CN104465056A - 一种可控电阻的直流饱和电抗器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可控电阻的直流饱和电抗器。所述直流饱和电抗器采用闭环铁芯，闭环铁芯至少有两根截面积相等、均有直流线圈和交流线圈的铁芯柱；至少有两个直流线圈分别连接各自的正向整流二极管与反向整流二极管；交流线圈之间或各交流线圈与中性点间的交流回路中连接至少一个可控电阻，可控电阻由控制电路控制；控制电路控制可控电阻电阻值的大小，通过连续调节各个可控电阻的电阻值的大小，控制各个与整流二极管连接的直流线圈中直流电流的大小，实现控制直流饱和电抗器电抗值的大小。

Description

一种可控电阻的直流饱和电抗器

技术领域

本发明涉及电力系统送变电技术领域，特别涉及一种可控电阻的直流饱和电抗器。

背景技术

电抗器在电力系统中的应用非常广泛。串联电抗器可限制短路电流；并联电抗器可限制过电压；电抗器与电容联合可构成滤波电路。在一些应用领域，电抗器的电抗值是固定不变的；在一些应用领域，电抗器的电抗值应随着电力系统运行方式的变化而不断调节。电抗值可以连续调节的可控饱和电抗器(简称为：饱和电抗器)是重要研究课题。

饱和电抗器是利用饱和电抗器闭环铁芯的饱和特性来改变电抗器的电抗值。已经有许多饱和电抗器被提出来，中国水利水电出版社2008年出版蔡宣三，高越农著《可控饱和电抗器原理、设计与应用》一书对饱和电抗器作了总结。现有的直流饱和电抗器反应速度慢。专利CN201410353026.4提出一种改进的直流饱和电抗器，可提高反应速度。但控制电路复杂。

发明内容

本发明的目的就是为解决上述问题，提供一种控制结构简单的可控电阻的直流饱和电抗器。

为实现上述目的，本发明采用如下方法：

本发明的有益效果是：串联在直流线圈回路的两只可控晶闸管改为不需要控制的二极管，晶闸管改为与电阻并联；晶闸管触发角变化过程，直流线圈电流的变化平滑，产生的谐波小；晶闸管受到的冲击小，产生的干扰小。控制结构更简单、可靠。

附图说明

图1表示第一种可控电阻的直流饱和电抗器。

图2表示一种可控电阻。

图3表示第二种可控电阻的直流饱和电抗器。

图4表示第三种可控电阻的直流饱和电抗器。

其中，21.直流饱和电抗器端子I，22.直流饱和电抗器端子II，23.直流饱和电抗器铁芯，24.控制电路I，25.控制电路II，26.控制电路III。

具体实施方式

实施例1：

下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明。

第一种可控电阻的直流饱和电抗器的结构与连接方式如图1所示。包括直流饱和电抗器I，可控电阻M1，控制电路I24。直流饱和电抗器I包括直流饱和电抗器端子I21，直流饱和电抗器端子II22，直流饱和电抗器闭环铁芯23，控制电路I24。直流饱和电抗器闭环铁芯23至少有两根铁芯柱；有两根截面积相等、均有直流线圈和交流线圈的铁芯柱，这两根铁芯柱各自至少有能形成一条不经过对方铁芯柱的磁通闭环。其中一根铁芯柱上有交流线圈L5和直流线圈L6，另一根铁芯柱上有交流线圈端子L7和直流线圈L8；交流线圈L5与交流线圈L7的匝数相等，直流线圈L6与直流线圈L8的匝数相等；交流线圈L5与直流线圈L6的匝数相等，或不相等。多数应用，建议：交流线圈L5与直流线圈L6的匝数相等，交流线圈L5是直流饱和电抗器II同等额定电压等级变压器的一次线圈匝数的1/2。

闭环铁芯23可以是相互没有通路的两个闭环铁芯，例如1：两个口字形铁芯。也可以是一体的，相互有通路的闭环铁芯；例如2：三根铁芯柱，铁芯柱两端有磁轭连通三根铁芯柱，任何两根铁芯柱都能够相互构成磁通闭环，但至少有两根能各自形成不经过对方铁芯柱的闭环。例如3：四根铁芯柱，铁芯柱两端有磁轭连通四根铁芯柱，任何两根铁芯柱都能够相互构成磁通闭环，但至少有两根能各自形成不经过对方铁芯柱的闭环，如图1所示。

