磁饱和式可控电抗器非线性动态电磁网络模型研究

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作者 王田戈 田铭兴 +1 位作者 尹路 田文君 《电工技术学报》 北大核心 2025年第12期4004-4016,共13页

针对电力设备状态动态实时变化的物理实体,构建高效数学模型,是实现电力系统系统级仿真和大型电磁设备一体化分析设计的重要环节。该文以磁饱和式可控电抗器(MSCR)为分析对象,提出一种兼顾计算准确度和计算速度的电磁参数计算新方法—... 针对电力设备状态动态实时变化的物理实体,构建高效数学模型,是实现电力系统系统级仿真和大型电磁设备一体化分析设计的重要环节。该文以磁饱和式可控电抗器(MSCR)为分析对象,提出一种兼顾计算准确度和计算速度的电磁参数计算新方法——非线性动态电磁网络模型。首先,基于网络图论和区域离散化思想,考虑铁心非线性与磁阀漏磁,建立MSCR二维磁网络模型。其次,根据MSCR的电磁耦合关系,采用受控源的方式建立其电磁耦合等效电路,并生成MSCR非线性动态电磁网络模型。基于此,对MSCR不同磁饱和度下的绕组电流与铁心磁通进行计算。最后,将计算结果与三维有限元模型和实验测量结果比较,验证该模型的有效性。结果显示,与三维有限元模型相比,MSCR的非线性动态电磁网络模型的计算速度为其50~240倍,存储空间仅为其1/10000~1/7000,在满足计算精度的要求下有效地提高了计算效率,在可控电抗器的初期设计以及电力系统的系统级仿真方面具有独特的优势。 展开更多

关键词 磁饱和式可控电抗器 电磁网络模型 电磁参数计算 有限元法

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三相磁阀式可控电抗器的特性仿真分析 被引量：12

2

作者 刘仁 赵国生 +1 位作者 王欢 郭含 《电力系统保护与控制》 EI CSCD 北大核心 2011年第7期110-114,共5页

提出了一种能根据电力系统变化而平滑调节自身容量的三相磁阀式可控电抗器(MCR)。简单介绍了其在电力系统中的应用、结构、工作原理及电磁特性,并采用Ansoft Maxwell 3D有限元分析软件进行了电磁仿真分析。仿真分析证实了改变可控硅导... 提出了一种能根据电力系统变化而平滑调节自身容量的三相磁阀式可控电抗器(MCR)。简单介绍了其在电力系统中的应用、结构、工作原理及电磁特性,并采用Ansoft Maxwell 3D有限元分析软件进行了电磁仿真分析。仿真分析证实了改变可控硅导通角能改变控制电流大小,从而平滑调节MCR自身容量的可行性。 展开更多

关键词 磁阀式可控电抗器(mcr) 有限元分析 电磁特性分析 导通角

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并联磁阀三相六柱式磁阀式可控电抗器磁损特性 被引量：6

3

作者 谢鹏康 陈恒林 陈国柱 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第12期2418-2424,共7页

分析磁阀式可控电抗器(MCR)的主要工作原理,介绍三相六柱三维式MCR的铁心结构和MCR铁心损耗的主要来源.从磁通密度的角度出发,将三维式铁心结构和传统平面式铁心结构进行对比,分析铁心中的磁路分布,介绍三维结构铁心减少损耗的主要机理... 分析磁阀式可控电抗器(MCR)的主要工作原理,介绍三相六柱三维式MCR的铁心结构和MCR铁心损耗的主要来源.从磁通密度的角度出发,将三维式铁心结构和传统平面式铁心结构进行对比,分析铁心中的磁路分布,介绍三维结构铁心减少损耗的主要机理.三相三维铁心结构的MCR采用并联式磁阀,利用磁阻材料和硅钢片混合堆叠,可以缓解由于磁阀处铁心饱和而产生的边缘效应,降低磁阀处的漏磁,进而减小磁阀边缘处的涡流损耗.使用Ansoft电磁场仿真软件对平面和三维2种类型的MCR进行磁场分析,研究铁心磁轭和磁阀中的磁通密度曲线,对比并联磁阀和传统磁阀表面位置的磁通密度分布.仿真结果表明:三相六柱和并联磁阀结构可以使磁通分布得到优化,进而有效减小MCR的铁心损耗.所采用的磁损特性研究方法同样适用于其他类型的可控电抗器. 展开更多

