CN112005459A - 可无级调节的饱和电抗器 - Google Patents

可无级调节的饱和电抗器 Download PDF

Info

Publication number
CN112005459A
CN112005459A CN201880092238.8A CN201880092238A CN112005459A CN 112005459 A CN112005459 A CN 112005459A CN 201880092238 A CN201880092238 A CN 201880092238A CN 112005459 A CN112005459 A CN 112005459A
Authority
CN
China
Prior art keywords
voltage
power semiconductor
branch
winding
semiconductor switches
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201880092238.8A
Other languages
English (en)
Inventor
M.库斯特尔曼
T.曼特
A.布宁
M.施温德纳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of CN112005459A publication Critical patent/CN112005459A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/18—Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/24—Magnetic cores
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F29/00—Variable transformers or inductances not covered by group H01F21/00
    • H01F29/14—Variable transformers or inductances not covered by group H01F21/00 with variable magnetic bias
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F29/00—Variable transformers or inductances not covered by group H01F21/00
    • H01F29/14—Variable transformers or inductances not covered by group H01F21/00 with variable magnetic bias
    • H01F29/146—Constructional details
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/30—Reactive power compensation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Rectifiers (AREA)
  • Power Conversion In General (AREA)
  • Control Of Electrical Variables (AREA)

Abstract

本发明涉及一种用于具有至少一个相导体(16，18，19)的高压电网(17)中的无功功率补偿的设备(1)。为高压电网的每个相设置高压接头(8)。在此，每个高压接头(8)与包围第一芯区段(3)的第一高压绕组(5)和包围第二芯区段(4)的第二高压绕组(6)连接。芯区段(3、4)是闭合的磁路的一部分。每个高压绕组的低压端部可以与至少一个饱和开关分支(10、11)连接，饱和开关分支被设计用于使芯区段(3、4)饱和并且具有可控制的功率半导体开关(20，21，22，23)。此外，设置有用于控制功率半导体开关(20，21，22，23)的控制单元(26)。为了可以尽可能廉价地制造设备，每个饱和开关分支(10、11)具有至少一个双极的子模块(12)，子模块具有桥电路，桥电路具有功率半导体开关(20，21，22，23)和直流电压源(24)，从而根据对功率半导体开关(20，21，22，23)的控制，直流电压源(24)要么可以与至少一个高压绕组(5、6)串联连接，要么可以桥接。

