CN104505237A - 一种基于正交磁化原理的可调电抗器 - Google Patents

一种基于正交磁化原理的可调电抗器 Download PDF

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林克曼
李念
万秋兰
林明耀
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Abstract

本发明公开了一种正交磁化可调电抗器，所述电抗器主体结构包括交流工作铁心、正交铁心、交流工作绕组和直流激磁绕组。所述交流工作铁心为空心圆柱状铁心，由硅钢片卷绕而成。正交铁心为开口铁心，空心圆柱铁心嵌放于正交铁心开口处，铁心上下端与铁心开口处紧密相连。交流工作绕组绕于交流工作铁心上并外接电网，直流激磁绕组绕于正交铁心上并接至外接直流偏磁电源。本发明的正交磁化可调电抗器结构简单，造价低廉，电抗值线性，并能在很大范围内平滑调节。

Description

一种基于正交磁化原理的可调电抗器
技术领域
本发明涉及的是一种基于正交磁化原理的可调电抗器，具体涉及一种电网无功补偿连续可调电抗器。
背景技术
在高压和超高压电网中，无功补偿的目的是支撑电网枢纽点电压，提高电网的稳定性，增大线路输电能力并减小线损，抑制电网的功率振荡及工频过电压，调压以及优化无功潮流等。无功平衡是电网安全、稳定、经济运行的重要保证，对于超高压长距离输电网尤其如此。研究证明，可调电抗器的容量不仅可以随传输功率的大小而变化，平滑的调节系统的无功功率，实现柔性输电，还可以抑制工频和操作过电压，降低线路损耗，从而可大大提高系统的稳定性和安全性，因此可调电抗器对于提高电力系统运行性能有显著作用。
常见的可调电抗器有调匝式可调电抗器、调气隙尺寸式可调电抗器、可控硅控制电抗器和饱和电抗器。而应用最为广泛的可调电抗器有两类：可控硅控制电抗器中的晶闸管控制电抗器、饱和电抗器中的磁阀式电抗器。晶闸管控制电抗器近年来由于功率电子的快速发展而得到广泛应用，晶闸管控制电抗器虽然反应速度快，技术较成熟，但是造价高、维护困难、谐波污染较严重，大规模的应用仍受到诸多限制；磁阀式可调电抗器由外部铁心柱、分裂铁心柱、绕组、可控硅及触发装置组成，每相有四个绕组，绕于双铁心柱上，每个铁心柱的两线圈分别与同相的另一铁心柱的线圈交叉连接，每柱铁心有一段小截面段，起到磁阀的作用，磁阀处可以设计的接近极限饱和，因此电抗器线性度较好，电抗器谐波很小，在不采取其它任何措施的情况下，三相对称三角形连接的磁阀式可调电抗器可完全满足电网对谐波要求。磁阀式可调电抗器直流控制电源由交流工作绕组自耦变压后由可控硅整流获得，交直流绕组存在电气连接，因此接线较复杂。同时由于磁阀式可调电抗器额定工作状态为极限饱和，此时容量已达到极限值，故其过负荷能力较差。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种正交磁化可调电抗器，在降低可调电抗器成本和结构复杂性的的同时，电抗器还要有较大的线性调整范围。
技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种基于正交磁化原理的可调电抗器，包括交流工作铁心1、正交铁心2、直流激磁绕组4和交流工作绕组3；所述交流工作绕组3绕于交流工作铁心1的一侧；所述正交铁心2的一侧设置有开口，所述交流工作铁心1的另一侧嵌放在正交铁心2的开口处；所述直流激磁绕组4绕于正交铁心2的另一侧；所述交流工作铁心1由电工硅钢片卷绕成空心圆柱体；所述正交铁心2由电工硅钢片叠压而成；所述正交铁心2为空心方体或U型体。
进一步的，交流工作绕组3接于电网，直流偏磁绕组4外接直流电源。
有益效果：本发明提供的基于正交磁化原理的可调电抗器：