关键词 三相磁阀式可控电抗器(mcr) 三维结构 磁通密度 并联磁阀 铁心损耗

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三相磁阀式可控电抗器的分析研究 被引量：18

4

作者 宋江保 王贺萍 +1 位作者 张战永 赵国生 《电力系统保护与控制》 EI CSCD 北大核心 2009年第23期20-22,40,共4页

提出了一种新型三相磁阀式可控电抗器,介绍它的结构和工作原理,然后对其进行电磁分析,同时用Ansoft建立三个不同磁阀的长度和不同磁阀宽度的三相磁阀式可控电抗器二维仿真模型,并对比分析磁阀的长度及磁阀宽度对三相磁阀式可控电抗器的... 提出了一种新型三相磁阀式可控电抗器,介绍它的结构和工作原理,然后对其进行电磁分析,同时用Ansoft建立三个不同磁阀的长度和不同磁阀宽度的三相磁阀式可控电抗器二维仿真模型,并对比分析磁阀的长度及磁阀宽度对三相磁阀式可控电抗器的影响,最后对磁阀的长度和磁阀宽度对电抗器的调节作用进行总结。 展开更多

关键词 磁阀式可控电抗器(mcr) 三相 ANSOFT Maxwell仿真

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磁阀式可控电抗器在高压电机软起动中的应用 被引量：11

5

作者 杜姗姗 陈柏超 +2 位作者 余梦泽 邢海瀛 袁佳歆 《高压电器》 CAS CSCD 北大核心 2006年第3期228-230,共3页

在比较各种软起动方式的基础上,提出了一种新型电机磁控软起动方案,即在电动机定子回路串入磁饱和可控电抗器来实现电机的软起动,能保证电动机按负载要求的起动特性平滑起动,有效地降低电机起动对电网的冲击。

关键词 软起动 磁阀式可控电抗器 大电机

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基于分岔理论的磁阀式可控电抗器匝数比研究 被引量：9

6

作者 张永峰 程新功 +1 位作者 宗西举 于波 《电力自动化设备》 EI CSCD 北大核心 2009年第8期91-94,共4页

匝数比取值对磁阀式可控电抗器(MVCR)的工作性能有较大影响。匝数比取值合理,能够保证MVCR的端电压瞬间变化时,其工作电流迅速稳定在某一个当前值;若匝数比取值不当,会使MVCR在运行过程中表现出很强的非线性特性,对系统的运行特性造成... 匝数比取值对磁阀式可控电抗器(MVCR)的工作性能有较大影响。匝数比取值合理,能够保证MVCR的端电压瞬间变化时,其工作电流迅速稳定在某一个当前值;若匝数比取值不当,会使MVCR在运行过程中表现出很强的非线性特性,对系统的运行特性造成极大的影响,甚至无法工作。利用非线性动力学的分岔理论,阐述了一种固定周期离散映射的建模方法。首先建立MVCR的离散模型,然后利用该模型计算得到匝数比不同取值时等效工作电流的稳态值。在分析稳态值分岔现象的基础上,给出了匝数比的合理取值范围。仿真结果验证了所提方法的有效性和合理性。 展开更多

关键词 分岔 磁阀式可控电抗器 非线性特性 离散模型 匝数比

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基于MATLAB的磁阀式可控电抗器仿真建模 被引量：11

7

作者 李蕾 程汉湘 +2 位作者 彭湃 陈杏灿 杨健 《广东电力》 2016年第2期45-47,63,共4页

以磁阀式可控电抗器(magnetically controlled reactors,MCR)无功补偿装置作为研究对象,阐述其工作原理和电磁特性。选取2个相同参数的饱和变压器作为MCR的本体,在MATLAB/Sim Power System平台上搭建仿真模型,通过设定饱和变压器的额定... 以磁阀式可控电抗器(magnetically controlled reactors,MCR)无功补偿装置作为研究对象,阐述其工作原理和电磁特性。选取2个相同参数的饱和变压器作为MCR的本体,在MATLAB/Sim Power System平台上搭建仿真模型,通过设定饱和变压器的额定容量、额定电压、自耦比、绕组电阻等参数,得到不同触发角的MCR工作电流和磁链波形。仿真结果与铁心运行时的电磁特性理论分析结果相符,说明仿真模型正确。 展开更多