Description

可无级调节的饱和电抗器
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的设备。
背景技术
这种设备由EP 3 168 708 A1已经已知。在那里公开了所谓的“全可变式并联电抗器”(Full Variable Shunt Reactor，FVSR)，其示出了“磁控式并联电抗器”(MagneticallyControlled Shunt Reactor，MCSR)的进一步改进。之前已知的设备具有两个相互并联连接的高压绕组，高压绕组分别包围闭合的铁芯的芯柱，并且在其高压端部上连接至高压电网的相导体。高压绕组的低压侧借助晶体管开关可以要么与适宜地极化的晶闸管换流器连接，要么直接与地接头连接。晶闸管换流器被设计用于在与其连接的高压绕组中产生直流电流。在此，调节直流电流，使得将被绕组包围的芯柱驱动到期望的饱和状态。在饱和状态中，芯材料例如具有非常小的磁导率，由此，绕组的磁阻增大，并且其电感减小。所提到的芯区段的饱和与极化有关，从而流过绕组的交流电流根据其极化基本上仅流过两个高压绕组中的一个。因此，正的交流电流例如流过第一高压绕组，而负的交流电流经由第二高压绕组向接地流动。如果仅通过一个高压绕组驱动电流，则相应另一绕组(其刚好没有被交流电流流过)可以以直流电流施加，以便使被其包围的芯柱以期望的程度饱和。
此外，磁控制的电抗器线圈由DE 20 2013 004 706 U1和DE 10 2012 110 969已知。
开头提到的设备具有以下缺点，即，该设备在其结构方面是耗费的，并且因此是昂贵的。因此例如需要RC元件，以便避免高压绕组的低压侧上的过电压。此外，除了晶闸管换流器以外还需要晶体管开关。
发明内容
因此，本发明所要解决的技术问题在于，提供一种开头提到的类型的设备，该设备在其结构中是简单的和因此廉价的。
本发明以如下方式解决该技术问题，即，每个饱和开关分支具有至少一个双极的子模块，子模块具有桥电路，桥电路具有功率半导体开关和直流电压源，从而根据功率半导体开关的控制，直流电压源可以要么与至少一个高压绕组串联连接，要么桥接。
根据本发明，饱和开关分支包括桥电路，饱和开关分支可以要么与两个高压绕组，要么与一个高压绕组连接。桥电路能够实现灵活地接通直流电压源，直流电压源提供芯区段的期望的饱和。为此，桥电路被设计为，使得直流电压源可以与相应的高压绕组串联连接，其中确保了直流电压源具有期望的极性。因此例如在交流电压的负的半波中，直流电压源与第一高压绕组串联连接，使得直流电压源驱动直流电流流过第一高压绕组，直流电流从直流电压源流到高压绕组。相反地在桥电路的第二开关位置中，直流电压源被桥接，从而交流电流可以从第一高压绕组向例如接地的电势点流动。
为此补充地要注意的是，在预设的时间点，仅饱和开关分支与高压绕组的连接是实际上有意义的。仅在一个或多个开关分支的桥接位置中，所有高压绕组在其低压侧相互连接。
在本发明的范围内，第二高压绕组可以要么连接至相同的直流电压源，要么连接至不同的直流电压源。适宜地，直流电压源被设计为相同的，然而在本发明的范围内也可以彼此不同。在本发明的范围内，直流电压源以相反的极性接通至第二高压绕组，从而饱和直流电流在串联电路中从第二高压绕组流至接地。这由此保证第二芯区段的相应极化的饱和。
在本发明的范围内，桥电路是由功率半导体开关和直流电压源构成的电路，该电路能够实现，在桥电路或换言之子模块的两个连接端子上要么产生在直流电压源上下降的电压，要么产生零电压，在零电压的情况下，直流电压源被桥接。因此，桥电路例如是半桥电路，或换言之实施为半桥。在本发明的有利的改进方案中，对于第一高压绕组和第二高压绕组需要相应自身的饱和开关分支，其中，配属于第一高压绕组的直流电压源、配属于第二高压绕组的直流电压源具有相反的极性。如果每个开关分支包括多个子模块和因此多个直流电压源，则多个直流电压源相对于相应配属的高压绕组具有相同的极性。半桥电路具有唯一的由两个功率半导体开关构成的串联电路分支，串联电路分支与直流电压源并联连接。子模块的一个连接端子与串联电路分支的功率半导体开关之间的电势点连接，并且另外的连接端子与直流电压源的极连接。
然而优选地，桥电路被构造为所谓的全桥电路或H电路，从而通过控制功率半导体开关可以不仅将在直流电压源上下降的电源电压，而且也将反向的电源电压提供到连接端子上。半桥电路和全桥电路都能够实现其直流电压源的桥接。
在本发明的范围内，尤其借助桥电路提供开头提到的设备的低成本的进一步改进。在本发明的范围内，用于限制电压的RC元件变得多余。此外，除了晶体管开关之外，不需要晶闸管换流器。在本发明的范围内，每个饱和开关分支包括至少一个具有桥电路的双极的子模块。每个电路分支可以在其背向相应的高压绕组的端部上与对于两个高压绕组来说共同的电势点连接。