交流线圈L5同名端与直流线圈L8同名端连接在一起后，连接端子I21；交流线圈L7异名端与直流线圈L6异名端连接在一起后，连接端子II22。交流线圈L5异名端串联可控电阻M1，然后连接交流线圈L7同名端，交流线圈L5异名端经正向整流二极管D3连接直流线圈L6同名端，交流线圈L7同名端经正向整流二极管D4连接直流线圈L8异名端；

一种可控电阻如图2所示。电阻R7的两端作为可控电阻的两端，晶闸管D7、晶闸管D8反向并联后，与电阻R7并联；压敏电阻R8与电阻R7并联。晶闸管D7、晶闸管D8的触发端连接控制电路II25，控制电路II25有导线与外部连接，控制电路II25接受外部控制电路I24的控制。控制电路II25触发晶闸管D7、晶闸管D8全导通时，可控电阻很小，接近等于零。控制电路II25触发晶闸管D7、晶闸管D8全截止时，可控电阻阻值最大，等于电阻R7阻值。控制电路II25连续调节晶闸管D7、晶闸管D8触发角时，可控电阻可在零与电阻R7的电阻值之间连续变化。通过控制电路II25，晶闸管D7、晶闸管D8的触发角接受外部控制电路控制。压敏电阻R8的作用是保护晶闸管D7、晶闸管D8，不被过电压脉冲损坏。

设一种可控电阻的直流饱和电抗器额定电压为U1，一种可控电阻的直流饱和电抗器接入额定电压为U1的系统。当控制电路I24控制晶闸管D7和晶闸管D8全导通时，可控电阻很小，接近等于零。直流线圈L6和直流线圈L8中的直流电流接近等于零。直流饱和电抗器I的电抗值为最大值。直流饱和电抗器I有最大值Zmax。

当控制电路I24控制晶闸管D7和晶闸管D8全截止时，可控电阻阻值最大，等于电阻R7阻值。流过直流线圈L6与直流线圈L8的直流电流达到最大设计值。直流饱和电抗器I的电抗值为最小值。直流饱和电抗器I有最大值Zmin。

控制电路I24控制晶闸管D7和晶闸管D8触发角的大小，可控制直流线圈L6和直流线圈L8中直流电流的大小，实现控制直流饱和电抗器I电抗值的大小。控制电路I24连续控制晶闸管D7和晶闸管D8触发角的大小，可连续控制直流线圈L6和直流线圈L8中直流电流的大小，实现直流饱和电抗器I电抗值的连续调节，直流饱和电抗器I电抗值在最大值与最小值之间调节、变化。

串联在直流线圈回路的两只可控晶闸管改为不需要控制的二极管，晶闸管改为与电阻并联；晶闸管触发角变化过程，直流线圈电流的变化平滑，产生的谐波小；晶闸管受到的冲击小，产生的干扰小。控制结构更简单、可靠。

实施例2：

下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明。

第二种可控电阻的直流饱和电抗器的结构与连接方式如图3所示。包括直流饱和电抗器II，可控电阻M3，可控电阻M4，控制电路III26。直流饱和电抗器II包括直流饱和电抗器端子I21，直流饱和电抗器端子II22，直流饱和电抗器闭环铁芯23，控制电路III26。直流饱和电抗器闭环铁芯23至少有两根铁芯柱；有两根截面积相等、均有直流线圈和交流线圈的铁芯柱，这两根铁芯柱各自至少有能形成一条不经过对方铁芯柱的磁通闭环。其中一根铁芯柱上有交流线圈L9和直流线圈L10，另一根铁芯柱上有交流线圈端子L11和直流线圈L12；交流线圈L9与交流线圈L11的匝数相等，直流线圈L10与直流线圈L12的匝数相等；交流线圈L9与直流线圈L10的匝数相等，或不相等。多数应用，建议：交流线圈L9与直流线圈L10的匝数相等，交流线圈L9匝数与直流饱和电抗器II同等额定电压等级的变压器一次线圈的匝数相同。