关键词 磁阀式可控电抗器 电磁特性 仿真模型 晶闸管

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磁阀式可控并联电抗器模型试验研究 被引量：7

8

作者 赵志强 李众祥 张喜乐 《电力自动化设备》 EI CSCD 北大核心 2007年第1期68-71,共4页

介绍了磁阀式可控电抗器的工作原理和结构特点,制作了磁阀式可控电抗器模型,并对模型的空载损耗、伏安特性、谐波特性、控制特性、响应时间等性能进行了试验研究,通过对比分析试验数据和理论计算结果,采用模型试验技术对50 Mvar/500 kV... 介绍了磁阀式可控电抗器的工作原理和结构特点,制作了磁阀式可控电抗器模型,并对模型的空载损耗、伏安特性、谐波特性、控制特性、响应时间等性能进行了试验研究,通过对比分析试验数据和理论计算结果,采用模型试验技术对50 Mvar/500 kV磁阀式可控并联电抗器的特性进行研究,为确定50 Mvar/500 kV电抗器原型结构和优化设计提供了可靠的试验参考依据。试验结果表明:所设计的磁阀式可控电抗器模型具有谐波小、损耗低及良好的动态性能;同时表明模型试验技术是一种成本低、效率高的特性分析方法。 展开更多

关键词 可控电抗器 磁阀 并联电抗器

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基于磁阀式可控电抗器的无功补偿系统 被引量：47

9

作者 钱建华 陈柏超 《电力系统及其自动化学报》 CSCD 2003年第2期66-70,共5页

电气化铁路自然功率因数低 ,现有的并联电容补偿方式难以使系统达到标准要求 ,影响了企业的经济效益。用磁阀式可控电抗器调节电气化铁路系统的无功功率 ,主要需要解决的内容有非线性电路的无功功率的测量和快速调节 ,保证功率因数保持... 电气化铁路自然功率因数低 ,现有的并联电容补偿方式难以使系统达到标准要求 ,影响了企业的经济效益。用磁阀式可控电抗器调节电气化铁路系统的无功功率 ,主要需要解决的内容有非线性电路的无功功率的测量和快速调节 ,保证功率因数保持在 0 .9以上。以利用直流电流控制铁芯的磁饱和度来达到平滑调节目的的磁阀式可控电抗器为补偿元件 ,晶闸管为执行元件 ,用 80 C1 96KC单片机进行控制 ,保证了补偿的快速性、准确性、合理性。实验和样机试运行均表明 :该动态无功补偿系统能快速补偿系统无功 ,使功率因数保持在较高水平 ,很好地改善了供电质量 。 展开更多

关键词 电气化铁路 无功补偿系统 磁阀式可控电抗器 功率因数 电力系统

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单相磁阀式可控电抗器的设计原理研究 被引量：8

10

作者 刘言菊 田铭兴 +1 位作者 何利 黄琳 《电网与清洁能源》 2011年第7期36-38,共3页

分析了单相磁阀式可控电抗器的基本结构,然后对设计原理进行了系统的研究、总结。最后用一实例验证了其设计原理的科学性、合理性。

关键词 单相磁阀 磁阀式可控电抗器 电磁

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n级饱和磁阀式可控电抗器结构特性和仿真方法 被引量：9

11

作者 田铭兴 石鹏太 马亚珍 《电力自动化设备》 EI CSCD 北大核心 2016年第2期95-101,共7页

多级磁阀结构的提出在一定程度上有效减小了磁控电抗器输出电流的谐波含量,但也引入了磁阀的级数和磁阀尺寸的优化、电抗器容量变化及结构设计制造复杂等一系列问题。一方面,从磁控电抗器的磁阀结构出发,详细建立了n级饱和磁阀式可控电... 多级磁阀结构的提出在一定程度上有效减小了磁控电抗器输出电流的谐波含量,但也引入了磁阀的级数和磁阀尺寸的优化、电抗器容量变化及结构设计制造复杂等一系列问题。一方面,从磁控电抗器的磁阀结构出发,详细建立了n级饱和磁阀式可控电抗器的磁化特性、电流特性的数学模型,在此基础上,对采用准优化、面积渐变、半径渐变和优化4种设计方法的n级饱和磁阀式可控电抗器,从谐波、容量、结构复杂度等多方面进行综合分析,确立了相对最优的磁阀级数与尺寸设计方案。另一方面,研究了n级饱和磁阀式可控电抗器主要参数之间的关系,同时指出其在MATLAB中仿真模型的参数设计方法。仿真结果验证了所给出的n级饱和磁阀式可控电抗器仿真方法的有效性及结构特性分析结论的正确性。 展开更多