根据有利的进一步改进，每个饱和开关分支可以在其背向配属的高压绕组的侧上与地接头连接。换言之，两个高压绕组可以与之连接的低电压侧的电势点是地接头。
有利地，每个子模块是全桥电路，全桥电路具有分别与直流电压源并联连接的第一串联电路分支和第二串联电路分支，其中，每个串联电路分支具有由功率半导体开关构成的串联电路，第一串联电路分支的功率半导体开关之间的电势点与子模块的第一连接端子连接，第二串联电路分支的功率半导体开关之间的电势点与子模块的第二连接端子连接。如已经进一步在上面实施的那样，在这种全桥电路中存在以下可能性，即，在两个连接端子上要么产生在直流电压源上下降的电源电压、零电压，要么产生反向的电源电压。因此在全桥中，原则上，单个饱和开关分支足够用于以期望的极化驱动饱和直流电流流过每个高压绕组。
在该进一步改进的范围内然而也可能的是，给每个高压绕组配属自身的单独的饱和开关分支，其中，两个饱和开关分支具有带有全桥电路的子模块。
在本发明的范围内，所有子模块优选被设计为相同的。
适宜地，每个功率半导体开关是所谓的具有反向并联连接的续流二极管的IGBT、所谓的GTO、晶体管开关等。在本发明的意义中，功率半导体开关是可控制的功率半导体。可控制的功率半导体例如是晶闸管、IGBT、GTO、晶体管开关等。续流二极管本身虽然是不可控的，但如果续流二极管与可控制的功率半导体(例如IGBT)反向并联连接，则续流二极管也应包含在术语“功率半导体开关”中。在该情况下，续流二极管仅用于保护同样包含在术语中的可控制的功率半导体免受过电压。优选地，在本发明的范围内使用可接通和可切断的功率半导体开关。功率半导体开关、例如晶闸管不属于此类，因为它们只能被触发，而不能通过控制信号转换到其阻断位置。然而，这种功率半导体开关对于本领域技术人员来说是众所周知的，从而在这一点上可以放弃更详细的解释。
有利地，每个饱和开关分支具有由至少两个子模块构成的串联电路。双极的子模块能够实现饱和开关分支的简单的可扩展性。每个功率半导体开关被限制为特定的最大可开关的电压。该电压例如在2至5kV之间。如果为了使芯区段饱和而需要更高的电压，则可以通过子模块的串联电路以简单的方式满足该要求。
有利地，每个直流电压源包括储能器。有利地，优选单极的电气储能器被考虑作为储能器。因此，例如电容器、超级电容器、超导线圈、蓄电池、超级电容等被考虑作为储能器。列举的或其他的电气储能器可以单独出现在子模块中或串联连接，其中，总体上术语“储能器”是指该串联电路。
适宜地，储能器与用于给储能器充电的充电单元连接。在本发明的范围内，可以任意地构造充电单元。然而重要的是，充电单元为储能器提供在运行时需要的电功率。
根据对此适宜的进一步改进，充电单元具有与交流电压源连接的整流器。在该情况下适宜地，储能器被构造为电容器。交流电压源例如是与高压电网无关的交流电压源。例如，交流电压源是低压范围内的常见的强电流连接线。与之不同地，交流电压源的电压水平处于中压的范围内、即1kV至52kV之间的范围内。此外，在本发明的范围内可能的是，从交流电压网或高压电网提取出为了充电所需的功率，根据本发明的设备用于为其提供无功功率补偿。
有利地，为每个高压绕组设置饱和开关分支。如已经进一步在上面实施的那样，在本发明的范围内，这种饱和开关分支具有至少一个双极的子模块，子模块适宜地具有全桥或半桥电路。
根据本发明的进一步改进，设置所谓的补偿绕组，其提供对交流电压的过滤，从而在连接的高压电网中没有出现更大的电网失真。根据有利的进一步改进，补偿绕组可以与储能器电感性地耦合。显然，用于给储能器供能的电感性耦合即使在没有补偿绕组的情况下也是可能的。
有利地，每个芯区段、每个高压绕组和每个饱和开关分支布置在容器(Kessel)中，容器填充有绝缘流体。有利地，容器处于地电势。与之不同地，芯区段和绕组布置在第一容器中，并且每个开关分支布置在单独的第二容器中，其中，每个容器填充有绝缘流体。在此，在容器中可以使用不同的绝缘流体、即绝缘液体和/或绝缘气体。适宜地，第一和第二容器(这两者都处于地电势)通过高压套管相互电连接。
本发明还涉及一种用于具有至少一个相导体的高压电网中的无功功率补偿的方法，相导体引导电网交流电压，其中，每个相导体经由高压接头与第一高压绕组以及与第一高压绕组并联连接的第二高压绕组连接，第一和第二高压绕组分别包围第一和第二芯区段，其中，每个高压绕组可以经由至少一个饱和开关分支与地接头连接，饱和开关分支具有至少一个子模块，子模块具有由直流电压源和功率半导体开关构成的桥电路，其中，在正的电网交流电压中，例如对功率半导体开关进行控制，使得负的直流电流流过第二高压绕组，并且在负的电网交流电压中，对功率半导体开关进行控制，使得正的直流电流流过第一高压绕组，其中，将直流电流调节为，使得产生由高压绕组包围的芯区段的期望的饱和。