交流线圈L9同名端，直流线圈L10同名端，交流线圈L11同名端，直流线圈L12同名端连接端子I21。交流线圈L9剩余端子经可控电阻M3连接端子II22，交流线圈L11剩余端子经可控电阻M4连接端子II22，直流线圈L10剩余端子经正向整流二极管D5连接端子II22，直流线圈L12剩余端子经反向整流二极管D6连接端子II22。可控电阻M3与可控电阻M4的控制端子连接控制电路III26。

当控制电路III26控制可控电阻M3与可控电阻M4的电阻值等于零时，直流线圈L10和直流线圈L12中的直流电流接近等于零。直流饱和电抗器II的电抗值为最大值。

当控制电路III26控制可控电阻M3与可控电阻M4的电阻值等于最大阻值时，流过直流线圈L10与直流线圈L12的直流电流达到最大设计值。直流饱和电抗器II的电抗值为最小值。

控制电路III26连续控制可控电阻M3与可控电阻M4的电阻值，可连续控制直流线圈L10和直流线圈L12中直流电流的大小，实现直流饱和电抗器II电抗值的连续调节，直流饱和电抗器II电抗值在最大值与最小值之间调节、变化。

实施例2与实施例1共性的部分，不再赘述。

实施例3：

第三种直流饱和电抗器的结构与连接方式如图4所示。包括直流饱和电抗器III，可控电阻M3，可控电阻M4，控制电路III26。直流饱和电抗器III包括直流饱和电抗器端子I21，直流饱和电抗器端子II22，直流饱和电抗器铁芯23，控制电路III26。直流饱和电抗器闭环铁芯23至少有两根铁芯柱；有两根截面积相等、均有直流线圈和交流线圈的铁芯柱，这两根铁芯柱各自至少有能形成一条不经过对方铁芯柱的磁通闭环。其中一根铁芯柱上有交流线圈L9(1)，交流线圈L9(2)和直流线圈L10；另一根铁芯柱上有交流线圈L11(1)，交流线圈L11(2)和直流线圈L12；交流线圈L9(1)，交流线圈L9(2)，交流线圈L11(1)，交流线圈L11(2)的匝数相等，直流线圈L10与直流线圈L12的匝数相等。多数应用，建议：交流线圈L9(1)的匝数是直流饱和电抗器II同等额定电压等级的变压器一次线圈的匝数的1/2，直流线圈L10的匝数与直流饱和电抗器III同等额定电压等级的变压器一次线圈的匝数相同。

交流线圈L9(1)同名端，直流线圈L10同名端，交流线圈L11(1)同名端，直流线圈L12同名端连接端子I21；交流线圈L9(1)异名端连接交流线圈L11(2)同名端，交流线圈L11(1)异名端连接交流线圈L9(2)同名端；交流线圈L9(2)剩余端子经可控电阻M3连接端子II22，交流线圈L11剩余端子经可控电阻M4连接端子II22，直流线圈L10剩余端子经正向整流二极管D5连接端子II22，直流线圈L12剩余端子经反向整流二极管D6连接端子II22。可控电阻M3与可控电阻M4的控制端子连接控制电路III26。

当控制电路III26控制可控电阻M3与可控电阻M4的电阻值等于零时，直流线圈L10和直流线圈L12中的直流电流等于零。直流饱和电抗器III交的电抗值为最大值。

当控制电路III26控制可控电阻M3与可控电阻M4的电阻值等于最大阻值时，流过直流线圈L10与直流线圈L12的直流电流达到最大设计值。直流饱和电抗器III的电抗值为最小值。

控制电路III26连续控制可控电阻M3与可控电阻M4的电阻值，可连续控制直流线圈L10和直流线圈L12中直流电流的大小，实现直流饱和电抗器III电抗值的连续调节，直流饱和电抗器III电抗值在最大值与最小值之间调节、变化。

本发明的一种可控电阻的直流饱和电抗器可用现有技术设计制造，完全可以实现。有广阔应用前景。

Claims (7)

