CN102982985A - 一种多抽头复合励磁型可控电抗器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多抽头复合励磁型可控电抗器,包括:上轭、下轭以及设于上下轭间的n对铁芯,铁芯上绕有上下两套绕组,每对铁芯包括铁芯X和铁芯Y,铁芯X上的绕组与铁芯Y上的绕组通过一套可控组件连接;铁芯X的上绕组具有两个抽头点,下绕组具有一个抽头点;铁芯Y的上绕组具有一个抽头点,下绕组具有两个抽头点。本发明可控电抗器本体中,每相加入一个高压抽头线圈进行复合励磁,此线圈进行正向助磁,可以在补偿容量增加时,加强励磁强度,提高响应速度;同时电抗器本体中每相加入一个反向的低压抽头线圈进行反向励磁,此线圈起快速减小直流磁通的作用,可在所需补偿容量减小时,形成反向直流磁通,提高系统减小直流励磁的速度。
Description
技术领域
本发明属于无功补偿技术领域,具体涉及一种多抽头复合励磁型可控电抗器。
背景技术
近年来,随着我国电力工业发展速度加快,对电能的需要也越来越高。电力系统中的无功功率不直接作为实际消耗之功,但无功功率的变换将引起发电和输电设备上的电压升降和电能损失。电网无功的不平衡将导致系统电压的巨大波动,严重时会导致用电设备的损坏,出现系统电压崩溃等事故。故无功补偿技术对于提高电力系统的电能质量和挖掘电网的潜力是十分必要的。
目前,并联电抗器是电力系统高压等级中最常见的无功补偿装置之一,但因其存在的固有缺陷,它是不可控的,且它始终并联在电网上不予切除,给电网的正常运行带来负面影响。当线路发生故障时,并联电抗器可以平衡无功功率和抑制线路中的操作过电压;当线路正常运行时,并联电抗器就起不了什么作用,相反却给电力系统带来大量的过剩无功。可控电抗器是一种特殊的特高压或超高压并联电抗器,它既能随着无功功率的变化而自动平滑地调节本身的容量,而且能在暂态过程时起到降低工频和操作过电压的作用。
常见的晶闸管控制电抗器(TCR)具有响应速度快和无级可调的特点,但TCR的电力电子器件直接工作在高电压(10-35kV)下,须采用晶闸管串联同步触发,其均压难度较大,控制维护复杂,可靠性低,损耗大、谐波大,并且制造成本较高,并且不适合用于超、特高压输电系统。磁阀式可控电抗器(MCR)是一种建立在磁放大原理上的调磁路式可控电抗器,其铁心绕有两组绕组,通过控制直流电流的大小改变铁心的磁导率,从而改变电感的大小。相比其它形式的可控电抗器,磁阀式可控电抗器的成本低廉,损耗较小,调节范围较宽,并且可靠性高,使用寿命长,通常超过20年,可以应用在10-750kV电网系统中。但传统结构的磁阀式可控电抗器响应速度较慢,在不采取任何措施的情况下,磁阀式可控电抗器从空载到额定容量,响应时间长达500ms甚至更高。
周丽霞在标题为大容量输电长线可控并联补偿与潜供电弧抑制的研究(华北电力大学博士论文,2009年6月)的论文提出了一种提高控制电压和充电电容器放电的快速励磁回路接线,可有效实现对磁阀式可控电抗器的快速励磁。但这种方法如果要实现对铁芯的快速充磁和快速放磁,就必须有两组提供直流源的整流电路和电容器,不仅成本较高,而且控制策略复杂。
专利号为201110066597.6的中国专利公开了一种复合励磁触发、双励磁绕组MCR型磁控电抗器结构,该结构在传统MCR的结构基础上,在每个铁芯上复合一组线圈,该两组线圈反向串联连接,并与两个反向并联的可控整流桥电路构成回路;通过整流桥电路提供直流助磁,提高磁控电抗器的响应速度。这种方法可有效提高磁阀式可控电抗器的响应速度,但这种方法需要提供单独的助磁电源,并且外接直流源由两组整流电路组成,成本较高,控制策略复杂。并且整流电路和两组复合线圈串联,增加了损耗,降低了系统的可靠性。