根据本发明，可以借助桥电路(其是双极的子模块的一部分)使以下芯区段饱和，所述芯区段的绕组在交流电压的相应占主导地位的半周期中没有被交流电流流过或被不超过预设的阈值的交流电流流过。在此，对桥电路的控制能够以特别简单的方式实现期望的芯饱和。对晶体管开关和晶闸管阀的相协调的控制(其原则上可以导致相同的成功)是比较耗费的，从而根据本发明还提供了简单的和廉价的方法。
附图说明
本发明的另外的适宜的设计方案和优点是随后参考附图对本发明的实施例的描述的主题，其中，相同的附图标记表示相同作用的构件，并且其中图1以示意图示出了根据本发明的设备的实施例；
图2示出了根据图1的设备的饱和开关分支；
图3示出了根据本发明的设备的另外的实施例；
图4示出了用于根据本发明的设备的可能的充电单元；
图5以示意图示出了用于饱和开关分支的子模块；
图6示出了根据本发明的设备的另外的实施例，其具有用于两个饱和开关分支的充电单元；并且
图7示出了根据本发明的设备的另外的实施例。
具体实施方式
图1示出了一种根据本发明的设备1的实施例，该设备具有填充有绝缘流体的容器2。将矿物油以及酯液等考虑作为绝缘流体。与处于地电势的容器2相比，绝缘流体一方面为设备1的位于高压电势的构件提供了必要的耐压强度。此外，绝缘流体用于冷却在运行时产生热的部件。
在容器2内布置有芯，该芯由可磁化的材料、在此相互平面地贴靠的铁板组成，并且形成第一芯柱3和第二芯柱4作为芯区段。第一芯柱3被第一高压绕组5包围。第二芯柱4被第二高压绕组6包围。在附图中未示出的磁轭用于形成闭合的磁路或铁路，磁轭从第一芯柱3的上端部延伸到第二芯柱4的上端部以及从芯柱3的下端部延伸到芯柱4的下端部。此外设置了两个在附图中同样未示出的回流柱，回流柱没有被绕组包围并且在右侧和左侧平行于芯柱3或4地延伸。换言之，提供所谓的2/2芯。
第一高压绕组5和第二高压绕组6分别具有高压端部7，第一高压绕组5和第二高压绕组6利用高压端部与高压接头8连接。如果设备1布置在填充有绝缘流体的容器中，则高压接头8例如实施为套管。套管穿过容器壁，并且在其自由的、布置在容器的外部的端部上装备有露天接头。在附图中未示出的露天接头用于连接空气绝缘的导体。在其低压端部9上，第一高压绕组5和第二高压绕组6分别与饱和开关分支10或11连接，其中，每个饱和开关分支10、11具有双极的子模块12，子模块利用第一连接端子13与相应的高压绕组5或6连接，并且利用第二连接端子14与共同的电势点15连接。电势点15在所示的实施例中接地。换言之，高压绕组5和6相互并联连接或至少可相互并联连接。
经由高压接头8，高压绕组5和6与高压电网17的相导体16连接，其中，高压电网17具有两个另外的相导体18和19，两个另外的相导体分别又经由高压接头8与两个高压绕组和两个饱和开关分支连接。换言之，设备1针对高压电网17的每个相16、18、19具有相同的结构，其中在此为清楚起见仅示出了用于一个相导体16的结构。
在本发明的范围内重要的是，每个饱和开关分支10或11具有双极的子模块12，子模块具有由功率半导体开关20、21、22和23以及直流电压源24构成的桥电路，直流电压源优选单极地构造并且因此具有固定的正极和固定的负极。
在本发明的范围内，桥电路可以是半桥或全桥。在图1中，每个子模块具有带有四个功率半导体开关20、21、22、23的全桥。半桥仅包括两个功率半导体开关。为了适宜地对四个功率半导体开关20、21、22和23进行控制，设置有控制单元26，可以在输入侧为控制单元提供针对电压UACsoll、交流电流IACsoll和无功功率QACsoll的额定值。电流传感器27用于检测从相导体16流到高压绕组5和6的交流电流IAC，其中，电压传感器28检测在高压绕组5和6的高压侧下降的电压。电流传感器27和电压传感器28经由在附图中未示出的信号线路与控制单元26连接。在高压绕组5或6的低压侧9同样可看到传感器29和30，这些传感器同样经由信号线路与控制单元26连接并且检测在相应的子模块12与相应的高压绕组5或6之间流动的电流。
子模块12的功率半导体开关20、21、22和23可以由控制单元26通过适宜的通过虚线示出的控制信号从断开位置转换到接通位置，或相反地从接通位置转换到断开位置，在断开位置中流过功率半导体开关的电流中断，在接通位置中允许电流流过功率半导体开关。
设备1的运行方式是如下：如果由电压传感器28检测的电压是正的，则饱和开关电路10的功率半导体开关22和23闭合。在该情况下假定，事先已经通过从第一饱和开关分支的子模块12流到高压绕组5的直流电流使芯柱3饱和，从而对于交流电压的正的半波，高压绕组5的交变电阻小于高压绕组6的交变电阻。因此，几乎整个交流电流IAC都经由用I1表示的电流路径流向接地。因此在交流电压的正的半波中，功率半导体开关21和22闭合，从而饱和开关电路11的直流电压源24驱动直流电流，直流电流从高压绕组6流到接地15。因此，在相导体16中的交流电压的正的半波期间，可以以期望的方式使第二芯柱4饱和。
