CN219875102U - 动态无功补偿装置和调压型磁控调相器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种属于电气控制技术领域的动态无功补偿装置和调压型磁控调相器。为了实现对无功功率的无触点无级的供应、吸收，采用无谐波的磁控电抗器与电容器并联后与线性电抗器或补偿变压器串联而组成电流调控单元，通过对磁控电抗器电流的调控，使电流调控单元电流的大小与相位发生变化，使电力电容器两端的电压发生无级变化，从而实现对电容器工作电流或电抗器的工作电流的无触点无级调控，并可以在容性状态与感性状态之间互相自由转换。具有成本低、损耗小、寿命长、反应快、可靠性高、节省电能、静态无级的特点。为电网或用电户提供一种新型无功调控设备。

Description

动态无功补偿装置和调压型磁控调相器

技术领域

本发明涉及一种属于电气控制技术领域的动态无功补偿装置和调压型磁控调相器。

技术背景

现有的动态无功补偿装置SVC的主流技术可以分为两种。一种是由TCR与电容器并联组成，另一种是由MCR与电容器并联组成。存在这样的不足：TCR、MCR型电抗器都不同程度的存在三次谐波，需要采用线性电抗器与电容器串联成对三次谐波阻抗为零的治理电路与其并联。不但增大了体积、重量与损耗，而且提高了成本。其中TCR电抗器工作在高电领域时需要多管串并联技术和冷却水系统，使工程复杂、成本升高。而MCR型电抗器不但反映时间长，三相的具有六个铁芯柱。既增大了体积、重量与损耗，也提高了成本。

在静态无功补偿装置方面，现有的主流技术是采用开关(有触点的机械式、无触点的电子式或这两种开关组合成的复合开关)对电容器组进行投切。存在这样的缺憾：

1.补偿电流是阶梯式有级变化，补偿精度受到限制。

2.投切时产生的涌流对开关和电容器的寿命影响很大，因而需要串接抑流电抗器，而且还需要配置放电线圈，不仅增大了体积、重量，也提高了成本。

3.系统电压降低时，补偿电流按电压的平方下降。

4.由于存在机械开关，容易发生机械或电气故障而影响可靠性与寿命。

5.如果技术措施不当，有可能与系统发生谐振或谐波放大。

在既可以吸收、又可以供应无功功率的调相机(器)方面同样有两种。一种是早期开发的动态同步调相机，其存在这样的不足：反应时间较长(0.1～2s)，有功损耗百分率(0.5～3％)，电压下降时无功减小(5～10％)，运行噪声(＞100dB)，有油、水和冷却系统，维护、捡修复杂，制造、运行成本高。另一种是采用电力电子器件与技术制成的静态SVG。虽然在技术性能上产生质的飞跃，但是，目前不但材料成本过高(50.00美元/kvar)，技术相对复杂，而且受电压等级、输出容量限制，在高压领域还没被广泛应用。

基于此，本实用新型试图提供几种分别进行动态无功补偿、静态无功补偿、既只单纯供应无功功率和在供应与吸收无功功率之间互相转换的、不仅适合于低压领域、更适用于高压领域的无功补偿装置。

为了实现这一目的，采用这样的技术方案：

实用新型内容1

一种并联型动态无功补偿装置，包括：三相磁控电抗和电容器组，其特征是：所述并联型动态无功补偿装置是由自励式电调磁控电抗器与电容器组并联组成。所述自励式电调磁控电抗器是由绕在三相三柱对称铁芯上的交流工作绕组、直流控制绕和三相直流控制电源组成。所述三相三柱对称铁芯的上轭和下轭分别是由环形卷绕铁芯组成，由弧形硅钢片叠成的三个铁芯柱固定在上轭与下轭之间。所述交流工作绕组是由分别绕在三个铁芯柱上的主绕组、副绕组和隔离绕组组成。所述直流控制绕组是由分别绕在铁芯柱之间的上轭和下轭上的各个绕组组成。所述三相直流控制电源是由晶闸管和具有中间抽头的三相线性电抗器串接成TCR后与三相整流桥的交流输入端相连接而组成。所述副绕组与所述电容器串联后其一端以相位相反的方式与主绕组的首端连接，其另一端以及主绕组的末端分别进行星形连接。所述隔离绕组的一端互相连接，另一端分别与所述三相直流控制电源的交流输入端以及另外一组所述电容器的一端连接，电容器的另一端进行星形连接。所述直流控制绕组之间分别以此首与彼尾相连接的方式串联后并联，其两端与所述三相直流控制电源的正、负端连接。通过三相直流控制电源的调控，使工作电流在容性状态下或在容性状态与感性状态的互相转变过程中快速无级变化。

