Struchtúr Deseáil agus Úsáid Reacaitrí Controllthe le haghaidh Gréasáin Smaointeach
Is é réactóirí an chuid príomha do chompansáil cumhacht inbhéine i gcúrsaí leictreachais, agus is é réactóirí rialaithe de réir maighnéadachta an bunfhorbairt taighde. Is é gréasán cliste, atá ag nuachrionradh ar an ngréasán traidisiúnta trí theicneolaíochtaí forleathan, atá ag ardú na slándachta agus na díograise, agus ag éileamh ar réactóirí rialaithe. Mar sin, tá forbairt na n-iris nua tábhachtach. Léiríonn an t-alt seo, ag comhbhunú le haithris, a dianchumhacht agus a úsáid chun forbróid agus cabhrú leis an mbunú gréasáin cliste.
1 Fheidhmiú agus Stádas Idirnáisiúnach Réactóirí Rialaithe
1.1 Fheidhmiú
Do ghréasáin, laghdóidh réactóirí rialaithe brón na líne, beo a dhéanamh ar an fachtóir leictre os cionn 0.9, laghdóidh oilliúin, sínfidh teorainn damhnaithe, ardóidh a chumas tosaíochta, agus fogaíonn siad slándacht voltás. Do úsáideoirí, déanann siad: ① Stabiliseoireacht voltás, cosaint ar thacaíocht mar a transformer, agus síneadh saoil. ② Díoladh harmonics, laghdú ar brón, agus feabhsú ar shláinte. ③ Cúram ar bhogadh voltás, ag feabhsú ar chualitas leictre. ④ Laghdú ar brón inbhéine do úsáideoirí an-mheasúla, ag laghdú ar chostas leictre. ⑤ Cabhraíonn siad le heisiú árachais ar mhaithe gan costas trí chothú chompainsáideach dinimiciúil.
1.2 Stádas Idirnáisiúnach
Tá réactóirí rialaithe gnách ag úsáid i gcúrsaí leictreachais, mar shampla, i seirbhísí leictre, seirbhísí tionsclaíocha, géineas leictre nua agus réimsí eile. Le hionracaireacht leictre ag ardú agus nuachrionradh gréasáin tosaíochta, tá an t-eisimhir réactóirí rialaithe ag dul suas freisin.
Rachaidh réactóirí trí chineál: rialú maighnéadach, scoilt scuabadh, agus rialú bhuiscín uathraithe. Tugann réactóirí rialaithe maighnéadacha rialú leanúnach, méid mór, agus casta íseal ach tá a dtarlaíonn sé go mall, brón ard, agus harmonics. Scoilt scuabadh a choscann oilliúin/harmonics ach rialú neamhleanúnach, ag teorainn úsáid. Tugann cineál buiscín uathraithe rialú leanúnach le tarlaíonn tapa ach tá siad ag fulaingt ó harmonics agus casta ard. Tá réactóirí rialaithe maighnéadacha roghnaithe. Chun gréasáin cliste a chur iontu, tá athshonraíocht/structúrú nua ag teastáil.
2 Forbairt Structúrúil Réactóirí Rialaithe i Gréasáin Cliste
Is é an gréasán cliste, nó Grid 2.0, a tosaíonn ar líonraí coimhlinteacha. Úsáideann sé tascáir nua, teicneolaíochtaí, agus modhanna chun ardú ar shlándacht, éifeachtacht, cothroime timpeallachta, agus geilleagar gréasáin, ag lorg a ndíol le chéile níos fearr don chualitas leictre. Tá réactóirí rialaithe an-chruinn do choincheapú gréasáin cliste. Anois, is é an structúrú bunaithe ar ábhair maighnéadacha nanocómhcheangailte.
