CN109755004A - 一种磁控电抗器及方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种磁控电抗器及方法，包括闭环铁芯，所述闭环铁芯具有两个铁芯柱，第一铁芯柱上设置有第一线圈和第三线圈，第二铁芯柱上设置有第二线圈和第四线圈，第一线圈、第二线圈的同名端连接第一端子，第一线圈的异名端连接第四线圈的同名端，第二线圈的异名端连接第三线圈的同名端，第三线圈、第四线圈的异名端连接第二端子，第一线圈与第二线圈的异名端并联有串联的IGBT模块与二极管；IGBT模块的控制端子分别连接控制电路；本公开不需要增加电阻，结构简单。

Description

一种磁控电抗器及方法

技术领域

本公开涉及一种磁控电抗器及方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

磁控电抗器(Magnetically Controllable Reactor，MCR)是一种电抗值可以连续调节的电抗器。磁控电抗器通过连续调节闭环铁芯上直流线圈中直流电流的大小，连续调节闭环铁芯的饱和程度，实现连续调节闭环铁芯上交流线圈(电抗线圈)电抗值的大小。磁控电抗器与电容器并联，连续调节磁控电抗器电抗值，可连续调节电力系统无功潮流，可应用于电力系统无功功率需要频繁调节的场合。

目前存在许多磁控电抗器，例如：CN201510224722.X，CN201610607354.1；但是这些磁控电抗器结构比较复杂。为此，CN201510103299.8提出了一种结构简单的磁控电抗器，但是CN201510103299.8提出的结构简单的磁控电抗器需要在回路中串联电阻，磁控电抗器运行中，电阻要消耗电能，不利节约电能。

发明内容

本公开为了解决上述问题，提出了一种磁控电抗器及方法，本公开不需要增加电阻，结构简单。

根据一些实施例，本公开采用如下技术方案：

一种磁控电抗器，包括闭环铁芯，所述闭环铁芯具有两个铁芯柱，第一铁芯柱上设置有第一线圈和第三线圈，第二铁芯柱上设置有第二线圈和第四线圈，第一线圈、第二线圈的同名端连接第一端子，第一线圈的异名端连接第四线圈的同名端，第二线圈的异名端连接第三线圈的同名端，第三线圈、第四线圈的异名端连接第二端子，第一线圈与第二线圈的异名端并联有串联的IGBT模块与二极管。

作为进一步的限定，所述第一线圈与第四线圈的匝数之和等于第二线圈和第三线圈的匝数之和。

作为进一步的限定，第一线圈与第三线圈所在铁芯柱有向上的直流磁通，第二线圈与第四线圈所在铁芯柱有向下的直流磁通。

作为进一步的限定，第一线圈的匝数与第四线圈的匝数之和等于A，则线第一线圈的匝数等于0.5A，第二线圈的匝数等于m×0.5A，m大于100。

作为更进一步的限定，m为600。

理论上，m越小，IGBT模块与二极管的两端电压越大。可提供的直流电流越大。磁控电抗器电抗值的调节范围越大。但是，相应的，IGBT模块与二极管的耐压要求越高。IGBT模块与二极管的成本越高。当处于0.6k时，有较好的性价比。

作为一种实施方式，所述IGBT模块由控制电路驱动。

作为进一步的限定，所述IGBT模块截至，流过二极管的电流都等于零。

作为进一步的限定，控制IGBT模块全导通时，第一线圈、第二线圈、第三线圈和第四线圈的直流电流达到最大设计值，磁控电抗器有最小电抗值。

基于上述控制系统的工作方法，控制IGBT模块导通量的大小，可控制第一线圈、第二线圈、第三线圈和第四线圈中直流电流的大小，实现控制磁控电抗器电抗值的连续调节，磁控电抗器电抗值在最大值与最小值之间连续调节。

与现有技术相比，本公开的有益效果为：

本公开磁控电抗器结构简单，磁控电抗器回路不需要串联电阻。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1表示一种磁控电抗器。

其中，1.端子I，2.端子II，3.闭环铁芯，4.IGBT模块，5.控制电路。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在本公开中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本公开各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本公开中任一部件或元件，不能理解为对本公开的限制。

本公开中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本公开中的具体含义，不能理解为对本公开的限制。

本实施例提供一种磁控电抗器，且结构如图1所示。包括端子I1，端子II2，磁控电抗器闭环铁芯3，还包括IGBT模块4和控制电路5。

在闭环铁芯3中间两根截面积相等的铁芯柱中，其中一根铁芯柱上有线圈L1、线圈L3；另一根铁芯柱上有线圈L2、线圈L4；线圈L1的匝数加线圈L4的匝数之和等于线圈L2的匝数加线圈L3的匝数之和；设线圈L1的匝数加线圈L4的匝数之和等于A，则线圈L1的匝数等于0.5A，线圈L2的匝数等于k×0.5A，其中：0.6k。线圈L1、线圈L2的同名端连接端子I1，线圈L1的异名端连接线圈L4的同名端，线圈L2的异名端连接线圈L3的同名端，线圈L3、线圈L4的异名端连接端子II2；IGBT模块4与二极管D1串联后，与线圈L1、线圈L2的异名端并联；IGBT模块4的控制端子分别连接控制电路5。