在本并联型无功补偿装置的另一种型式中，由电容器与线性电抗器串接成对电网谐波进行治理的LC串联回路后一端与自励式电调磁控电抗器的一端连接，另一端进行星形连接。

在本并联型无功补偿装置的另一种型式中，所述自励式电调磁控电抗器是由绕在立体三角形铁芯上的绕组组成。所述立体三角形铁芯的上轭和下轭分别是由三角形卷绕铁芯组成，由弧形硅钢片叠成的三个铁芯柱固定在上轭的三个角与下轭的三个角之间。所述交流工作绕组是由分别绕在三个铁芯柱上的主绕组、副绕组和隔离绕组组成。所述直流控制绕组是由分别绕在上轭的三个边、下轭的三个边上的绕组组成。

在本并联型无功补偿装置的另一种型式中，由非弧形的一字硅钢片叠成的铁芯柱分别固定在上轭的三个边与下轭的三个边之间。所述交流工作绕组是由分别绕在三个铁芯柱上的主绕组、副绕组和隔离绕组组成，所述直流控制绕组是由分别绕在上轭的三个角、下轭的三个角上的绕组组成。

实用新型内容2

一种串并联型动态无功补偿装置，包括：三相磁控电抗器、电容器组和三相线性电抗器，其特征是：所述串并联型动态无功补偿装置是由自励式电调磁控电抗器、电容器与三相线性电抗器串并联组成。所述自励式电调磁控电抗器的一端和所述电容器的一端各自进行星形连接后，另一端分别与所述三相线性电抗器的一端连接。所述自励式电调磁控电抗器是由绕在三相三柱对称铁芯上的交流工作绕组、直流控制绕和三相直流控制电源组成。所述三相三柱对称铁芯的上轭和下轭分别是由环形卷绕铁芯组成，由弧形硅钢片叠成的三个铁芯柱固定在上轭与下轭之间。所述交流工作绕组是由分别绕在三个铁芯柱上的主绕组和隔离绕组组成。所述直流控制绕组是由分别绕在铁芯柱之间的上轭和下轭上的各个绕组组成。所述三相直流控制电源是由晶闸管和具有中间抽头的三相线性电抗器串接成TCR后与三相整流桥的交流输入端相连接而组成。所述隔离绕组的一端互相连接，另一端与三相直流控制电源的交流输入端连接。所述直流控制绕组之间分别以此首与彼尾相连接的方式串联后并联，其两端与所述三相直流控制电源的正、负端连接。通过三相直流控制电源的调控，使工作电流在容性状态下或在容性状态与感性状态的互相转变过程中快速无级变化。

在本串并联型无功补偿装置的另一种型式中，所述自励式电调磁控电抗器是由绕在立体三角形铁芯上的绕组组成。所述立体三角形铁芯的上轭和下轭分别是由三角形卷绕铁芯组成，由弧形硅钢片叠成的三个铁芯柱固定在上轭的三个角与下轭的三个角之间。所述交流工作绕组是由分别绕在三个铁芯柱上的主绕组和隔离绕组组成。所述直流控制绕组是由分别绕在上轭的三个边、下轭的三个边上的绕组组成。