发明内容
针对现有技术所存在的上述技术缺陷,本发明提供了一种多抽头复合励磁型可控电抗器,响应速度快,输出电流谐波含量低,结构简单,成本低廉。
一种多抽头复合励磁型可控电抗器,包括:上轭、下轭以及设于上下轭间的n对铁芯,所述的铁芯上绕有上下两套绕组,n为电抗器的相数;
每对铁芯包括铁芯X和铁芯Y,铁芯X上的绕组与铁芯Y上的绕组通过一套可控组件连接;所述的可控组件包括三个二极管D1~D3、两个晶闸管G1~G2和四个IGBT管T1~T4;其中:
铁芯X的上绕组具有两个抽头点A1~A2,下绕组具有一个抽头点A3;铁芯Y的上绕组具有一个抽头点B1,下绕组具有两个抽头点B2~B3;
铁芯X上绕组的上端点与铁芯Y上绕组的上端点相连并作为正输出端子,抽头点A1与IGBT管T1的集电极相连,IGBT管T1的发射极与二极管D1的阴极和晶闸管G1的阳极相连,二极管D1的阳极与抽头点A2相连,晶闸管G1的阴极与二极管D2的阴极、铁芯X下绕组的上端点、铁芯Y上绕组的下端点、IGBT管T3的发射极、IGBT管T4的发射极和晶闸管G2的阴极相连,二极管D2的阳极与铁芯X上绕组的下端点和铁芯Y下绕组的上端点相连,晶闸管G2的阳极与IGBT管T2的发射极和二极管D3的阴极相连,二极管D3的阳极与抽头点B2相连,IGBT管T2的集电极与抽头点B3相连,IGBT管T3的集电极与抽头点B1相连,IGBT管T4的集电极与抽头点A3相连,铁芯X下绕组的下端点与铁芯Y下绕组的下端点相连并作为负输出端子;
两个晶闸管G1~G2和四个IGBT管T1~T4的门极均接收外部设备提供的开关控制信号。
优选地,所有铁芯的上下绕组均采用工作绕组L;抽头点A2至铁芯X上绕组下端点的绕组La2、抽头点A3至铁芯X下绕组上端点的绕组La3、抽头点B1至铁芯Y上绕组下端点的绕组Lb1或抽头点B2至铁芯Y下绕组上端点的绕组Lb2与工作绕组L的线圈匝数比为0.5%~3%;抽头点A1至铁芯X上绕组下端点的绕组La1或抽头点B3至铁芯Y下绕组上端点的绕组Lb3与工作绕组L的线圈匝数比为5%~15%。因为磁阀式可控电抗器容量从空载到额定值时所需的周期数与匝数比成反比,即:,故Lb3与工作绕组L的线圈匝数比,是Lb2与L匝数比的5-10倍,可以使电抗器响应速度大大减小,且不产生额定的损耗。
优选地,所述的铁芯被分成若干段铁饼,相邻段铁饼间通过磁阀隔离;所述的磁阀由若干导磁片和若干磁阻片沿水平方向交替叠加而成;能够有效降低电抗器输出电流的谐波含量。
优选地,铁芯上的磁阀分四类:磁阀A、磁阀B、磁阀C和磁阀D;其中:
所述的磁阀A的横截面中导磁片与磁阻片的总面积比为1∶2,该类磁阀的总厚度占铁芯上磁阀总厚度的28%;
所述的磁阀B的横截面中导磁片与磁阻片的总面积比为1∶1.2,该类磁阀的总厚度占铁芯上磁阀总厚度的24%;
所述的磁阀C的横截面中导磁片与磁阻片的总面积比为1∶0.9,该类磁阀的总厚度占铁芯上磁阀总厚度的26%;
所述的磁阀D的横截面中导磁片与磁阻片的总面积比为1∶0.6,该类磁阀的总厚度占铁芯上磁阀总厚度的22%。
这四类磁阀的参杂系数比例是通过遗传算法对谐波输出数学模型进行优化计算后得到的最佳参数;在电抗器工作时,磁阀中四种磁阀的饱和程度不同,而产生相位不同的谐波电流,通过控制四种磁阀的磁阀个数含量和饱和材料与磁阻材料的参杂系数,可使谐波电流互相抵消,并降低了损耗。
