CN104425116B - 一种磁可控变压器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种磁可控变压器，包括：铁芯；一次侧交流绕组，缠绕在铁芯上，作为变压器的输入侧；二次侧交流绕组，缠绕在铁芯上，作为变压器的输出侧；直流绕组，缠绕在铁芯上，作为变压器的控制侧，通过改变通入直流电流的大小，改变铁芯的饱和程度，进而改变无功补偿量。与现有技术相比，本发明具有通过改变变压器铁芯的饱和程度调节变压器在电网中的等效电抗，从而改变变压器的无功补偿量等优点。

Description

一种磁可控变压器
技术领域
本发明涉及一种变压器，尤其是涉及一种磁可控变压器，通过控制铁芯磁饱和程度对电力系统进行可控无功补偿。
背景技术
随着国民经济的不断发展，电力系统可靠性成了人们越来越关注的问题。我国的发电站往往与大城市相距较远，需要长距离，多层次的电网，才能完成送电任务。但随着距离的加长和网络的日益复杂化，由负荷波动带来的不稳定因素也日益加剧，同时随着电网电压等级的升高，对无功的需求变化很大。因此需要采取多种手段来保证无功的平衡。并联电抗器和并联电容器是两种非常好的补偿方式，但两者有各自的缺陷。传统晶闸管并联电抗器维护成本高，控制技术难度大，失真系数大；并联电容器投切次数有限，只能成组投切，不能连续变化。
此外，随着能源危机、全球气候变暖的等问题的影响，中国正面临着常规能源紧缺、传统能源的使用会对环境产生巨大影响的现状，开发和利用新型可再生能源就显得尤为重要。从世界范围看，可再生能源中发展最快的是风力发电和光伏发电。1980年到2000年，世界风电装机容量从10MW猛增到17710MW。而中国的风电在近几年也均以近翻番的速度增长。截止2008年底，中国的累计装机容量已经达到12121MW。如此迅猛发展的风电行业，加上其本身所具有的发电不稳定、不可控的特点，必然需要更加稳定，迅速，可靠的无功补偿装置接入电网，磁可控变压器正是在这一背景下提出的。
磁可控变压器的产生源于多年来对于磁可控电抗器的研究。随着磁可控电抗器的日益成熟和广泛使用，其低维护成本，低谐波含量的优势日益显露。从电机学的角度看，磁可控电抗器可以看成是二次侧开路的变压器，而在电网中，变压器的等值电路模型又往往是一个纯电抗器，所以，可以从理论上把二者结合起来，利用磁可控电抗器的原理，既调节了无功补偿量，又实现了功率传输。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种磁可控变压器。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种磁可控变压器，其特征在于，包括：
铁芯；
一次侧交流绕组，缠绕在铁芯上，作为变压器的输入侧；
二次侧交流绕组，缠绕在铁芯上，作为变压器的输出侧；
直流绕组，缠绕在铁芯上，作为变压器的控制侧，通过改变通入直流电流的大小，改变铁芯的饱和程度，进而改变无功补偿量。
所述的铁芯一次侧设有两个铁芯柱，该两个铁芯柱上半部分用于一次侧交流绕组缠绕，下半部分用于直流绕组缠绕。
所述的一次侧交流绕组，与电网连接，将一次侧电流引入变压器，在铁芯内形成一次侧交流磁通，在铁芯一次侧的两个铁芯柱上的一次侧交流绕组缠绕方向一致，从而保证的一次侧的交流磁通不会在铁芯一次侧的两个铁芯柱内形成环流。
在铁芯一次侧的两个铁芯柱的直流绕组缠绕方向相反，从而保证其在一次侧内部磁通闭合，利于改变变压器铁芯的饱和程度。
根据直流绕组中直流电流的大小和二次侧交流绕组的状态将变压器的工作状态分为以下三个状态：
(1)电抗器状态
在电抗器状态下，二次侧交流绕组开路，直流绕组中直流电流大小可任意改变，从而改变磁可控变压器的无功补偿量；
(2)变压器状态
在变压器状态下，直流绕组中直流电流大小为零，不再改变铁芯的饱和程度，这时磁可控变压器不能改变无功补偿量的大小，仅靠自身等效的电抗值对系统补偿无功，但在这种状态下可稳定无谐波地进行变压和功率传输；
(3)混成状态
在混成状态下，磁可控变压器的存在二次侧电流，即进行变压和功率传输，与此同时，通过改变直流绕组中直流电流的大小，改变铁芯的饱和程度，从而改变变 压器等效电抗的大小，以改变变压器的补偿量。
与现有技术相比，本发明具有通过改变变压器铁芯的饱和程度调节变压器在电网中的等效电抗，从而改变变压器的无功补偿量，既调节了无功补偿量，又实现了功率传输。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例
如图1所示，一种磁可控变压器，包括：
铁芯1；
一次侧交流绕组2，缠绕在铁芯1上，作为变压器的输入侧；
二次侧交流绕组3，缠绕在铁芯1上，作为变压器的输出侧；
直流绕组4，缠绕在铁芯1上，作为变压器的控制侧，通过改变通入直流电流的大小，改变铁芯的饱和程度，进而改变无功补偿量。
所述的铁芯1是由硅钢片堆叠而成，其一次侧设有两个铁芯柱，该两个铁芯柱上半部分用于一次侧交流绕组缠绕，下半部分用于直流绕组缠绕。铁芯柱直径大小由变压器的容量决定。
所述的一次侧交流绕组2，与电网连接，将一次侧电流引入变压器，在铁芯内形成一次侧交流磁通，在铁芯一次侧的两个铁芯柱上的一次侧交流绕组缠绕方向一致，从而保证的一次侧的交流磁通不会在铁芯一次侧的两个铁芯柱内形成环流。即对于一次侧交流绕组2来说，裂芯的存在对其磁路并无影响。根据变压器所接电压等级的不同以及所用绕组线圈的型号的不同，合理选择和计算线圈的型号和匝数。
所述的二次侧交流绕组3，与电网连接，为变压器的输出侧，使变压器的进行无功补偿的同时也能进行有功功率的传输。根据变压器所接电压等级的不同以及所用绕组线圈的型号的不同，合理选择和计算线圈的型号和匝数。
所述的直流绕组，根据电网的无功补偿的需要，通过控制回路改变通入直流电流的大小，从而改变铁芯的饱和程度，进而改变无功补偿量。在铁芯一次侧的两个 铁芯柱的直流绕组缠绕方向相反，从而保证其在一次侧内部磁通闭合，利于改变变压器铁芯的饱和程度。由于直流绕组并不接入较高的电压等级，其绕组的匝数和型号的选择只取决于无功补偿调节范围的大小。

