交流可控电抗器磁场的数值分析与控制电路设计

本文基于交流可控电抗器的多绕组结构，加工制作了模拟可控电抗器，运用有限元法，并通过场一路耦合分析法，对此电抗器的场分布及其等值电感参数进行数值计算，得到了符合工程分析精度要求的计算结果，为可控电抗器的工程应用提供了相应的理论分析依据和实验结果。 首先，鉴于可控电抗器是一个既有电压源又有电流源激励的非线性准静态的电磁场问题。本文基于有限元法，采用场一路耦合分析法，构造了在这一混合激励情况下，分析研究该可控电抗器的非线性的离散数学模型。 其次，为描述可控电抗器在运行中铁心的非线性磁饱和效应，本文采用分段线性插值函数逼近铁磁材料的磁化曲线，构造非线性的有限元方程，并采用牛顿—拉夫逊法求解，获得了符合工程分析精度要求的数值计算结果。 在理论分析的基础上，本文对模拟可控电抗器进行了实测研究，所得实验数据与计算机仿真结果相印证，进一步证实了本文所构造的数学模型及其计算机仿真程序的正确性。同时，本文还对可控电抗器的工程应用，即基于微机控制实施无功补偿功能的控制电路方案进行了初步的探讨。 通过对模拟可控电抗器的计算机仿真和实测研究，可以确证多绕组结构的可控电抗器能平滑调节电抗器的无功容量，具有现实工程应用的研究价值和前景。