所述的导磁片采用导磁材料如硅钢片,所述的磁阻片采用磁阻材料如环氧树脂;所述的铁饼由若干硅钢片叠片而成。
所述的铁芯上铁饼的总厚度为50mm~100mm;优选地,铁芯上铁饼的总厚度为50mm;便于散热和加工。
所述的铁芯上磁阀的总厚度占铁芯高度的5%~20%。
优选地,若电抗器为单相,所述的上下轭两侧竖直设有旁轭,所述的旁轭被分成若干段,相邻段间通过气隙隔离;气隙的存在可以防止直流空载时电抗器出现的非线性,从而避免因电抗器的非线性而出现的铁磁谐振。
所述的旁轭上气隙的总厚度占旁轭高度的5%~10%。
所述的气隙采用磁阻材料(如环氧树脂)填充构成。
本发明的有益技术效果如下:
(1)本发明可控电抗器的本体中,每相加入一个高压抽头线圈进行复合励磁,此线圈进行正向助磁,可以在补偿容量增加时,加强励磁强度,提高响应速度,当系统电流增加到额定值时,通过外部控制单元及时切换到正常工作所需的抽头比,同时进行正向触发和关断控制。
(2)本发明可控电抗器的本体中,每相加入一个反向的低压抽头线圈进行反向励磁,此线圈起快速减小直流磁通的作用,可在所需补偿容量减小时,形成反向直流磁通,提高系统减小直流励磁的速度,当输出电流减小到所需大小后,通过控制单元及时切换到正常工作所需要的抽头。
(3)本发明可控电抗器的本体中,每相铁芯都加入不同类型的磁阀,每种磁阀都由高导磁材料和低导磁材料或磁阻材料并联而成,通过遗传算法优化计算出掺叠比例和每种磁阀的个数,可有效减小输出电流的谐波含量和损耗,同时为磁阀式可控电抗器通过大的工作电流提供了条件。
(4)本发明芯柱磁阀由高导磁材料及低导磁材料或磁阻材料交替排列,形成并联磁路,在电抗器运行时,低导磁材料区域的漏磁由高导磁材料所吸收,形成漏磁自屏蔽,使因漏磁引起的铁心杂散损耗、噪音大幅度降低。
(5)本发明单相可控电抗器的每相旁铁轭中均匀分布若干段气隙,气隙的存在可以防止直流空载时电抗器出现的非线性,从而避免因电抗器的非线性而出现的铁磁谐振。
(6)本发明单相可控电抗器可采用四柱式结构,芯柱主磁通方向相同,通过上下铁轭及两个旁轭形成闭合的磁通回路,直流磁通在两芯柱之间流通,通过上下铁轭形成闭合磁回路;也可采用六柱式结构,芯柱主磁通方向相同,通过上下铁轭及四个旁轭形成闭合的磁回路。三相可控电抗器可采用三框六柱式铁芯结构,芯柱主磁通方向相同,三相主磁通矢量合通过上下铁轭形成磁回路,直流磁通仅在每相的两个芯柱之间流动,不会在相间流动。
附图说明
图1为本发明单相可控电抗器的结构示意图。
图2为图1的横截面图。
图3为磁阀的结构示意图。
图4为铁芯上的绕组示意图。
图5为遗传优化算法的步骤流程图。
图6为本发明三相可控电抗器的结构示意图。
图7为图6的横截面图。
图8为传统磁阀式可控电抗器的谐波电流随输出电流的分布计算示意图。
图9为本发明多抽头复合励磁型可控电抗器的谐波电流随输出电流的分布计算示意图。
图10为传统磁阀式可控电抗器的谐波电流随时间的仿真波形示意图。
图11为本发明多抽头复合励磁型可控电抗器的谐波电流随时间的仿真波形示意图。
图12为传统磁阀式可控电抗器从空载到输出额定电流暂态过程的仿真波形图。
图13为本发明多抽头复合励磁型可控电抗器从空载到输出额定电流暂态过程的仿真波形图。
图14为传统磁阀式可控电抗器从空载到输出额定电流再到空载暂态过程的仿真波形图。
图15为本发明多抽头复合励磁型可控电抗器从空载到输出额定电流再到空载暂态过程的仿真波形图。
具体实施方式