(1)本发明的正交磁化可调电抗器，交流工作铁心由电工硅钢片卷绕成空心圆柱体；正交铁心由电工硅钢片叠压而成；铁心结构简单，易于加工。
(2)交流工作绕组和直流偏磁绕组分别绕于交流工作铁心和正交铁心上，两者无电气连接，避免了电网侧高电压大电流对控制回路的影响，提高了电抗器的可靠性。
(3)采用单独的直流电源给电抗器直流激磁绕组供电，因此接线简单。电抗器的电抗仅与直流激磁绕组有关，控制相对简单。
(4)交流工作绕组和直流偏磁绕组产生的磁通互相正交，无磁耦合作用，两绕组之间无能量的交换，提高了电抗器的响应速度。
(5)交流工作铁心由电工硅钢片卷绕成空心圆柱体相比叠片而成的铁心，其结构简单、漏感小；相同电感的电抗器，其卷绕式铁心的体积可以做的更小，效率高。
附图说明
图1为正交磁化可调电抗器实施方式一的结构示意图；
图2为正交磁化可调电抗器实施方式二的结构示意图；
图3为交流工作铁心由电工硅钢片卷绕成空心圆柱体示意图；
图4为正交铁心为空心方体或U型体结构示意图；
附图标记说明：交流工作铁心1、正交铁心2、交流工作绕组3、直流激磁绕组4、空心方体开口5、空心方体侧柱6、空心方体端部7、U型体正交铁心8。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
实施例一：
如图1所示的一种基于正交磁化原理的可调电抗器：包括交流工作铁心1、正交铁心2、交流工作绕组3和直流激磁绕组4；交流工作绕组3绕于交流工作铁心1的 一侧；所述正交铁心2的一侧设置有开口，所述交流工作铁心1的另一侧嵌放在正交铁心2的开口处；所述直流激磁绕组4绕于正交铁心2的另一侧。图3为交流工作铁心1示意图，交流工作铁心1由电工硅钢片卷绕成空心圆柱体；卷绕成空心圆柱体相比叠片而成的铁心，其结构简单、漏感小；相同电感的电抗器，其卷绕式铁心的体积可以做的更小，效率高。所述正交铁心2由电工硅钢片叠压而成。图4为空心方体示意图，正交铁心2为空心方体。交流工作绕组3接于电网，直流偏磁绕组4外接直流电源。
交流工作绕组3绕于交流工作铁心1上，产生的交流工作磁通沿着交流工作铁心1卷绕方向。直流激磁绕组4产生的直流激磁磁通由空心方体端部7流入交流工作铁心1，直流激磁磁通沿交流工作铁心1中心轴的纵向流通。交流工作磁通与直流偏磁磁通互相正交，交直流绕组互不影响。由于电抗器的正交结构，交流工作磁通不会通过正交铁心时，直流偏磁绕组中不会感应出交流电压，降低了对直流电源的影响。直流偏磁磁通仅仅起到偏磁作用，用于调节交流工作绕组3的电抗值，即交流工作铁心1轴向饱和程度由直流偏磁电流决定，通过控制直流偏磁电流大小可快速调节交流工作铁心轴向的饱和程度，从而快速调节电抗器的电抗值。
图2为正交磁化可调电抗器实施方式二结构示意图，如图2所示，交流工作铁心1仍为空心圆柱状卷绕铁心，正交铁心2为U型体铁心，交流工作铁心1嵌放在正交铁心2的端部，使其两铁心紧密相连，保证直流偏磁磁通的流通。其余部件放置与实施例一一致。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种基于正交磁化原理的可调电抗器，其特征在于：包括交流工作铁心(1)、正交铁心(2)、直流激磁绕组(4)和交流工作绕组(3)；所述交流工作绕组(3)绕于交流工作铁心(1)的一侧；所述正交铁心(2)的一侧设置有开口，所述交流工作铁心(1)的另一侧嵌放在正交铁心(2)的开口处；所述直流激磁绕组(4)绕于正交铁心(2)的另一侧；所述交流工作铁心(1)由电工硅钢片卷绕成空心圆柱体；所述正交铁心(2)由电工硅钢片叠压而成；所述正交铁心(2)为空心方体或U型体。
2.根据权利要求1所述的一种基于正交磁化原理的可调电抗器，其特征在于：交流工作绕组(3)接于电网，直流偏磁绕组(4)外接直流电源。
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