng)的自耦補償功能,并以單相諧波屏蔽變壓器以例,分析其諧波抑制的機理;分析了新系統(tǒng)的諧波特性;在此基礎(chǔ)上,對其設(shè)計容量進行計算;最后,建立了基于新型換流變壓器及其濾波系統(tǒng)和傳統(tǒng)換流變壓器及其濾波系統(tǒng)的兩種直流輸電系統(tǒng)仿真模型,仿真結(jié)果驗證了感應(yīng)濾波的思想。 提出了以多繞組變壓器理論為基礎(chǔ),結(jié)合磁勢平衡方程、基爾霍夫定律、
4、回路電壓、電流方程的系統(tǒng)化建模方法,建立了新系統(tǒng)的數(shù)學模型;分析了負載電流與繞組電流之間的矩陣變換關(guān)系及閥側(cè)端口電壓與網(wǎng)側(cè)繞組相電壓之間的矩陣變換關(guān)系;分析了網(wǎng)側(cè)三相電壓不對稱對新系統(tǒng)運行特性的影響;對電壓損失進行了分析計算;建立了新系統(tǒng)在相坐標下的節(jié)點導納矩陣,為系統(tǒng)統(tǒng)一建模提供方便。 針對新系統(tǒng)的特點,提出了一種換相電抗的三相測量法,并同時采用單相及三相測量法對系統(tǒng)的換相電抗進行計算,與基于數(shù)學模型的換相電抗計算結(jié)果進行對比
5、,結(jié)果表明三者是完全一致的,驗證了新系統(tǒng)數(shù)學模型的正確性;簡要分析了濾波支路基頻阻抗對換相電抗的影響。 創(chuàng)造性提出了一種濾波換相換流器(Filter Commutated Converter,F(xiàn)CC)的概念;給出了FCC閥側(cè)無功補償度(簡稱補償度)的定義;分析了補償度對閥側(cè)線電壓損失、換相電抗、閥側(cè)空載線電壓、直流側(cè)電壓、換相角及功率因數(shù)的影響; 建立了FCC等效Graetz橋電路模型及其等效直流側(cè)電路模型,為進一步研究
6、FCC提供了理論基礎(chǔ);通過分析逆變器發(fā)生換相失敗的機理和影響換相失敗的因素,分析了FCC逆變器各運行變量對換相失敗的影響及運行變量對關(guān)斷角的靈敏度函數(shù);依據(jù)上述分析結(jié)果,給出FCC逆變器避免換相失敗的預防措施。綜述了傳統(tǒng)濾波裝置的設(shè)計方法,給出了傳統(tǒng)單調(diào)諧、雙調(diào)諧及二階高通濾波器及并聯(lián)電容器的參數(shù)設(shè)計步驟;基于諧波屏蔽變壓器的諧波抑制機理,提出了基于諧波屏蔽變壓器的濾波器的設(shè)計方法,給出了此類單調(diào)諧、雙調(diào)諧濾波器參數(shù)設(shè)計步驟;最后,根據(jù)
7、擬建立的新型直流輸電系統(tǒng)研究平臺設(shè)計參數(shù),對平臺的濾波和無功補償裝置進行了綜合設(shè)計,詳細給出了濾波器和并聯(lián)電容器的設(shè)計參數(shù)。 詳細給出了新型直流輸電系統(tǒng)研究平臺的設(shè)計思想,系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖和各子系統(tǒng)的功能設(shè)計;在建設(shè)完成的研究平臺上,開展如下試驗研究:閥側(cè)無功補償度對換相電抗的影響、閥側(cè)無功補償度K對閥側(cè)空載線電壓的影響、補償度K為零時各繞組諧波電流分析影響、閥側(cè)無功補償度對直流側(cè)電壓及換相角的影響及傳統(tǒng)濾波方式和新型濾波方式濾波
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