为了更为具体地描述本发明,下面结合附图及具体实施方式对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
如图1和图2所示,一种多抽头复合励磁型单相可控电抗器为四柱式结构;其包括:上轭2、下轭4、两旁轭3以及设于上下轭间的一对铁芯(X,Y),铁芯(X,Y)被分成五段铁饼11,相邻段铁饼11间通过磁阀12(四块)隔离;铁饼由若干硅钢片叠片而成;
旁轭3被分成四段,相邻段间通过气隙5(三组)隔离;气隙5采用环氧树脂填充构成,三组气隙的总厚度占旁轭高度的5%;气隙的存在可以防止直流空载时电抗器出现的非线性,从而避免因电抗器的非线性而出现的铁磁谐振。
如图3所示,磁阀12由若干硅钢片13和若干环氧树脂薄片14沿水平方向交替叠加而成;铁芯(X,Y)上的四块磁阀为四块不同类别的磁阀:磁阀A、磁阀B、磁阀C和磁阀D;其中:
磁阀A的横截面中硅钢片13与环氧树脂薄片14的总面积比为1∶2,该块磁阀的厚度占四块磁阀总厚度的28%;
磁阀B的横截面中硅钢片13与环氧树脂薄片14的总面积比为1∶1.2,该块磁阀的厚度占四块磁阀总厚度的24%;
磁阀C的横截面中硅钢片13与环氧树脂薄片14的总面积比为1∶0.9,该块磁阀的厚度占四块磁阀总厚度的26%;
磁阀D的横截面中硅钢片13与环氧树脂薄片14的总面积比为1∶0.6,该块磁阀的厚度占四块磁阀总厚度的22%。
这四类磁阀的参杂系数比例是通过遗传算法对谐波输出数学模型进行优化计算后得到的最佳参数,该基于遗传算法的参数确定流程如图5所示:
首先,确定磁阀的种类数;然后,以谐波电流为目标函数,构造适应函数,通过反复执行选择、交叉和变异三个遗传运算过程,迭代寻优,如果不满足终止条件,返回,进行循环迭代;如满足,则程序结束。其中个体数目取100,最大进化代数取50,最好个体的选择概率取0.2,离散精度取0.01,杂交概率取0.9,变异概率取0.05。其中,betan的物理意义是不同磁阀的饱和程度。
在电抗器工作时,磁阀中四种磁阀的饱和程度不同,而产生相位不同的谐波电流,通过控制四种磁阀的磁阀个数含量和饱和材料与磁阻材料的参杂系数,可使谐波电流互相抵消,并降低了损耗。
本实施方式中,四块磁阀的总厚度占铁芯高度的10%,五段铁饼的总厚度为50mm;铁芯通过绝缘带绑扎,并用双排螺杆拉紧固定;拉紧螺杆位于线圈外侧,穿过上下夹件。单相电抗器铁芯柱上的工作绕组产生的交流磁通过上下轭和旁轭闭合,直流绕组产生的直流磁通在两个铁芯柱之间流通。
如图4所示,每个铁芯(X,Y)上绕有上下两套绕组;铁芯X上的绕组与铁芯Y上的绕组通过一套可控组件连接;可控组件包括三个二极管D1~D3、两个晶闸管G1~G2和四个IGBT管T1~T4;其中:
铁芯X的上绕组具有两个抽头点A1~A2,下绕组具有一个抽头点A3;铁芯Y的上绕组具有一个抽头点B1,下绕组具有两个抽头点B2~B3;
铁芯X上绕组的上端点与铁芯Y上绕组的上端点相连并接入电网的火线,抽头点A1与IGBT管T1的集电极相连,IGBT管T1的发射极与二极管D1的阴极和晶闸管G1的阳极相连,二极管D1的阳极与抽头点A2相连,晶闸管G1的阴极与二极管D2的阴极、铁芯X下绕组的上端点、铁芯Y上绕组的下端点、IGBT管T3的发射极、IGBT管T4的发射极和晶闸管G2的阴极相连,二极管D2的阳极与铁芯X上绕组的下端点和铁芯Y下绕组的上端点相连,晶闸管G2的阳极与IGBT管T2的发射极和二极管D3的阴极相连,二极管D3的阳极与抽头点B2相连,IGBT管T2的集电极与抽头点B3相连,IGBT管T3的集电极与抽头点B1相连,IGBT管T4的集电极与抽头点A3相连,铁芯X下绕组的下端点与铁芯Y下绕组的下端点相连并接入电网的零线;
