Abstract
Magnetically controlled reactors (MCRs) are usually used as three-phase shunt reactors. They have low harmonic distortion independent of the third harmonic current because most three-phase MCRs are delta connected. However, as arc suppression coils, MCRs are operated in the single-phase mode, and the harmonics can be much higher than those of three-phase MCRs. In this paper, the structure and the mathematical model of a two-stage saturable MCR (TSMCR) are proposed. There are two stages with different lengths and areas in the iron cores. The stages saturate at different times when the TSMCR outputs reactive current. The current harmonics of the first saturated stage can be compensated for when the second stage begins to saturate, to reduce the total harmonics of the output current. The mathematical model that reveals the distribution characteristics of the current harmonics for the TSMCR is also presented. A study of the mathematical model indicates that there are two key factors that affect the total current harmonics of the TSMCR. One is the parameter k, which represents the area ratio of the second stage to the first stage. The other one is the parameter m, which represents the ratio of the length of the first stage to the total length of the magnetic valve in the iron core. The simulations and experiments show that the maximum current harmonics of the novel MCR can be limited to 3.61% of the rated output current when k and m are chosen according to the theoretical mathematical model.
چکیده
راکتورهای کنترل شده مغناطیسی (MCRs) معمولاً به عنوان راکتورهای موازی سه فاز مورد استفاده قرار می‌گیرند. آنها دارای اعوجاج هارمونیکی کم هستند که مستقل از جریان هارمونیکی سوم است زیرا اکثر راکتورهای کنترل شده مغناطیسی سه فاز با اتصال مثلث بسته شده‌اند. اما، همانند سیم پیچهای حذف قوس ، راکتورهای کنترل شده مغناطیسی در حالت تکفاز عمل می‌کنند و هارمونیک‌ها می‌توانند خیلی بیشتر از راکتورهای کنترل شده مغناطیسی سه‌فاز باشند. در این مقاله، ساختار و مدل ریاضی راکتورهای کنترل شده مغناطیسی اشباع شده دو‌طبقه‌ای (TSMCR) ارائه شده است. دو طبقه با سطوح و طول‌های مختلف در هسته‌های آهنی وجود دارد. طبقات در زمان‌های مختلف، به هنگام خروج جریان راکتیو از TSMCR اشباع می‌شوند. هارمونیکهای جریان اولین طبقه اشباع شده می‌توانند برای زمانی که اشباع شدن طبقه دوم آغاز می‌شود به منظور کاهش کل هارمونیکهای جریان خروجی ،جبران شوند. مدل ریاضی که نشان‌دهنده ویژگی‌های توزیع هارمونیکهای جریان برای TSMCR است، نیز ارائه شده است. مطالعه مدل ریاضی نشان می‌دهد که دو عامل کلیدی وجود دارد که جریان هارمونیکی کل TSMCR را تحت تأثیر قرار می‌دهد. اولین پارامتر k می‌باشد که نشان‌دهنده نسبت مساحت طبقه دوم به طبقه اول است. پارامتر دیگر m می‌باشد که نشان‌دهنده نسبت طول طبقه اول به طول کل دریچه مغناطیسی در هسته آهنی می‌باشد. شبیه‌سازی‌ها و آزمایشات نشان می‌دهد که حداکثر هارمونیکهای جریان MCR جدید می‌تواند به 3.61% جریان خروجی مجاز وقتی که m و k با توجه به مدل نظری ریاضی انتخاب می‌شوند، محدود شود.
1- مقدمه
سیم‌پیچ‌های حذف قوس به‌منظور کاهش جریان خطای فاز بین زمین که خطاهای ناپایدار را بدون عملکرد شکست از بین می‌برند، استفاده می شوند. [1] و[4]اصول عملکرد سیم‌پیچ‌های حذف قوس این است که جریان خطای خازنی زمین می‌تواند برای تزریق یک جریان سلفی جبران کنند. معمولاً این راکتورهای ثابت شده با عنوان سیم‌پیچ‌های Peterson نامیده می‌شوند که در نقطه‌ی خنثی ترانسفورماتور نصب می‌شوند. اما به منظور جلوگیری از مشکلات رزونانس در شبکه توزیع، رزونانس خنثی زمین شده، خارج از درجه تنظیم، به‌عنوان نسبت تفاوت خطای جریان خازنی و جریان سلفی به جریان خازنی تعریف شده و معمولاً در مقدار %5 تنظیم می‌شود و این منجر به به‌وجود آمدن مشکل خاموش شدن و خطای قوس خواهد شد...