相反地，在负的半波期间(在其中，由传感器28测量的电压是负的)，交流电流IAC基本上流过第二高压绕组6，从而通过闭合第一饱和开关分支10的子模块12的功率半导体开关20和23并且断开功率半导体开关21和22来产生饱和直流电流，饱和直流电流从子模块12流到第一高压绕组5或反之，并且保证芯柱3的期望的饱和。
图2更准确地示出了第一和第二饱和开关电路10、11的子模块12的结构。可看到的是，相同地构建用于两个饱和开关分支10或11的子模块。此外可看到的是，功率半导体开关20、21、22、23包括所谓的IGBT 31，续流二极管32与IGBT反向并联连接。具有续流二极管的IGBT的结构原则上是已知的，从而在该情况下无需更详细地讨论它们的作用方式。重要的是，续流二极管22用于保护IGBT免受反向方向的过电压。在此，IGBT 31和二极管32通常安置在共同的开关壳体中。IGBT 31和续流二极管32在此共同被称为功率半导体。
每个模块12实施为所谓的全桥，并且包括由相应两个串联连接的功率半导体开关20、21或22和23构成的第一串联电路分支33和第二串联电路分支34。第一串联电路分支33的功率半导体开关20、21之间的电势点与第一连接端子13连接，并且第二串联电路分支34的功率半导体开关22和23之间的电势点与子模块12的连接端子14连接。
图3示出了根据本发明的设备1的另外的实施例，其中，为清楚起见，仅示出了用于与高压电网17的一个相连接的构件。此外不再说明高压接头8和容器2。
可看到的是，每个饱和开关分支10或11由通过多个子模块12构成的串联电路组成，由控制单元26要么全部相同要么不同地对子模块进行控制，从而可以根据相应的要求扩展用于产生用于使芯柱3、4饱和的直流电流的直流电压。
图4示出了根据图2的子模块12，其中，储能器24被构造为单极的电容器。此外说明了由交流电流源36和整流器37组成的充电单元35。整流器37由两个相模块分支38和39构成，相模块分支分别具有直流电压接头40和41以及交流电压接头42和43。在交流电压接头42、43与每个直流电压接头40或41之间布置有开关分支，开关分支装备有至少一个功率半导体。直流电压接头40与电容器24的第一极连接，其中，直流电压接头41与电容器24的第二极连接。然而，这种整流器是已知的，从而在该情况下可以放弃更准确地示出其拓扑结构和作用方式。
交流电压源36实现为变压器，变压器具有通过芯46电感性地相互耦合的初级绕组44和次级绕组45。平滑电抗器47用于使形成的交流电压平滑。充电单元35此外具有开关48，开关与开关电阻49并联连接。借助开关48可以接通或桥接电阻49，从而导致对子模块12的电容器24的期望的充电。缓冲电容器50用于避免次级绕组45上的过电压。
图5示出了子模块12的另外的实施例，该子模块替代单个电容器地具有多个电池51的串联电路作为直流电压源24。替代电池51地，可以在本发明的不同的设计方案中使用可充电的蓄电池。
图6示出了根据本发明的设备的另外的实施例，该设备具有相对于根据图4的设备不同的充电单元35。所示的充电单元仅用于开关分支的初始充电，直到建立运行状态。随后可以移除充电分支35，并且每个开关分支可以通过巧妙的调节由负载电流供应。子模块12的直流电压源24又被实施为电容器。然而在该情况下，每个饱和开关分支10或11可以经由充电开关52或53与充电单元35连接，从而针对两个饱和开关分支10、11仅设置一个充电单元。在图6中示意性示出的情况下，充电单元35又具有直流电压源54，直流电压源经由适宜的缓冲电阻55与相应的充电开关52或53连接。直流电压源54例如包括与交流电流源连接的整流器。与之不同地，直流电压源54被实施为电池、超级电容、蓄电池等。
图7示出了根据本发明的设备1的另外的实施例，该设备与在之前的附图中示出的设备1的不同之处在于，设置仅一个饱和开关电路10，该饱和开关电路不仅与第一高压绕组5的低压端部9连接，而且与第二高压绕组6的低压端部9连接。为此，子模块12的第一连接端子13连接至第二高压绕组6，而子模块12的第二连接端子14与第一高压绕组5的低压侧9连接。第一连接端子13和第二连接端子14可以借助接地开关55或56与地电势15连接，其中，开关55或56被构造为功率半导体开关，并且可以由控制单元26控制。为此所需的信号线路与充电开关55、56和控制单元26连接，并且在图7中以虚线示出。为了以期望的极化在第一高压绕组5和接地15之间接通子模块12，接地开关55断开并且接地开关56闭合。通过闭合功率半导体开关21和22，直流电压源24与第一高压绕组5串联连接，并且驱动从子模块12到高压绕组5的饱和直流电流。通过断开接地开关56并且闭合接地开关55，并且通过闭合功率半导体开关22和21，其中，功率半导体开关20和23断开，直流电压源24可以以期望的极化与第二高压绕组6串联连接。