在本串并联型无功补偿装置的另一种型式中，由非弧形的一字硅钢片叠成三个铁芯柱分别固定在上轭的三个边与下轭的三个边之间。所述交流工作绕组是由分别绕在三个铁芯柱上的主绕组和隔离绕组组成，所述直流控制绕组是由分别绕在上轭的三个角、下轭的三个角上的绕组组成。

实用新型内容3

一种调压型磁控调相器，包括：三相磁控电抗器、补偿变压器和电容器，其特征是：所述调压型磁控调相器是由自励式电调磁控电抗器、电容器与补偿变压器串、并成的电流调控单元和电压调整单元组成。所述补偿变压器是由电流绕组和电压绕组组成，铁芯具有气隙。所述电流调控单元是由自励式电调磁控电抗器主绕组的首端与所述电流绕组的一端连接组成，主绕组的末端进行星形连接。所述电压调整单元是由所述电压绕组与所述电容器串联组成，该单元一端以相位相反的方式与电流绕组的一端连接，另一端进行星形连接。所述自励式电调磁控电抗器是由绕在三相三柱对称铁芯上的交流工作绕组、直流控制绕和三相直流控制电源组成。所述三相三柱对称铁芯的上轭和下轭分别是由环形卷绕铁芯组成，由弧形硅钢片叠成的三个铁芯柱固定在上轭与下轭之间。所述交流工作绕组是由分别绕在三个铁芯柱上的主绕组和二个隔离绕组组成。所述直流控制绕组是由分别绕在铁芯柱之间的上轭和下轭上的各个绕组组成。所述三相直流控制电源是由晶闸管和具有中间抽头的三相线性电抗器串接成TCR后与三相整流桥的交流输入端相连接而组成。其中一个所述隔离绕组的一端互相连接，另一端与所述三相直流控制电源的交流输入端连接。另一个所述隔离绕组的一端互相连接，另一端与另一组所述电容器的一端连接，电容器的另一端进行星形连接。所述直流控制绕组之间分别以此首与彼尾相连接的方式串联后并联，其两端与所述三相直流控制电源的正、负端连接。通过自励式电调磁控电抗器的调控，使工作电流在容性状态下或在容性状态与感性状态的互相转变过程中快速无级变化。

在本调压型磁控调相器的另一种型式中，所述自励式电调磁控电抗器是由绕在立体三角形铁芯上的绕组组成。所述立体三角形铁芯的上轭和下轭分别是由三角形卷绕铁芯组成，由弧形硅钢片叠成的三个铁芯柱固定在上轭的三个角与下轭的三个角之间。所述交流工作绕组是由分别绕在三个铁芯柱上的主绕组和二个隔离绕组组成。所述直流控制绕组是由分别绕在上轭的三个边、下轭的三个边上的绕组组成。

在本调压型磁控调相器的另一种型式中，由非弧形的一字硅钢片叠成的三个铁芯柱分别固定在上轭的三个边与下轭的三个边之间。所述交流工作绕组是由分别绕在三个铁芯柱上的主绕组和二个隔离绕组组成，所述直流控制绕组是由分别绕在上轭的三个角、下轭的三个角上的绕组组成。

本实用新型具有这样的特点：

由于本实用新型采用自励式电调磁控电抗器作为调控器件分别与电容器以及电抗器或变压器组配，在成本、性能、可靠性等方面具有这样的进步：

1.在动态无功补偿装置方面，由于自励式电调磁控电抗器无谐波，制成的SVC其电容器回路不必再串接线性电抗器，因而使成本大幅降低，重量减轻、体积减小。

2.在静态无功补偿装置方面，由于实现了无触点的无级调控而提高调控精度，不但不再需要投、切开关、抑流电抗器和放电线圈而大幅降低成本和重量。由于是以调压的方式调整补偿电流，既使系统电压降低时也保持补偿电流不减小。也不产生危及开关和电容器安全的涌流，因而，提高了可靠性和寿命。

3.在调相器方面，由于核心部件是自励式电调磁控电抗器、电容器和变压器，以调压方式进行静态无级调控，不但成本降低、性能提高，而且具有极高的可靠性和寿命。

附图说明

图1是并联型动态无功补偿装置的星形接线图。

图2是串联型动态无功补偿装置的星形接线图。

图3是调压型磁控调相器的星形接线图。

图4是图2中的自励式电调磁控电抗器铁芯的形状、结构与绕组设置图。

图5是图1、3中的自励式电调磁控电抗器铁芯的形状、结构与绕组设置图。

图6是图1、2、3中的自励式电调磁控电抗器铁芯的另一种形状、结构与绕组设置图。

具体实施方式一

下面结合附图对实用新型内容1作进一步说明.

