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1、第7卷第2期2007年1月科学技术与工程Vol.7No.2Jan.20072期1671-1815(2007)02-0179-04田新强,等:基于ScienceTechnologyandEngineeringDSP磁阀式可控电抗器的无功综合补偿系统c2007Sci.Tech.Engng.基于DSP磁阀式可控电抗器的无功综合补偿系统田新强张志文俞华刘刚(湖南大学电气与信息工程学院,长沙410082)摘要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
2、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。关键词电气化铁路磁阀可控电抗器无功补偿DSP中图法分类号TM761.12;文献标识码A电气化铁路供电系统的负载是电力机车,由于1磁阀式可控电抗器工作原理机车负载属于整流性的单相负载,其功率大,速度、负载
3、状况变化频繁。因此牵引电网具有功率因数图1为磁阀式可控电抗器的结构和电路图。电低、谐波含量高、负序电流大的特点,不但自身损耗抗器的主铁心分裂为两半,每一半由两种截面的铁大,对公共电网及铁路沿线的设备也带来了严重的心构成。其中,小截面段的长度为Lt,截面积为Abt;大危害,必须采取措施进行治理。目前常用的固定容截面段的长度为L-Lt,截面积为Ab。四个匝数为N/2量并联电容器组和LC滤波器等无源设备,不能根据的绕组分别对称地绕在两个半铁心柱上。每一半铁负载情况灵活地调节补偿容量,在使用中常出现轻心柱上的上下两绕组各
4、有一抽头比为D=N2/N的抽载时过补偿或重载时欠补偿,无法有效解决现代化头,它们之间接有晶闸管K1、K2。不同铁心的上下两高速、重载机车带来的问题。采用可控电抗器配合个绕组交叉连接后,并联到电网,续流二极管则横并联电容器组,能满足电力机车运行方式多变,负跨在交叉端点上。由图1可知,若K1、K2不导通,根据荷变化快的特点,并且该装置能平滑调节无功功绕组结构的对称性可知,此时电抗器与空载变压器率,造价低,可靠性高,产生谐波小,是电气化铁路没有差别。当电源电压e处于正半周时,晶闸管K1承系统动态无功补偿的较好选择。受正
5、向电压,K2承受反向电压。若K1被触发导通(即本文分析了磁阀式可控电抗器的工作原理,研a、b两点等电位),电源经电压比为δ的绕组自耦变压究了电气化铁路中基于该可控电抗器的动态无功后由匝数为N2的线圈向电路提供直流控制电压和控补偿方案,提出了一种合适的控制方式。给出了基制电流。于DSPTMS320F2407的磁阀式可控电抗器控制装置的系统结构,设计了控制装置的硬件和软件。2006年8月15日收到第一作者简介:田新强(1976—),男,湖北应城人,湖南大学硕士研究生,研究方向:可控电抗器在电力系统中的应用与控制。*通
6、讯作者简介:张志文(1963—),男,湖南长沙人,博士,教授,研究方向:电气装备自动化与新技术、可控电抗器及电力系统谐波抑制。E-mail:ascendtian@163.com。图1磁阀式可控电抗器原理图180科学技术与工程7卷若K2在电源负半周时触发导通,也将产生直流网的高功率因数。同时,三相可控电抗器能直接抵控制电压和电流,而且,控制电流的方向与K1导通时消3次谐波,电容器组也能起到5次以及高次谐波滤一致[1]的波器的作用[2,3]。在电源的一个工频周期内,可控硅K1、K2。轮流导通起了全波整流的作用,二极管
7、起着续流作3控制装置硬件结构用。改变K1、K2的触发角便可改变控制电流的大小,从而改变电抗器铁心的饱和度,平滑连续地调节电抗器的容量。磁阀式可控电抗器的绕组接线方式虽然复杂,但是具有相对短的磁路饱和段且饱和度可以设计得接近极限值,这时,可控电抗器产生的谐波极小,在不采取任何措施的情况下,三相对称三角形连接的磁阀式可控电抗器(可以直接抵消3次谐波),可以完全满足谐波要求。2磁阀式可控电抗器动态无功补偿装置原理图2是电气化铁路供电系统动态无功补偿器的接线方式。本文采取的是牵引所高压电网公用分支图3硬件设计原理框图点补
8、偿接线方式。亦即在110kV(或220kV)供电线路某个电铁分支点,增设一套电气化铁路电能调节系统工作原理是:电网三相电压和三相电流分系统。磁阀式可控电抗器由于其适应高电压的特别经电压互感器和电流互感器,送往前置放大电路点,可直接连接在高压电网上,电抗器采用工作绕进行放大。考虑到抗混叠效应,需要在信号预处理组和控制绕组分开的接线形式,一般按照三角形接部分设置抗混叠滤波器,