Claims (12)

1.一种用于具有至少一个相导体(16，18，19)的高压电网(17)中的无功功率补偿的设备(1)，所述设备具有至少一个高压接头(8)，所述高压接头被设计用于与相导体(16)连接，其中，针对每个高压接头(8)设置
-第一和第二芯区段(3，4)，其是闭合的磁路的一部分，
-第一高压绕组(5)，其包围第一芯区段(3)，和
-第二高压绕组(6)，其包围第二芯区段(4)并且与第一高压绕组(15)并联连接，
-至少一个饱和开关分支(10，11)，其被设计用于使芯区段(3，4)饱和，并且具有可控制的功率半导体开关(20，21，22，23)，和
-控制单元(26)，用于控制功率半导体开关(20，21，22，23)，
其中，第一和第二高压绕组(5，6)利用其高压端部(7)与配属的高压接头(8)连接，并且在其低压侧(9)能够与一个或所述饱和开关分支(10，11)连接，
其特征在于，每个饱和开关分支(10，11)具有至少一个双极的子模块(12)，所述子模块具有桥电路，所述桥电路具有功率半导体开关(20，21，22，23)和直流电压源(24)，从而根据对功率半导体开关(20，21，22，23)的控制，所述直流电压源(24)要么能够与至少一个高压绕组(5，6)串联连接，要么能够桥接。
2.根据权利要求1所述的设备(1)，其特征在于，每个饱和开关分支(10，11)在其背向配属的高压绕组(5，6)的侧上能够与地接头(15)连接。
3.根据前述权利要求中任一项所述的设备(1)，其特征在于，每个子模块(2)形成全桥电路，所述全桥电路具有分别与直流电压源(24)并联连接的第一串联电路分支(33)和第二串联电路分支(34)，每个串联电路分支(33，34)具有由两个功率半导体开关(20，21，22，23)构成的串联电路，其中，第一串联电路分支(33)的功率半导体开关(20，21)之间的电势点与子模块(12)的第一连接端子(13)连接，并且第二串联电路分支(34)的功率半导体开关(22，23)之间的电势点与子模块(12)的第二连接端子(14)连接。
4.根据前述权利要求中任一项所述的设备(1)，其特征在于，每个功率半导体开关(20，21，22，23)是具有反向并联连接的续流二极管(32)的IGBT(33)、GTO或晶体管开关。
5.根据前述权利要求中任一项所述的设备(1)，其特征在于，每个饱和开关分支(10，11)是由至少两个子模块(12)构成的串联电路。
6.根据前述权利要求中任一项所述的设备(1)，其特征在于，每个直流电压源(24)包括储能器。
7.根据权利要求6所述的设备(1)，其特征在于，所述储能器(24)能够与充电单元(35)连接，所述充电单元被设计用于给储能器(24)充电。
8.根据权利要求7所述的设备(1)，其特征在于，所述充电单元(35)具有与交流电压源(36)连接的整流器(37)。
9.根据前述权利要求中任一项所述的设备(1)，其特征在于，为每个高压绕组(5，6)设置饱和开关分支(10，11)。
10.根据权利要求7所述的设备(1)，其特征在于，所述充电单元(35)与储能器(24)电感性地耦合。
11.根据前述权利要求中任一项所述的设备(1)，其特征在于，每个芯区段(3，4)、每个高压绕组(5，6)和每个饱和开关分支(10，11)布置在容器(2)中，所述容器填充有绝缘流体。
12.一种用于具有至少一个相导体(16，18，19)的高压电网(17)中的无功功率补偿的方法，所述相导体引导电网交流电压，其中，每个相导体(16，18，19)经由高压接头(8)与第一高压绕组(5)以及与所述第一高压绕组并联连接的第二高压绕组(6)连接，第一和第二高压绕组分别包围第一和第二芯区段(3，4)，其中，每个高压绕组(5，6)能够经由至少一个饱和开关分支(10，11)与地接头(13)连接，所述饱和开关分支具有至少一个子模块(12)，所述子模块具有由直流电压源(24)和功率半导体开关(20，21，22，23)构成的桥电路，其中，
-在正的电网交流电压中，对功率半导体开关进行控制，使得期望的直流电流流过第二高压绕组，并且
-在负的电网交流电压中，对功率半导体开关进行控制，使得期望的直流电流流过第一高压绕组，其中，将直流电流调节为，使得产生芯区段(3，4)的期望的饱和。
CN201880092238.8A 2018-04-09 2018-04-09 可无级调节的饱和电抗器 Pending CN112005459A (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/EP2018/059028 WO2019197014A1 (de) 2018-04-09 2018-04-09 Stufenlos regelbare sättigungsdrossel