图1所示的并联型动态无功补偿装置是由绕在图5所示的三相三柱对称铁芯上的绕组制成的自励式电调磁控电抗器与电容器组C₀和C组成。其中自励式电调磁控电抗器包括：上、下轭铁芯1、铁芯柱2、交流工作主绕组3、副绕组4、隔离绕组5、直流控制绕组6和三相直流控制电源7。三相三柱对称铁芯的上、下轭1是由环形卷绕铁芯组成，三个铁芯柱2是由硅钢片叠成，并且以立体三角形的方式固定在上轭与下轭之间。三个铁芯柱2上分别绕有交流工作主绕组3、副绕组4、隔离绕组5。铁芯柱2之间的上轭和下轭上分别绕有直流控制绕组6。三相直流控制电源7是由晶闸管G和具有中间抽头的三相线性电抗器L串接成TCR后与由二极管D₁～D₆搭成的三相整流桥相连接而组成。晶闸管G的一端为三相直流控制电源7的交流输入端，另一端与三相线性电抗器各相绕组的一端连接。各相绕组的中间抽头之间进行星形连接而形成交流回路，绕组的另一端与三相整流桥的交流臂连接而形成直流回路，三相整流桥的直流臂为正、负输出端。副绕组4与电容器C串联后一端以相位相反的方式与主绕组3的一端连接，其另一端以及主绕组的末端分别进行星形连接。隔离绕组5的一端互相连接，另一端分别与三相直流控制电源7的交流输入端以及另外一个电容器C₀的一端连接，电容器C₀的另一端进行星形连接。上轭的直流控制绕组之间、下轭的直流控制绕组之间分别以此首与彼尾相接的方式串联后并联，其两端与三相直流控制电源7的正、负端连接。

如果自励式电调磁控电抗器未接入电容器C、C₀时是这样工作的：

电路调控的工作过程与状态.

当三相直流控制电源7中晶闸管G的导通角从零开始增大时，直流回路和交流回路立刻分别产生电流。其中直流电流注入直流控制绕组6成为直流调控电流，交流工作主绕组3随即产生一定的工作电流。交流回路由于抽头绕组L值较小而产生较大的电流，交流工作主绕组3随即产生较大的工作电流。两个电流之合形成了更大的电流。这时的磁控电抗器状态实质就是隔离变压器，隔离绕组5成为三相直流控制电源7的交流电源，交、直流回路电流成为其负载电流，交流工作主绕组3的电流随晶闸管G导通角的增大而立刻增大。随着晶闸管G导通角的增大，交流工作主绕组3、隔离绕组5的电流同时增大。由于是晶闸管G在电路直接调控，交流工作主绕组3产生电流的启始时间与晶闸管G开通的时间几乎同步，因而，交流工作主绕组3产生交流电流的时间、既磁控电抗器的反应时间提前了近1/10秒。晶闸管G的导通角减小时，交流工作主绕组3的电流、隔离绕组5的电流同时减小，磁控电抗器电流减小的反应时间同样提前了近1/10秒。显然，采用隔离绕组5作为三相直流控制电源7的交流电源，以交、直流回路作为负载电流的方案，一方面，缩短了磁控电抗器产生工作电流的反应时间。另一方面，实现了自励、既交流工作主绕组3的部分电流通过三相直流控制电源7调压整流后成为直流控制绕组6的励磁电流。因而，不再额外耗用直流调控功率，实现了节电。

磁路调控的工作过程与状态.