1.一种可控电阻的直流饱和电抗器，其特征是，它包括直流饱和电抗器；所述直流饱和电抗器采用闭环铁芯，所述闭环铁芯至少有两根截面积相等、均有直流线圈和交流线圈的铁芯柱，铁芯柱各自至少有能形成一条不经过对方铁芯柱的磁通闭环；

不同铁芯柱的一组直流线圈和交流线圈的同名端相连，另一组直流线圈和交流线圈的异名端相连；

一个铁芯柱上的直流线圈与交流线圈间则串接正向整流二极管，另一个铁芯柱上的直流线圈与交流线圈间串接反向整流二极管；

不同铁芯柱的交流线圈正向串联，交流线圈之间的交流回路中连接至少一个可控电阻，可控电阻由控制电路控制；

控制电路控制可控电阻电阻值的大小，通过连续调节可控电阻的电阻值的大小，控制与整流二极管连接的直流线圈中直流电流的大小，实现控制直流饱和电抗器电抗值的大小。

2.一种可控电阻的直流饱和电抗器，其特征是，它包括直流饱和电抗器；所述直流饱和电抗器采用闭环铁芯，所述闭环铁芯至少有两根截面积相等、均有直流线圈和交流线圈的铁芯柱，铁芯柱各自至少有能形成一条不经过对方铁芯柱的磁通闭环；

各铁芯柱的直流线圈和交流线圈同名端连接在一起；

各铁芯柱的直流线圈异名端一个经正向整流二极管，另一个经反向整流二极管，各铁芯柱的交流线圈异名端则与各自的可控电阻相互连接；

可控电阻则与控制电路连接，控制电路控制可控电阻电阻值的大小，通过连续调节可控电阻的电阻值的大小，控制与整流二极管连接的直流线圈中直流电流的大小，实现控制直流饱和电抗器电抗值的大小。

3.一种可控电阻的直流饱和电抗器，其特征是，它包括直流饱和电抗器；所述直流饱和电抗器采用闭环铁芯，所述闭环铁芯至少有两根截面积相等的铁芯柱，铁芯柱各自至少有能形成一条不经过对方铁芯柱的磁通闭环；

每个铁芯柱上设有两个交流线圈和一个直流线圈；

各铁芯柱的第一交流线圈同名端与直流线圈同名端连接在一起；

一个铁芯柱的第一交流线圈异名端与另一铁芯柱的第二交流线圈同名端连接；

各第二交流线圈异名端经过各自的可控电阻，各直流线圈异名端则经分别经过各自的同向整流二极管或反向整流二极管连接在一起；

各可控电阻与控制电路连接，控制电路控制可控电阻电阻值的大小，通过连续调节可控电阻的电阻值的大小，控制与整流二极管连接的直流线圈中直流电流的大小，实现控制直流饱和电抗器电抗值的大小。

4.如权利要求1或2或3所述的可控电阻的直流饱和电抗器，其特征是，所述可控电阻包含电阻R7，电阻R7的两端作为可控电阻的两端，晶闸管D7、晶闸管D8反向并联后，与电阻R7并联；压敏电阻R8与电阻R7并联；晶闸管D7、晶闸管D8的触发端连接控制器，控制器与控制电路连接，从而控制可控电阻进行阻值连续调节变化。

5.如权利要求1或2或3所述的可控电阻的直流饱和电抗器，其特征是，所述各直流线圈的匝数相同；各交流线圈的匝数相同。

6.如权利要求1或2或3所述的可控电阻的直流饱和电抗器，其特征是，所述每个铁芯柱上的交流线圈和直流线圈匝数相等，其中交流线圈是直流饱和电抗器同等额度电压等级变压器的一次线圈匝数的1/2。

7.如权利要求4所述的可控电阻的直流饱和电抗器，其特征是，所述控制电路连续控制晶闸管D7和晶闸管D8触发角的大小，连续控制直流线圈中直流电流的大小，实现直流饱和电抗器电抗值的连续调节，直流饱和电抗器的电抗值在最大值与最小值之间调节、变化。