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          高壓直流輸電換流閥用飽和電感的特點是工作于高電壓、大電流下且磁芯快速飽和。由于現有的技術條件無法直接對速飽和電感的PQ磁芯損耗進行測量,因此對磁芯損耗模型的研究一般簡單地將其等效為一非線性電阻,而未考慮工作激勵過程對磁芯損耗的影響。由于磁芯的快速飽和特性,速飽和電感實際工作于極小脈沖電壓激勵下,且在不飽和與飽和狀態間頻繁快速切換,因此,研究此類速飽和電感磁芯損耗特性,對建立速飽和工況下的磁芯損耗模型具有重要的理論意義,對速飽和電感的工程設計和損耗評估具有實際工程價值。
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          論文所解決的問題及意義
           由于速飽和電感實際工作于高電壓、大電流的環境下,要測得實際工況下的磁芯損耗,存在實際技術和測量條件的限制。因此,需要尋求合適的模擬等效的磁芯損耗測量方法。根據磁芯損耗機理,在給定激勵波形形狀、頻率和環境溫度的條件下,磁芯損耗與磁通密度峰值相關。因此,本文構造圖1所示的模擬實驗電路,在較小的電壓、電流工況下保證模擬工況下PQ磁芯內磁通密度B、磁場強度H與實際工況基本相符同,從而獲得與實際工況等效的磁化特性,并進一步可計算磁芯損耗。
           由于速飽和電感實際施加的電壓在未飽和階段脈沖窄、電壓高,在飽和階段雖電壓很小,但時間很長,而且測量信號易受干擾。為了能夠準確計算飽和段的磁芯損耗,采用基于多傳感器數據結合算法對測量數據進行處理,為速飽和電感磁芯損耗的準確計算提供了可靠的數據。

            由測量電路得速飽和電感的勵磁電壓波形,根據電感伏秒平衡的原理,將圖2所示的電壓激勵等效為圖3所示的極小脈寬的矩形脈沖,進而提出基于極小脈寬的有效勵磁頻率代替修正的MSE中的勵磁電壓頻率,并修正其指數,建立了如式(1)所示的, 適用于極小脈沖電壓下的速飽和電感的磁芯損耗模型,為設計速飽和電感提供了模型依據。圖4以超薄取向硅鋼片為材料的速飽和電感驗證了模型的準確性。

           式中Ptotal是總的磁芯損耗;feff 為有效勵磁頻率;Bm為等效正弦頻率的磁通密度;fsin.eqi第i個脈沖的等效正弦頻率; 其中系數c,指數α、β與MSE模型的定義是一樣的,γ是對MSE模型的修正。

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          論文內容
          論文分析和探討了以下5方面問題:
          (1)速飽和電感磁芯損耗測量電路;
          (2)測量數據處理;
          (3)速飽和電感工作分析;
          (4)速飽和電感磁芯損耗分析及建模;
          (5)實驗驗證。
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          結論
           論文模擬高壓直流輸電換流閥用速飽和電感的工況,設計了適合測量極小脈沖電壓作用下速飽和電感磁芯損耗的電路,采用多個不同量程傳感探頭組合處理寬范圍電壓和電流的準確測量,以及將測量獲得的感應電壓與激磁電流的數據進行數據結合處理,提高了很寬范圍電量采集的精度,保證了可信的感應電壓和電流。將感應電壓等效為極小脈寬矩形脈沖波形,利用有效勵磁頻率feff代替工作激勵頻率對常規MSE經驗公式進行改進,并修正了feff的指數,得了極小脈沖電壓作用下速飽和電感磁芯損耗的模型及其參數,模型計算值與實驗測量結果對比,驗證了所提出的改進模型具有較高的工程應用精度。 


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