2.1 Roghnaíocht Ábhar Maighnéadacha
Consistíonn ábhair maighnéadacha nanocómhcheangailte de phhasaí maighnéadacha crua agus bog nanocrystalline. Iad a grainne ag obair le chéile, ag cur a chéile an t-efect ceangailte faoi chuirréint. Go micrascóipí, ag imeartha an phhasa, reorientaíonn momaí maighnéadaí réimse le linn an chomhthéacs, ag ardú an rémainse. Sa réactóir rialaithe: DC a chuir ar windings, cruthaíonn réimse éigeantais, ag maighnéadú an ábhair; AC cruthaíonn réimse laghdú, ag demaighnéadú é.
Ag parú le luas, cuireann an ábhar trí tempering chun a struchtúr micrach a athrú. Seo a dhéanann é a grainne agus laghdú coercivity, chun a dhíol leis an gcasta.
2.2 Forbairt Structúrúil Leanúnach
Tá an structúr réactóir rialaithe a chompróitíodh as tiubh, croí, griosach, windings oibre, windings rialaithe, agus ábhair maighnéadacha nanocómhcheangailte. Tá an colún éigeantais, déanta as ábhair maighnéadacha agus foinsí silíciam, ag suí sa lár. Windings oibre ag flancú air, leis an gcéad chéim amach mar chirciúil maighnéadach príomha. Tá an windings rialaithe ag casadh timpeall na n-ábhar maighnéadacha.
Prionsabal: Le linn oibriú gréasáin ginearálta (gan díol le harmonic suppression/reactive regulation), mheasar réactóir voltage, current, agus inbhéine. Téigí na sonraí seo chuig an gcóras rialaithe le haghaidh measúnú stádas gréasáin. Chun harmonic suppression nó reactive regulation, rialóidh an córas rialaithe current windings. Athraíonn ábhair maighnéadacha reactance trí maighnéadú. Nuair a bhfuil paramaitirí chun spéicifí dearachta, rialóidh an córas rialaithe current windings arís chun demaighnéadú an ábhair ar ais go rémainse zero.
De réir an chiorcail dearachta, ag neamhfhéadfacht fuilte primary- and secondary-side, faightear:
Áit: E1 léiríonn an electromotive force inditeach W1; E2 léiríonn an electromotive force inditeach W2; E3 léiríonn an electromotive force inditeach W3. Ar a laghad, ag úsáid circuit T-type chun an dá-port network an réactóir rialaithe a chomhchothú, faightear:
Cuir Ik = β Ig, agus an luach inductance port oibre is:
Is é an coefficient rialaithe reactance α, agus Ik = αIg. An gaol idir an reactance den port oibre agus α is:
Trí an port oibre a chomhtheachta leis an gcúrsa leictre agus trátáil U1 mar chonstant, faightear an tsraith cothrom:
Áit: Ig agus Ik léiríonn na luachanna éifeachtacha ar an da port; Uk léiríonn an luach éifeachtach ar an voltage ag an port rialaithe. Solú an tsraith cothrom sa Foirmle (5) le haghaidh a fháil an oibriú performáin indicators an réactóir rialaithe.
2.3 Dearadh Córas Rialaithe
Tá an córas rialaithe compórtaithe as circuit príomha (riailt remanence ábhair maighnéadacha) agus subsystem rianú-rialú (monitoring electrical parameters), ag oibriú le chéile chun a bhaint amach aidhmeanna rialaithe. Nuair a bhíonn oibriú gréasáin ag éileamh ar athrú reactance, cuireann an circuit príomha currents ar a chur chun maighnéadú/demaighnéadú ábhair, agus an subsystem rianú-rialú monitor loads chun a choinneáil paramaitirí optimal, ag cinntiú stabilitate gréasáin. Athruithe reactance tar éis shift states maighnéadacha croí. Controllable rectification enables millisecond-level AC output, meeting rapid magnetic state conversion needs. The system issues commands for the reactor to suppress harmonics and regulate reactive power, maintaining grid stability.
