CN104658746A - 一种电阻形成偏压的饱和电抗器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电阻形成偏压的饱和电抗器。包括闭环铁芯，闭环铁芯两根铁芯柱分别有至少两个线圈；各线圈匝数相同；两铁芯柱各有一个线圈的同名端连接端子I，两铁芯柱各有另一个线圈的异名端连接端子II；一铁芯柱两线圈剩余端子间正向串接一晶闸管，另一铁芯柱两线圈剩余端子间反向串接另一晶闸管，各晶闸管的控制端均与控制电路连接；两晶闸管正极之间串联一对电阻；两晶闸管负极之间串联另一对电阻；四只电阻的阻值相等；两对电阻之间节点连接二极管；控制电路控制各晶闸管触发角的大小，实现连续调节饱和电抗器电抗值的大小。

Description

一种电阻形成偏压的饱和电抗器

技术领域

本发明涉及电力系统送变电技术领域，特别涉及一种电阻形成偏压的饱和电抗器。

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(也称为：饱和电抗器，磁控电抗器)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。但现有的饱和电抗器线圈需要抽头，制造工艺复杂。抽头位置对饱和电抗器特性影响大，抽头位置确定后不能改变，不能实现饱和电抗器的优化设计。

发明内容

本发明的目的就是为解决上述问题，提供一种线圈没有抽头、利用电阻提供偏压的饱和电抗器。

为实现上述目的，本发明采用如下方式：

一种电阻形成偏压的饱和电抗器，它为单相的，包括饱和电抗器闭环铁芯，饱和电抗器闭环铁芯至少有两根截面积相等的铁芯柱，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；这两根铁芯柱分别都有两个线圈；所述各线圈匝数相同；

两铁芯柱中第一级线圈的同名端连接端子I，两铁芯柱中第二级线圈的异名端连接端子II；

其中一铁芯柱上两级线圈剩余端子间分别串接一个正向晶闸管，另一铁芯柱上两级线圈剩余端子间反向串接另一晶闸管，所述各晶闸管的控制端均与控制电路连接；

两晶闸管正极之间串联电阻值相同的一对电阻；两晶闸管负极之间串联电阻值相同的另一对电阻；四只电阻的阻值相等；

控制电路控制各晶闸管触发角的大小，实现连续调节饱和电抗器电抗值的大小。

所述串联于两晶闸管正极间与负极间的两对电阻的节点间连接二极管。

控制电路控制两晶闸管全截止时，两晶闸管不工作，各线圈中的直流电流等于零，饱和电抗器有最大值Zmax；

控制电路控制各晶闸管全导通时，流过各线圈的直流电流达到最大设计值，饱和电抗器有最小值Zmin；

控制电路控制各晶闸管整流量的大小，从而控制各线圈中直流电流的大小，实现控制快速饱和电抗器电抗值的大小；

控制电路连续控制各晶闸管整流量的大小，从而连续控制各线圈中直流电流的大小，实现饱和电抗器电抗值的连续调节，饱和电抗器电抗值在最大值与最小值之间调节、变化。

所述各电阻皆大于零，小于100欧姆。

所述闭环铁芯是一体的。

所述闭环铁芯采用磁阀结构。

所述两晶闸管两端并联压敏电阻或稳压二极管。

所述两晶闸管两端并联电阻与电容串联的阻尼电路。

一种电阻形成偏压的饱和电抗器，它采用前述的单相电阻形成偏压的饱和电抗器构成三相饱和电抗器。

本发明的有益效果是：饱和电抗器线圈不需要抽头，制造工艺简单。利用电阻形成偏压作为饱和电抗器直流电流的交流电源，结构简单；且可减小饱和电抗器暂态时间；便于饱和电抗器特性的优化设计。

附图说明

图1表示第一种电阻形成偏压的饱和电抗器。

其中，1.饱和电抗器端子I，2.饱和电抗器端子II，3.饱和电抗器铁芯，4.控制电路。

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。

一种电阻形成偏压的饱和电抗器的结构与连接方式如图1所示。包括饱和电抗器端子I 1，饱和电抗器端子II2，饱和电抗器闭环铁芯3，控制电路4。饱和电抗器闭环铁芯3至少有两根截面积相等、均有至少两个线圈的铁芯柱；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线圈L1和线圈L2，另一根铁芯柱上有线圈L3和线圈L4；线圈L1、线圈L2、线圈L3、线圈L4的匝数相等。

闭环铁芯3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。

线圈L1同名端与线圈L4同名端连接在一起后，连接端子I 1；线圈L2异名端与线圈L3异名端连接在一起后，连接端子II2。线圈L1异名端依次串联电阻R1，电阻R2，然后连接线圈L3同名端；线圈L4异名端依次串联电阻R3，电阻R4，然后连接线圈L2同名端，电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4的电阻值相等。线圈L1异名端还经正向晶闸管D1连接线圈L2同名端，线圈L3同名端还经正向晶闸管D2连接线圈L4异名端；晶闸管D1和晶闸管D2的触发端子分别连接控制电路4，控制电路4控制晶闸管D1和晶闸管D2触发角的大小，实现连续调节晶闸管D1和晶闸管D2整流量的大小。

电阻R1与电阻R2之间节点还经正向二极管D3连接电阻R3与电阻R4之间节点。二极管D3称为续流二极管。续流二极管提高磁控饱和电抗器续流特性和磁控饱和电抗器铁芯对称度的平衡特性。续流二极管在一些应用场合，可以去除。续流二极管的作用是公共知识，不再赘述。