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112005459A true CN112005459A (zh) 2020-11-27

Family

ID=62063487

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201880092238.8A Pending CN112005459A (zh) 2018-04-09 2018-04-09 可无级调节的饱和电抗器

Country Status (6)

Country Link
US (1) US11495968B2 (zh)
EP (1) EP3753083A1 (zh)
CN (1) CN112005459A (zh)
BR (1) BR112020019716A8 (zh)
CA (1) CA3094832C (zh)
WO (1) WO2019197014A1 (zh)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050012395A1 (en) * 2002-12-06 2005-01-20 Steven Eckroad Integrated closed loop control method and apparatus for combined uninterruptible power supply and generator system
CN102891001A (zh) * 2012-09-11 2013-01-23 沈阳昊诚电气股份有限公司 三相变压器系统及具有其的电网
CN203590069U (zh) * 2013-11-20 2014-05-07 华南理工大学 基于全桥与半桥模块的混合型多电平换流器
CN206211541U (zh) * 2016-11-16 2017-05-31 淄博联诚电力科技有限公司 磁控电抗器型动态无功补偿装置
CN106877352A (zh) * 2015-11-10 2017-06-20 西门子公司 无级可调饱和补偿电抗器
CN107134957A (zh) * 2017-06-12 2017-09-05 杭州银湖电气设备有限公司 无抽头磁阀结构
WO2017186748A2 (de) * 2016-04-29 2017-11-02 Siemens Aktiengesellschaft Ersatztransformator mit modularem aufbau