关键词 可控电抗器 磁阀 饱和 结构特性 仿真 MATLAB 设计

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特高压磁阀式可控电抗器自抗扰DSP控制系统 被引量：5

12

作者 王晓雷 吴必瑞 毋炳鑫 《电力系统保护与控制》 EI CSCD 北大核心 2009年第14期46-50,54,共6页

特高压磁阀式可控并联电抗器采用自抗扰控制离散算法可产生良好调节特性,提高特高压交流输电系统的无功平衡能力、提高电网的稳定性和供电质量。采用Matlab2008A和TMS320F28335高速浮点DSP为核心器件半实物仿真装置,对特高压输电系统进... 特高压磁阀式可控并联电抗器采用自抗扰控制离散算法可产生良好调节特性,提高特高压交流输电系统的无功平衡能力、提高电网的稳定性和供电质量。采用Matlab2008A和TMS320F28335高速浮点DSP为核心器件半实物仿真装置,对特高压输电系统进行了建模仿真和实时控制。试验结果表明,该控制算法可以适应磁阀式可控并联电抗器复杂非线性的控制特点,满足特高压线路中的无功功率高速响应要求。理论分析得到了在不同负载特性和全补偿条件下,特高压磁阀式可控电抗器的控制规律,为该装置工程设计提供了理论基础。 展开更多

关键词 特高压 磁阀 可控电抗器 DSP 自抗扰控制

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磁阀式可控电抗器磁化特性研究 被引量：6

13

作者 田铭兴 马亚珍 石鹏太 《高压电器》 CAS CSCD 北大核心 2019年第4期125-132,共8页

磁阀式可控电抗器(MCR)的磁化特性是其理论计算的基础。通过对MCR工作特性的分析,首先基于MATLAB/cftool提出了一种用来描述MCR铁磁材料磁化特性的高精度拟合函数。结果发现,由于磁阀的存在,使得所提出的高精度拟合函数以及目前学者们... 磁阀式可控电抗器(MCR)的磁化特性是其理论计算的基础。通过对MCR工作特性的分析,首先基于MATLAB/cftool提出了一种用来描述MCR铁磁材料磁化特性的高精度拟合函数。结果发现,由于磁阀的存在,使得所提出的高精度拟合函数以及目前学者们所研究的具有相对高精度的拟合函数都没法应用到MCR磁化特性的求解之中。基于此,又提出了一种形式简单、精度较高的拟合函数。并求解了基于理想小斜率和基于该拟合函数的具有单级磁阀、双级磁阀和连续磁阀的MCR磁化特性。最后通过与实验数据的比较,发现该拟合函数不仅能够非常好的逼近铁磁材料的磁化曲线,而且基于该拟合函数求得的MCR的磁化曲线更贴近其实际磁化曲线,验证了理论分析的正确性。 展开更多

关键词 磁阀式可控电抗器 磁化特性 铁磁材料 拟合函数

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磁阀式可控电抗器绕组结构对其过渡过程的影响分析 被引量：8