两个晶闸管G1~G2和四个IGBT管T1~T4的门极均接收外部设备提供的开关控制信号;外部控制设备由工控机、数据采集卡组成、采样电路、信号调理电路、脉冲触发电路和驱动电路构建,采用LabWindows开发平台,采用虚拟仪器的思想和设计方法,集控制、显示、数据采集和转换为一体,具有测量精度高、可靠性高、灵活性强等特点。
每个铁芯(X,Y)的上下绕组均采用工作绕组L;抽头点A2至铁芯X上绕组下端点的绕组La2、抽头点A3至铁芯X下绕组上端点的绕组La3、抽头点B1至铁芯Y上绕组下端点的绕组Lb1以及抽头点B2至铁芯Y下绕组上端点的绕组Lb2与工作绕组L的线圈匝数比均为1%;抽头点A1至铁芯X上绕组下端点的绕组La1以及抽头点B3至铁芯Y下绕组上端点的绕组Lb3与工作绕组L的线圈匝数比均为10%。
绕组La1和绕组Lb3的引出是为了增加直流励磁速度;绕组La3和绕组Lb1的作用是为了增加直流退磁速度,当负载发生变化,工控机计算出所需无功、脉冲触发电路给出触发信号后,电抗器发出的补偿无功可以随之迅速变化,以满足快速补偿的要求。
系统在不需要快速励磁时,电抗器采用如下工作方式:采样来的电压电流信号经过信号调理电路后送入多功能数据采集卡,由数据采集卡完成AD转换后将数字量送入工控机,工控机计算出系统需要的无功功率补偿量及各次谐波含量等参数。工控机根据计算结果发出触发脉冲,并经过多功能数据采集卡完成DA转换,送入驱动电路,从而控制晶闸管G1和G2的触发导通角。电压正半周触发导通晶闸管G1,在线圈中产生自藕直流励磁电流;电压负半周触发导通晶闸管G2,在线圈中产生自藕直流励磁电流;根据调节导通角的大小来调节直流励磁电流:导通角越小,产生的直流电流越大,磁阀饱和度越高,电抗器的电感值越小,输出电流变大;导通角越大,产生的直流电流越小,磁阀饱和度越低,电抗器的电感值越大,输出电流变小。
系统在需要快速增加励磁时,电抗器采用如下工作方式:工控机根据所需补偿的无功功率,给出触发脉冲,通过驱动电路触发导通IGBT管T1和T2,电压正半周导通T1,由于线圈绕组La1被短路,回路中会出现较大的正向自藕直流电流,形成较大正向直流磁通在主铁芯之间流动,使铁芯中的磁阀快速饱和,输出电流迅速增大;电压负半周导通T2,由于线圈绕组Lb3被短路,回路中会出现较大的正向自藕直流电流,形成较大正向直流磁通在主铁芯之间流动,使铁芯中的磁阀快速饱和,输出电流迅速增大;当系统检测到电抗器工作电流达到所需容量时,关断全控器件T1和T2,快速励磁线圈绕组La1和Lb3停止工作,同时计算出晶闸管G1和G2的触发导通角,给出触发脉冲,并通过驱动电路触发导通晶闸管G1和G2,电压正半周导通G1,形成直流励磁电流,负半周导通G2,形成直流励磁电流,使电抗器工作电流稳定在所需值。
系统在需要快速退磁时,电抗器采用如下工作方式:工控机给出触发脉冲,通过驱动电路触发导通全控器件T3和T4,电压正半周导通T3,由于线圈绕组Lb1被短路,回路中会出现反向自藕直流电流,形成较大反向直流磁通在主铁芯之间流动,使铁芯中的磁阀快速退磁,输出电流迅速减小;电压负半周导通T4,由于线圈绕组La3被短路,回路中会出现反向的自藕直流电流,形成反向直流磁通在主铁芯之间流动,使铁芯中的磁阀快速退磁,输出电流迅速减小;当系统检测到电抗器工作电流降低到所需容量时,关断全控器件T3和T4,快速退磁线圈绕组Lb1和La3停止工作,同时计算出晶闸管G1和G2的触发导通角,给出触发脉冲,并通过驱动电路触发导通晶闸管G1和G2,使电抗器工作电流稳定在所需值。