Claims (3)

1.一种磁可控变压器，其特征在于，包括：
铁芯；
一次侧交流绕组，缠绕在铁芯上，作为变压器的输入侧；
二次侧交流绕组，缠绕在铁芯上，作为变压器的输出侧；
直流绕组，缠绕在铁芯上，作为变压器的控制侧，通过改变通入直流电流的大小，改变铁芯的饱和程度，进而改变无功补偿量；
所述的铁芯一次侧设有两个铁芯柱，该两个铁芯柱上半部分用于一次侧交流绕组缠绕，下半部分用于直流绕组缠绕；
根据直流绕组中直流电流的大小和二次侧交流绕组的状态将变压器的工作状态分为以下三个状态：
(1)电抗器状态
在电抗器状态下，二次侧交流绕组开路，直流绕组中直流电流大小可任意改变，从而改变磁可控变压器的无功补偿量；
(2)变压器状态
在变压器状态下，直流绕组中直流电流大小为零，不再改变铁芯的饱和程度，这时磁可控变压器不能改变无功补偿量的大小，仅靠自身等效的电抗值对系统补偿无功，但在这种状态下可稳定无谐波地进行变压和功率传输；
(3)混成状态
在混成状态下，磁可控变压器存在二次侧电流，即进行变压和功率传输，与此同时，通过改变直流绕组中直流电流的大小，改变铁芯的饱和程度，从而改变变压器等效电抗的大小，以改变变压器的补偿量。
2.根据权利要求1所述的一种磁可控变压器，其特征在于，所述的一次侧交流绕组，与电网连接，将一次侧电流引入变压器，在铁芯内形成一次侧交流磁通，在铁芯一次侧的两个铁芯柱上的一次侧交流绕组缠绕方向一致，从而保证一次侧的交流磁通不会在铁芯一次侧的两个铁芯柱内形成环流。
3.根据权利要求1所述的一种磁可控变压器，其特征在于，在铁芯一次侧的两个铁芯柱上的直流绕组缠绕方向相反，从而保证其在一次侧内部磁通闭合，利于改变变压器铁芯的饱和程度。
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