[发明专利]基于磁路分解的磁阀式可控并联电抗器等效建模方法

说明书

本发明公开了基于磁路分解的磁阀式可控并联电抗器等效建模方法，解决了现有技术的不足，包括以下步骤：步骤1，获取磁阀电抗器的基本信息，建立磁通电抗器的等效磁路；步骤2，通过磁通电抗器的等效磁路列写工作回路和控制回路的表达式，求解出两芯柱的磁通变化和各电流量；步骤3，根据两芯柱的磁通变化和各电流量得出等效结构图，根据等效结构图分析等效结构关系；步骤4，在等效结构图中进行磁路分解，根据磁阀电抗器的结构将磁路分解成若干段磁路模型；步骤5，分析每一段磁路模型的特征，选择对应的电气模型对每一段磁路模型进行等效。

技术领域

本发明涉及数字仿真建模领域，尤其是指基于磁路分解的磁阀式可控并联电抗器等效建模方法。

背景技术

磁阀式可控并联电抗器(MCR)，这种新型电抗器由于其容量可连续平滑调节，能满足电网参数频繁变化的环境，而且经济性好、可靠性高，故颇受电力部门的青睐。在电力系统中，它用于各个电压等级的动态无功补偿，而且还能用于高压电机的磁控软起动过程、电力系统自动消弧线圈及配套装置、电气化铁路系统等，因此具有非常大的应用潜力。

分析磁阀式可控并联电抗器动态特性的最简洁有效的方法是构建准确的电磁暂态模型，MCR不同于变压器，磁路结构更加复杂，交直流混合运行，且铁芯工作在饱和区，决定其不能单纯的利用变压器等效替代，并且在现有的仿真软件中并没有现成的元件库来进行调用。目前对于磁阀电抗器的模型研究比较单一，仅仅是根据其工作原理得到等效电路图，搭建出简单的物理模型，这种模型只能研究磁阀电抗器作为整体对外的特征，而无法关注其内部变化特征，具有较大的局限性。

磁路分解法是有关学者针对于超高压磁控式并联电抗器的仿真建模所提出的方法，该方法通过对磁控电抗器数学模型的分析，基于磁路分解的思想，依据电抗器结构不同，将磁路分解成若干段，每段磁路可以用常规的饱和变压器和饱和电抗器来进行等效。该建模方法原理清晰，易于实现。

磁阀式可控并联电抗器与超高压磁控电抗器相比，结构更加复杂，因此不能直接套用后者的模型，但由于两者工作原理上具有一定的相似性，因此，可以基于磁路分解的思想来对磁阀式可控并联电抗器进行建模，从而更好的研究其内、外特性。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的缺点，提供一种基于磁路分解的磁阀式可控并联电抗器等效建模方法。

本发明的目的是通过下述技术方案予以实现：

基于磁路分解的磁阀式可控并联电抗器等效建模方法，包括以下步骤：

步骤1，获取磁阀电抗器的基本信息，建立磁通电抗器的等效磁路；

步骤2，通过磁通电抗器的等效磁路列写工作回路和控制回路的表达式，求解出两芯柱的磁通变化和各电流量；

步骤3，根据两芯柱的磁通变化和各电流量得出等效结构图，根据等效结构图分析等效结构关系；

步骤4，在等效结构图中进行磁路分解，根据磁阀电抗器的结构将磁路分解成若干段磁路模型；

步骤5，分析每一段磁路模型的特征，选择对应的电气模型对每一段磁路模型进行等效。

作为优选，所述的步骤2中，列写工作回路的表达式具体为：

首先确定磁阀电抗器的电磁方程，电磁方程用于描述磁阀电抗器的电磁特征：

将电磁方程的前两式相加，即将作和，得到工作回路的表达式如下：

磁阀电抗器的工作回路和控制回路是相互耦合的，并且耦合关系是随触发角和时间变化的，考虑到δ的取值很小，因而上式中等号右边的第二项可以忽略，得到下面的式子：