可以看出，如果线圈L1、线圈L2的匝数相等，等于0.5A；线圈L1的异名端与线圈L2的异名端之间的电压等于零。无论如何控制IGBT模块4，流过二极管D1的电流都等于零。

如果线圈L1与线圈L2的匝数不相等，例如：等于0.4A；线圈L1的异名端与线圈L2的异名端之间的电压等于交流电压10000V×(1-2×0.4)＝2000V。如果控制IGBT模块4截至，流过二极管D1的电流都等于零。如果控制IGBT模块4全导通,流过二极管D1的电流为直流电流，且等于比较大的I_max。控制IGBT模块4的导通状态，流过二极管D1的电流为直流电流可以在零与I_max之间连续变化。

流过二极管D1的直流电流注入线圈L1的异名端，线圈L1中的直流电流向上流动；流过二极管D1的直流电流注入线圈L4的同名端，线圈L4中的直流电流向下流动；流入二极管D1的直流电流从线圈L2的异名端吸取，线圈L2中的直流电流向下流动；流入二极管D1的直流电流从线圈L3的同名端吸取，线圈L3中的直流电流向上流动。

线圈L1与线圈L3所在铁芯柱有向上的直流磁通，线圈L2与线圈L4所在铁芯柱有向下的直流磁通；铁芯柱中的直流磁通越大，磁控电抗器的的交流无功电流就越大。

设一种磁控电抗器额定电压为U1。一种磁控电抗器接入额定电压为U1的电力系统，当控制电路5控制IGBT模块4全截止时，线圈L1、线圈L2、线圈L3、线圈L4流过的是很小的励磁电流。磁控电抗器有最大电抗值Zmax。

当控制电路4控制IGBT模块4全导通时，线圈L1、线圈L2、线圈L3、线圈L4的直流电流达到最大设计值。磁控电抗器有最小电抗值Zmin。

控制电路5控制IGBT模块4导通量的大小，可控制线圈L1、线圈L2、线圈L3、线圈L4中直流电流的大小，实现控制磁控电抗器电抗值的大小。控制电路5连续控制IGBT模块4导通量的大小，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，实现磁控电抗器电抗值的连续调节，磁控电抗器电抗值在最大值与最小值之间连续调节、变化。

K越小，IGBT模块4与二极管D1串两端电压越大。可提供的直流电流越大。磁控电抗器电抗值的调节范围越大。但是，IGBT模块4与二极管D1的耐压要求越高。IGBT模块4与二极管D1的成本越高。经验表明：0.6k有比较好的性价比。

图1所示磁控电抗器结构简单，磁控电抗器回路不需要串联电阻。

上述磁控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。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种磁控电抗器，其特征是：包括闭环铁芯，所述闭环铁芯具有两个铁芯柱，第一铁芯柱上设置有第一线圈和第三线圈，第二铁芯柱上设置有第二线圈和第四线圈，第一线圈、第二线圈的同名端连接第一端子，第一线圈的异名端连接第四线圈的同名端，第二线圈的异名端连接第三线圈的同名端，第三线圈、第四线圈的异名端连接第二端子，第一线圈与第二线圈的异名端并联有串联的IGBT模块与二极管。

2.如权利要求1所述的一种磁控电抗器，其特征是：所述第一线圈与第四线圈的匝数之和等于第二线圈和第三线圈的匝数之和。

3.如权利要求1所述的一种磁控电抗器，其特征是：第一线圈与第三线圈所在铁芯柱有向上的直流磁通，第二线圈与第四线圈所在铁芯柱有向下的直流磁通。

4.如权利要求1所述的一种磁控电抗器，其特征是：第一线圈的匝数与第四线圈的匝数之和等于A，则线第一线圈的匝数等于0.5A，第二线圈的匝数等于m×0.5A，m大于100。

5.如权利要求4所述的一种磁控电抗器，其特征是：m为600。

6.如权利要求1所述的一种磁控电抗器，其特征是：所述IGBT由控制电路驱动。

7.如权利要求1或6所述的一种磁控电抗器，其特征是：所述IGBT模块截至，流过二极管的电流都等于零，磁控电抗器有最大电抗值。

8.如权利要求6所述的一种磁控电抗器，其特征是：所述控制电路控制IGBT模块全导通时，第一线圈、第二线圈、第三线圈和第四线圈的直流电流达到最大设计值，磁控电抗器有最小电抗值。

9.基于如权利要求1-8中任一项所述的一种磁控电抗器的工作方法，其特征是：控制IGBT模块导通量的大小，控制第一线圈、第二线圈、第三线圈和第四线圈中直流电流的大小，实现控制磁控电抗器电抗值的连续调节，磁控电抗器电抗值在最大值与最小值之间连续调节。

10.如权利要求9所述的工作方法，其特征是：控制IGBT模块截至，流过二极管的电流都等于零，磁控电抗器有最大电抗值；

控制IGBT模块全导通时，第一线圈、第二线圈、第三线圈和第四线圈的直流电流达到最大设计值，磁控电抗器有最小电抗值。