14

作者 田铭兴 柴佐时 石鹏太 《电网技术》 EI CSCD 北大核心 2016年第11期3552-3558,共7页

磁阀式可控电抗器(magnetic-valve controllable reactor,MCR)的绕组结构与其过渡过程快慢(快速性)关系密切。根据相关文献对他励式MCR快速性的改进思想,分别对自励式MCR、传统他励式MCR以及串并联型他励式MCR的3种不同绕组结构进行对... 磁阀式可控电抗器(magnetic-valve controllable reactor,MCR)的绕组结构与其过渡过程快慢(快速性)关系密切。根据相关文献对他励式MCR快速性的改进思想,分别对自励式MCR、传统他励式MCR以及串并联型他励式MCR的3种不同绕组结构进行对比分析,研究各工作绕组以及控制绕组上的交流和直流感应电动势的大小,并分析得到影响3种MCR响应速度的根本原因。同时,基于MATLAB/Simulink仿真平台,提出采用多绕组变压器模型搭建3种MCR快速性仿真模型,并进行快速性实例仿真和对比分析。通过制造MCR样机进行实验验证了理论分析和仿真结果的正确性。讨论结果表明:串并联型他励式MCR的工作绕组结构能有效地改善MCR的快速性,综合优势明显,且对其进一步的快速性改善仅需减小其控制回路时间常数即可。文中工作为帮助认识影响MCR快速性的机理提供基础,并提供一种MCR快速性仿真建模方案。 展开更多

关键词 磁阀式可控电抗器 过渡过程 绕组结构 MATLAB仿真 样机实验

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基于ANSYS有限元的磁阀式可控电抗器的磁路模型研究 被引量：3

15

作者 章宝歌 位大亮 韩啸 《电源学报》 CSCD 2016年第1期74-79,共6页

针对磁阀式可控电抗器的铁心结构,推导了电磁数学模型,并在ANSYS有限元软件中对不同铁心结构的磁阀式可控电抗器在饱和工作状态下的磁场进行了系统地仿真、比较、分析。在此基础上,提出了一种能明显消除边缘效应且漏磁与总损耗也明显下... 针对磁阀式可控电抗器的铁心结构,推导了电磁数学模型,并在ANSYS有限元软件中对不同铁心结构的磁阀式可控电抗器在饱和工作状态下的磁场进行了系统地仿真、比较、分析。在此基础上,提出了一种能明显消除边缘效应且漏磁与总损耗也明显下降的磁阀串联分布方式。研究结果表明:磁阀式可控电抗器铁心饱和度只与磁阀截面积有关,与磁阀长度无关。仿真结果与理论分析相一致,说明了仿真方法的正确性。仿真结果说明了这种分布串联磁阀结构电抗器具有巨大的实际应用价值。 展开更多

关键词 ANSYS有限元 磁阀式可控电抗器 铁心结构 铁心损耗 边缘效应

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基于DSP和ARM的磁阀式可控电抗器控制系统 被引量：1

16

作者 王浩 陈乐 陈国柱 《机电工程》 CAS 2010年第3期103-106,共4页

为了对磁阀式可控电抗器(MCR)进行有效的控制和监测,以DSP和ARM数字处理器为核心,设计了MCR的控制系统。系统采样负载电压、电流,由dq算法得到需要补偿的无功功率,再由DSP控制算法输出对应晶闸管导通角的触发脉冲,进而调节MCR无功补偿... 为了对磁阀式可控电抗器(MCR)进行有效的控制和监测,以DSP和ARM数字处理器为核心,设计了MCR的控制系统。系统采样负载电压、电流,由dq算法得到需要补偿的无功功率,再由DSP控制算法输出对应晶闸管导通角的触发脉冲,进而调节MCR无功补偿量。基于ARM系统建立了界面友好的人机界面系统,供用户设置系统运行参数,查看系统运行数据,保存和查询故障记录。实验结果表明该系统可靠、实用。 展开更多

关键词 磁阀式可控电抗器 控制策略 数字信号处理 ARM

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磁阀式可控电抗器的响应特性研究

17

作者 陈跃涛 程汉湘 +2 位作者 林桂龙 欧振国 黄沃林 《广东电力》 2013年第8期19-23,共5页

为了更好地实现磁阀式可控电抗器(magnetic valve type controllable reactor,MCR)对电力系统的动态无功补偿功能,从实际工程应用角度出发,对MCR的响应特性进行研究。根据控制系统和电路结构,提出两种提高MCR响应速度的方法,从理论上分... 为了更好地实现磁阀式可控电抗器(magnetic valve type controllable reactor,MCR)对电力系统的动态无功补偿功能,从实际工程应用角度出发,对MCR的响应特性进行研究。根据控制系统和电路结构,提出两种提高MCR响应速度的方法,从理论上分析了可行性,并对其进行模拟仿真和样机试验。经过数据对比,得出理论分析与试验结果基本吻合的结论,表明强励磁和二极管串联电阻方法可以大大提高MCR的响应速度。 展开更多