Oibriú process: 1) Measar stádas gréasáin, bailiú paramaitirí, agus measúnú stabilitate. 2) Nuair a bhíonn oilliúin voltás/harmonics, cuireann an córas rialaithe an réactóir ord. 3) An circuit príomha a chur amach inductance riachtanach; ábhair maighnéadú, ag athrú remanence/state croí agus mar sin inductance an réactóir. 4) Post-adjustment, reverse-adjust inductance to demagnetize materials and reset the reactor. Matlab simulations verified system accuracy: 15 A magnetizing current and 220 V demagnetizing voltage with stable waveforms, meeting magnetization/demagnetization requirements.
3 Anailísíocht Eispéireach ar Thábhacht Athrú Reactance
Chun verificáil an réactóir rialaithe a chuid reactance adjustment performance, a prototype and supporting control system were built per design and simulations. Experiments analyzed inductance distribution characteristics and evaluated grid power quality changes.
3.1 Stabilitate an Réactóir Rialaithe
Sa thástáil, bailíodh sonraí chun plota curve volt-ampere agus curve operating current an réactóir rialaithe. Léiríonn na torthaí: ① Mar a luaitear an luach voltás, teagmhaíonn an current working winding, agus tá an dá chéim lineach, a léiríonn go, faoi chomhthéacs magnetizing voltages éagsúla, fanann an luach inductance in range constand. ② Nuair a bhíonn an magnetizing voltage 0–35 V, laghdóidh an inductance ó 0.74 H go 0.61 H, agus is staiblacht an inductance output, chun an riail smooth adjustment. Tá an athrú inductance leis an magnetizing voltage léirithe in Table 2.
In this study, the change in the inductance value of the controllable reactor is achieved through the magnetization and demagnetization of magnetic materials, which in turn depends on the alternating current and direct current passed into the control winding. This operation will also bring disturbances to the working winding. Therefore, it is necessary to further analyze its working transient process. To this end, a mixed-domain oscilloscope was used to collect the current waveforms of the magnetic materials during magnetization and demagnetization. The results show that the reactor responds quickly, and the current waveform is in a stable state after magnetization is completed.
3.2 Measured Results of Inductance Value
During the actual operation of the controllable reactor, the inductance values obtained by applying different magnetizing voltages are shown in Table 3. The analysis reveals that: ① The inductance value of the reactor changes approximately linearly with the variation of the remanence of the magnetic material. This means that even a slight change in the DC voltage can effectively adjust the inductance value of the reactor. ② By precisely regulating the magnetic state of the magnetic material, the controllable reactor can flexibly change its inductance value, thereby achieving effective compensation of the reactive power in the power line.
3.3 Changes in Power Grid Power Quality
In the power system, the current and voltage changes on the high - voltage side of the transformer before and after using the controllable reactor were recorded, and the harmonic characteristics were observed. The results are shown in Table 4. The analysis shows that: ① Before using the controllable reactor, the current and voltage changes on the high - voltage side were complex, and their waveforms had no regular features; after using the controllable reactor, the current and voltage waveforms on the high - voltage side were improved and had obvious regular features. ② After using the controllable reactor, the harmonic content decreased, the active power increased, and the power quality was significantly improved.
4 Conclusion
In conclusion, reactors play a crucial role in power systems, stabilizing voltage, suppressing harmonics, damping oscillations, and boosting power factor. Among existing types, magnetically controlled reactors, with continuous reactance adjustment, large capacity, and low cost, are widely used in power systems. To address issues like slow response and high loss vibration of magnetically controlled reactors, this study designs a controllable reactor using nanocomposite magnetic materials.
Experimental conclusions: ① The reactor responds rapidly, with stable current waveforms after magnetization. ② Even small DC voltage changes can effectively adjust inductance. By precisely regulating the magnetic state of materials, the reactor flexibly changes inductance to compensate reactive power in power lines. ③ After application, high - voltage side current/voltage waveforms and power quality improve significantly, suitable for smart grid promotion. In the future, with new materials, technologies, and processes, controllable reactors will be optimized to better meet smart grid needs and ensure stable grid operation.