设一种电阻形成偏压的饱和电抗器额定电压为U1，一种电阻形成偏压的饱和电抗器接入额定电压为U1的系统。当控制电路4控制晶闸管D1和晶闸管D2全截止时，晶闸管D1和晶闸管D2整流电路不工作，线圈L1、线圈L2、线圈L3、线圈L4中的直流电流等于零。饱和电抗器有最大电抗值Zmax。

当控制电路4控制晶闸管D1和晶闸管D2全导通时，流过线圈L1、线圈L2、线圈L3、线圈L4的直流电流达到最大设计值。饱和电抗器有最小电抗值Zmin。

控制电路4控制晶闸管D1和晶闸管D2整流量的大小，可控制线圈L1、线圈L2、线圈L3、线圈L4中直流电流的大小，实现控制饱和电抗器电抗值的大小。控制电路4连续控制晶闸管D1和晶闸管D2整流量的大小，可连续控制线圈L1、线圈L2、线圈L3、线圈L4中直流电流的大小，实现饱和电抗器电抗值的连续调节，饱和电抗器电抗值在最大值与最小值之间调节、变化。

可以看出，令图1中的电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4的电阻值等于零，晶闸管D1和晶闸管D2两端电压等于零，不论控制电路4如何工作，整流电路都不会产生直流电流。可见，一种电阻形成偏压的饱和电抗器的电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4提供了产生直流电流的交流电压源。电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4必须大于零，一种电阻形成偏压的饱和电抗器才能工作。电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4的阻值越大，产生直流电流的交流电压源越大，晶闸管D1和晶闸管D2两端电压越大。为了限制晶闸管D1和晶闸管D2两端电压，降低晶闸管D1和晶闸管D2价格，电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4的阻值需要限制。实验表明，电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4的阻值小于100欧姆，较好。

电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4阻值小，饱和电抗器暂态时间长；电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4阻值大，饱和电抗器暂态时间短；电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4阻值的选取需综合平衡。

晶闸管D1与晶闸管D2两端可以并联压敏电阻(或稳压二极管)，晶闸管D1与晶闸管D2两端还可以并联电阻与电容串联的阻尼电路；以保护晶闸管D1与晶闸管D2。这是公共知识，不再赘述。实验表明，晶闸管D1与晶闸管D2两端并联压敏电阻(或稳压二极管)，能提高饱和电抗器的反应速度。

闭环铁芯3可以采用磁阀结构，以改善电流谐波特性。磁阀结构改善磁控饱和电抗器电流谐波特性是公共知识，不再赘述。

图1所示一种电阻形成偏压的饱和电抗器为单相饱和电抗器磁。可以把单相饱和电抗器推广到三相饱和电抗器。推广方法是公共知识，不再赘述。

利用电阻形成偏压作为饱和电抗器直流电流的交流电源，结构简单；且可减小饱和电抗器暂态时间；便于饱和电抗器特性的优化设计。

本发明的一种电阻形成偏压的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 (9)

1.一种电阻形成偏压的饱和电抗器，其特征是，它为单相的，包括饱和电抗器闭环铁芯，饱和电抗器闭环铁芯至少有两根截面积相等的铁芯柱，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；这两根铁芯柱分别都有两个线圈；所述各线圈匝数相同；

两铁芯柱中第一级线圈的同名端连接端子I，两铁芯柱中第二级线圈的异名端连接端子II；

其中一铁芯柱上两级线圈剩余端子间分别串接一个正向晶闸管，另一铁芯柱上两级线圈剩余端子间反向串接另一晶闸管，所述各晶闸管的控制端均与控制电路连接；

两晶闸管正极之间串联电阻值相同的一对电阻；两晶闸管负极之间串联电阻值相同的另一对电阻；四只电阻的阻值相等；

控制电路控制各晶闸管触发角的大小，实现连续调节饱和电抗器电抗值的大小。

2.如权利要求1所述的一种电阻形成偏压的饱和电抗器，其特征是，所述串联于两晶闸管正极间与负极间的两对电阻的节点间连接二极管。

3.如权利要求1所述的一种电阻形成偏压的饱和电抗器，其特征是，控制电路控制两晶闸管全截止时，两晶闸管不工作，各线圈中的直流电流等于零，饱和电抗器有最大值Zmax；

控制电路控制各晶闸管全导通时，流过各线圈的直流电流达到最大设计值，饱和电抗器有最小值Zmin；

控制电路控制各晶闸管整流量的大小，从而控制各线圈中直流电流的大小，实现控制快速饱和电抗器电抗值的大小；

控制电路连续控制各晶闸管整流量的大小，从而连续控制各线圈中直流电流的大小，实现饱和电抗器电抗值的连续调节，饱和电抗器电抗值在最大值与最小值之间调节、变化。

4.如权利要求1所述的一种电阻形成偏压的饱和电抗器，其特征是，所述各电阻皆大于零，小于100欧姆。

5.如权利要求1所述的一种电阻形成偏压的饱和电抗器，其特征是，所述闭环铁芯是一体的。

6.如权利要求1所述的一种电阻形成偏压的饱和电抗器，其特征是，所述闭环铁芯采用磁阀结构。

7.如权利要求1所述的一种电阻形成偏压的饱和电抗器，其特征是，所述两晶闸管两端并联压敏电阻或稳压二极管。

8.如权利要求1所述的一种电阻形成偏压的饱和电抗器，其特征是，所述两晶闸管两端并联电阻与电容串联的阻尼电路。

9.一种电阻形成偏压的饱和电抗器，其特征是，它采用权利要求1-8任一所述的单相电阻形成偏压的饱和电抗器构成三相饱和电抗器。