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3611224A (en) * 1967-08-24 1971-10-05 Licentia Gmbh Controllable reactive current generator
US20020050829A1 (en) 2000-08-29 2002-05-02 Wilsun Xu Thyristor linked inductor
US6420856B1 (en) * 2000-12-04 2002-07-16 Abb T&D Technology Ltd. Versatile power flow transformers for compensating power flow in a transmission line
DE202013004706U1 (de) 2013-05-21 2013-07-01 Dandong Xintai Electric Co., Ltd. Magnetisch gesteuerte Drosselspule
JP6937496B2 (ja) * 2018-02-16 2021-09-22 ローム株式会社 交流電源装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050012395A1 (en) * 2002-12-06 2005-01-20 Steven Eckroad Integrated closed loop control method and apparatus for combined uninterruptible power supply and generator system
CN102891001A (zh) * 2012-09-11 2013-01-23 沈阳昊诚电气股份有限公司 三相变压器系统及具有其的电网
CN203590069U (zh) * 2013-11-20 2014-05-07 华南理工大学 基于全桥与半桥模块的混合型多电平换流器
CN106877352A (zh) * 2015-11-10 2017-06-20 西门子公司 无级可调饱和补偿电抗器
WO2017186748A2 (de) * 2016-04-29 2017-11-02 Siemens Aktiengesellschaft Ersatztransformator mit modularem aufbau
CN206211541U (zh) * 2016-11-16 2017-05-31 淄博联诚电力科技有限公司 磁控电抗器型动态无功补偿装置
CN107134957A (zh) * 2017-06-12 2017-09-05 杭州银湖电气设备有限公司 无抽头磁阀结构

Also Published As

Publication number Publication date
CA3094832C (en) 2023-04-18
WO2019197014A1 (de) 2019-10-17
BR112020019716A8 (pt) 2023-01-10
US20210119451A1 (en) 2021-04-22
US11495968B2 (en) 2022-11-08
EP3753083A1 (de) 2020-12-23
BR112020019716A2 (pt) 2021-02-09
CA3094832A1 (en) 2019-10-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10396675B2 (en) Switching power supply apparatus
US9748848B2 (en) Modular multilevel DC/DC converter for HVDC applications
RU2384876C2 (ru) Многоуровневый активный фильтр
AU772748C (en) Control of series-resonant inductive pickups
RU2531358C2 (ru) Прямой преобразователь и система с таким прямым преобразователем
US10425015B2 (en) Converter arrangement having a star point reactor
EP3192161A1 (en) Voltage source converter and associated method
US20100067274A1 (en) Method and device for creating a direct voltage or a direct current
US9195251B2 (en) Controlled power factor correction circuit
CN112005459A (zh) 可无级调节的饱和电抗器
CN112204494B (zh) 利用容性连接的附加绕组进行无功功率补偿的可磁控的扼流圈
CN113261173B (zh) 串联电路中的磁性可调节的扼流线圈
US10826379B2 (en) Converter arrangement comprising a star point reactor
US12009662B2 (en) Magnetically controllable inductor coil in a series circuit
US11289911B2 (en) Magnetically controllable inductor in a series circuit
US20210407731A1 (en) Magnetically controllable choke coil having central connection
Siemaszko et al. Description and efficiency comparison of two 25 kVA DC/AC isolation modules
US20220085732A1 (en) Magnetically controllable inductor coil in a series circuit
CA2979438C (en) Circuit arrangement for reducing a magnetic unidirectional flux component in the core of a transformer
CN115735323A (zh) 具有预充电操作模式的电力转换器
SU871309A1 (ru) Устройство зар да емкостного накопител энергии
SE540919C2 (en) Auxiliary power supply for control unit for switch in half-bridge Modular Multilevel Converter cell

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20211112

Address after: Munich, Germany

Applicant after: Siemens energy Global Limited

Address before: Munich, Germany

Applicant before: siemens ag

TA01 Transfer of patent application right