关键词 磁阀式可控电抗器 响应特性 偏磁电流 仿真 试验

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曲形磁阀式可控电抗器谐波最小化研究 被引量：2

18

作者 杨明臻 陈柏超 +1 位作者 田翠华 袁佳歆 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期5042-5051,共10页

磁阀式可控电抗器(magnetic-valve controllable reactor,MCR)作为一种重要的无功补偿装置,在电力系统中应用广泛。由于铁芯饱和的非线性特性会产生大量谐波,该文提出了一种曲形磁阀式可控电抗器及其谐波优化方法,以最小化谐波输出。同... 磁阀式可控电抗器(magnetic-valve controllable reactor,MCR)作为一种重要的无功补偿装置,在电力系统中应用广泛。由于铁芯饱和的非线性特性会产生大量谐波,该文提出了一种曲形磁阀式可控电抗器及其谐波优化方法,以最小化谐波输出。同时推导了MCR的通用谐波数学模型,模型表明磁阀的最大最小截面积比和形状决定了谐波含量;详细阐述了谐波优化的原理,并用变分法推导了各次谐波优化中最大最小截面积比的约束条件;利用高斯勒让德积分得到了总谐波畸变率的简化评价函数,结合粒子群优化算法得到了不同面积比下最优磁阀曲线的数值解,最优曲形磁阀获得了MCR的最低谐波输出。以面积比2.7为例,在理论、仿真和试验上将曲线磁阀与多级磁阀进行对比,曲形磁阀总谐波约为2.92%满足行业标准,而多级磁阀约为3.12%不满足标准,验证了该文方法的优越性与正确性。 展开更多

关键词 曲形磁阀 谐波 磁阀式可控电抗器 变分法 高斯勒让德积分

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基于DSP的磁阀式可控电抗器控制系统采样电路的设计 被引量：8

19

作者 余韦彤 程汉湘 +2 位作者 岑正君 姜翠玲 黄沃林 《电测与仪表》 北大核心 2015年第5期86-90,共5页

在磁阀式可控电抗器控制系统中,需要对电网中的电压电流进行采样。针对目前难以实时精确测量高电压、大电流这一难题,详细介绍了电力系统中高电压采样和大电流采样的设计思想,提出了基于DSP的交流采样硬件解决方案。同时,设计了相位补... 在磁阀式可控电抗器控制系统中,需要对电网中的电压电流进行采样。针对目前难以实时精确测量高电压、大电流这一难题,详细介绍了电力系统中高电压采样和大电流采样的设计思想,提出了基于DSP的交流采样硬件解决方案。同时,设计了相位补偿电路和过零检测电路,并给出各电路的系统试验结果。结果表明该方案解决了磁阀式可控电抗器控制系统中电压、电流采样问题以及晶闸管触发信号的基准点选择问题。 展开更多

关键词 电流采样 电压采样 相位补偿 过零检测 磁阀式可控电抗器 数字信号处理器

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基于DSP磁阀式可控电抗器的无功综合补偿系统 被引量：4

20

作者 田新强 张志文 +1 位作者 俞华 刘刚 《科学技术与工程》 2007年第2期179-181,185,共4页

电气化铁路中常采用并联电容器-电抗器组等无源设备进行无功补偿并兼作滤波。但由于负载经常处于变化之中,采用固定容量补偿方式常常不能满足要求。通过分析磁阀式可控电抗器及动态无功补偿装置工作原理,论证了磁阀式可控电抗器在电气... 电气化铁路中常采用并联电容器-电抗器组等无源设备进行无功补偿并兼作滤波。但由于负载经常处于变化之中,采用固定容量补偿方式常常不能满足要求。通过分析磁阀式可控电抗器及动态无功补偿装置工作原理,论证了磁阀式可控电抗器在电气化铁路无功补偿的优越性和可行性。通过利用DSPTMS320F2407设计出磁阀式可控电抗器的控制装置,对可控电抗器的电感进行有效、平滑地调节,从而实现动态无功补偿的目的。本控制系统具有运算速度快,执行效率高等特点。 展开更多

关键词 电气化铁路 磁阀 可控电抗器 无功补偿 DSP

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