实施例2
如图6和图7所示,一种多抽头复合励磁型三相可控电抗器为六柱式结构;其包括:上轭2、下轭4以及设于上下轭间的三对铁芯(X-X’,Y-Y’,Z-Z’),铁芯被分成若干段铁饼,相邻段铁饼间通过磁阀隔离;铁饼由若干硅钢片叠片而成;
磁阀由若干硅钢片和若干环氧树脂薄片沿水平方向交替叠加而成;铁芯上的磁阀分四类:磁阀A、磁阀B、磁阀C和磁阀D;其中:
磁阀A的横截面中导磁片与磁阻片的总面积比为1∶2,该类磁阀的总厚度占铁芯上磁阀总厚度的28%;
磁阀B的横截面中导磁片与磁阻片的总面积比为1∶1.2,该类磁阀的总厚度占铁芯上磁阀总厚度的24%;
磁阀C的横截面中导磁片与磁阻片的总面积比为1∶0.9,该类磁阀的总厚度占铁芯上磁阀总厚度的26%;
磁阀D的横截面中导磁片与磁阻片的总面积比为1∶0.6,该类磁阀的总厚度占铁芯上磁阀总厚度的22%。
三对铁芯(X-X’,Y-Y’,Z-Z’)上均绕有上下两套绕组,每一对铁芯的线圈绕制连接方式均与实施例1单相电抗器中的一致,但三对铁芯的绕组正负输出端子引出后呈三角形联接,三角形的三个端点对应接入三相电网的三相线。
本实施方式中,铁芯上磁阀的总厚度占铁芯高度的10%,铁芯上铁饼的总厚度为50mm;铁芯通过绝缘带绑扎,并用双排螺杆拉紧固定。三相电抗器每相的工作绕组产生的交流磁通通过其它两相及上下轭为回路流通,直流绕组产生的直流磁通经过梁架6在每相的两个铁芯柱之间流通。
以下我们根据谐波分布数学模型,计算出传统磁阀式可控电抗器的谐波电流随输出电流的分布如图8所示,本实施方式多抽头复合励磁型可控电抗器的谐波电流随输出电流的变化如图9所示。建立电抗器样机仿真模型,仿真得到传统磁阀式可控电抗器的谐波电流随时间的分布如图10所示,本实施方式的多抽头复合励磁型可控电抗器的谐波电流随时间分布如图11所示。从图中可以看出,本实施方式多抽头复合励磁型可控电抗器的3次、5次、7次谐波均不超过2.7%,远小于传统磁阀式可控电抗器。且样机试验结果和计算结果基本吻合,如表1所示;表明本实施方式的多抽头复合励磁型可控电抗器在减小谐波方面有明显的效果。
表1
图12和图13分别表示传统磁阀式可控电抗器及本实施方式电抗器从空载到额定输出电流的暂态过程,可以看出,传统磁阀式可控电抗器从空载到稳定输出额定电流需要至少75个工频周期,即响应时间在1.5s以上。本实施方式的多抽头复合励磁型可控电抗器从空载到稳定输出额定电流仅需要3个工频周期,比传统磁阀式可控电抗器减少了20倍以上,响应时间小于0.06s,比传统磁阀式可控电抗器大大缩短。
图14和图15分别表示传统磁阀式可控电抗器及本实施方式电抗器从空载到额定输出电流再到空载的暂态过程,可以看出,传统磁阀式可控电抗器从空载到输出额定电流再到空载需要至少120个工频周期,即2.4秒以上。本实施方式的多抽头复合励磁型可控电抗器从空载到稳定输出额定电流再到空载仅需要不到8个工频周期,比传统磁阀式可控电抗器缩短了15倍以上。响应时间小于0.16秒,比传统磁阀式可控电抗器大大缩短;具体比较结果如表2所示:
表2
Claims (10)
1.一种多抽头复合励磁型可控电抗器,包括:上轭、下轭以及设于上下轭间的n对铁芯,所述的铁芯上绕有上下两套绕组,n为电抗器的相数;其特征在于:
每对铁芯包括铁芯X和铁芯Y,铁芯X上的绕组与铁芯Y上的绕组通过一套可控组件连接;所述的可控组件包括三个二极管D1~D3、两个晶闸管G1~G2和四个IGBT管T1~T4;其中:
铁芯X的上绕组具有两个抽头点A1~A2,下绕组具有一个抽头点A3;铁芯Y的上绕组具有一个抽头点B1,下绕组具有两个抽头点B2~B3;
铁芯X上绕组的上端点与铁芯Y上绕组的上端点相连并作为正输出端子,抽头点A1与IGBT管T1的集电极相连,IGBT管T1的发射极与二极管D1的阴极和晶闸管G1的阳极相连,二极管D1的阳极与抽头点A2相连,晶闸管G1的阴极与二极管D2的阴极、铁芯X下绕组的上端点、铁芯Y上绕组的下端点、IGBT管T3的发射极、IGBT管T4的发射极和晶闸管G2的阴极相连,二极管D2的阳极与铁芯X上绕组的下端点和铁芯Y下绕组的上端点相连,晶闸管G2的阳极与IGBT管T2的发射极和二极管D3的阴极相连,二极管D3的阳极与抽头点B2相连,IGBT管T2的集电极与抽头点B3相连,IGBT管T3的集电极与抽头点B1相连,IGBT管T4的集电极与抽头点A3相连,铁芯X下绕组的下端点与铁芯Y下绕组的下端点相连并作为负输出端子;
两个晶闸管G1~G2和四个IGBT管T1~T4的门极均接收外部设备提供的开关控制信号。
2.根据权利要求1所述的多抽头复合励磁型可控电抗器,其特征在于:所有铁芯的上下绕组均采用工作绕组L;抽头点A2至铁芯X上绕组下端点的绕组La2、抽头点A3至铁芯X下绕组上端点的绕组La3、抽头点B1至铁芯Y上绕组下端点的绕组Lb1或抽头点B2至铁芯Y下绕组上端点的绕组Lb2与工作绕组L的线圈匝数比为0.5%~3%;抽头点A1至铁芯X上绕组下端点的绕组La1或抽头点B3至铁芯Y下绕组上端点的绕组Lb3与工作绕组L的线圈匝数比为5%~15%。
3.根据权利要求1所述的多抽头复合励磁型可控电抗器,其特征在于:所述的铁芯被分成若干段铁饼,相邻段铁饼间通过磁阀隔离;所述的磁阀由若干导磁片和若干磁阻片沿水平方向交替叠加而成。
4.根据权利要求3所述的多抽头复合励磁型可控电抗器,其特征在于:所述的铁芯上的磁阀分四类:磁阀A、磁阀B、磁阀C和磁阀D;其中:
所述的磁阀A的横截面中导磁片与磁阻片的总面积比为1∶2,该类磁阀的总厚度占铁芯上磁阀总厚度的28%;
所述的磁阀B的横截面中导磁片与磁阻片的总面积比为1∶1.2,该类磁阀的总厚度占铁芯上磁阀总厚度的24%;
所述的磁阀C的横截面中导磁片与磁阻片的总面积比为1∶0.9,该类磁阀的总厚度占铁芯上磁阀总厚度的26%;
所述的磁阀D的横截面中导磁片与磁阻片的总面积比为1∶0.6,该类磁阀的总厚度占铁芯上磁阀总厚度的22%。
5.根据权利要求3或4所述的多抽头复合励磁型可控电抗器,其特征在于:所述的导磁片采用硅钢片,所述的磁阻片采用环氧树脂。
6.根据权利要求3所述的多抽头复合励磁型可控电抗器,其特征在于:所述的铁芯上铁饼的总厚度为50mm。
7.根据权利要求3所述的多抽头复合励磁型可控电抗器,其特征在于:所述的铁芯上磁阀的总厚度占铁芯高度的5%~20%。
8.根据权利要求1所述的多抽头复合励磁型可控电抗器,其特征在于:若电抗器为单相,所述的上下轭两侧竖直设有旁轭,所述的旁轭被分成若干段,相邻段间通过气隙隔离。
9.根据权利要求8所述的多抽头复合励磁型可控电抗器,其特征在于:所述的旁轭上气隙的总厚度占旁轭高度的5%~10%。
10.根据权利要求8或9所述的多抽头复合励磁型可控电抗器,其特征在于:所述的气隙采用环氧树脂填充构成。
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