当晶闸管G的导通角增大时，交流工作主绕组3电流增大的同时直流控制绕组6的调控电流同步增大，铁芯上、下轭的导磁率随之开始下降，交流工作主绕组3的电抗值开始减小。在电路直接调控产生的电流基础上、交流工作主绕组3中因上、下轭铁芯导磁率减小、电抗值下降而产生的磁控电流开始增大，并与电路直接调控形成的电流相叠加而产生继续增大的工作电流。晶闸管G的导通角减小时，直流控制绕组6的调控电流随之同步减小，铁芯上、下轭的导磁率随之开始上升，交流工作主绕组3的磁控电流随铁芯上、下轭导磁率的回升而减小，由电调与磁控共同调控而产生的电流随之减小。

由环形卷绕铁芯构成的上、下轭不但形成了公共磁路，而且三个铁芯柱两侧的磁路都是对称的。绕在公共磁路的、互相串联的直流控制绕组6则组成了对称的公共电路，使无论是由磁控、还是由晶闸管G直接电调产生的三次谐波在对称的公共电路形成的互感电压的矢量合都为零、既任意时刻三相交流工作主绕组3的三次谐波在三相对称的公共电路产生的互感电压都大小相等但相位相反而互相抵消。因而，既节省了铁芯材料，又构成了廉价的交流消谐电路。

采用有抽头的线性电抗器和晶闸管串接成的TCR在电路直接调控与在磁路调控相结合的混调模式后，不但交流工作主绕组3的电流是由晶闸管G电路直接调控形成的电调电流和铁芯导磁率变化产生的磁控电流共同组成，而且增大了电调电流在交流工作电流中的占比。同时，无论电流增大还是减小，每次电流发生变化都是电调电流变量在前、磁控电流变量在后，既晶闸管G电路直接调控产生电流变量的时间节点总是在磁控电流未产生变量之前的电抗器反映时间内。因而，既减小了时间常数，又节省了直流励磁功率，兼有TCR的反应时间短、调整速度快、不额外消耗励磁功率和CSR、MCR的容量大、工作电压高的共同优点。

晶闸管G的导通角如此增大、减小，使电、磁混合调控产生的交流工作电流无级变化。

接入电容器C、C₀组成并联型动态无功补偿装置后具有二种工作过程与状态：

当晶闸管G的导通角为零时，TCR未产生电流，直流控制绕组6无调控电流。此时交流工作绕组3、副绕组4的自感最大，三种绕组之间的互感耦合系数K等于1。副绕组4与电容器C组成的LC串联回路产生电流，该电流的性质与大小由式：U/ωL-1/ωC决定，式中U为电源电压，ωL为副绕组4感抗，1/ωC为电容器C的容抗。

电流性质：当L、C的参数合适、既满足ωL＜1/ωC时，回路的阻抗为容性，回路电流即为容性。

电流的大小：满足ωL＜1/ωC条件时，电容器C的容抗减小，电路产生相位超前的、大于电容器C单独接入电源时的电流。该相位超前的容性电流通过磁路在主绕组3产生互感电流。由于该互感电流在磁路产生的磁通密度远大于主绕组3原来感性空载电流的磁通密度，故主绕组3产生大于原感性空载电流、但是与LC串联回路电流相位相反的容性电流，该电流与原感性空载电流的矢量合成为主绕组3的回路电流。由于副绕组4与主绕组3相位相反，故此时主绕组3、副绕组4两个最大的容性电流的算数和成为工作电流的一部分。

由于互感作用，隔离绕组5也产生电压，并产生由式：U/1/ωC₀决定的容性电流，式中U为隔离绕组5电压，1/ωC₀为电容器C₀的容抗。主绕组3的容性电流又产生一个增量。

1.只供应无功的工作过程与状态

当调控回路中晶闸管G的导通角增大时，TCR的感性调控电流立刻增大，与其并联的电容器C₀的容性电流立刻开始被覆盖，使容性电流立刻减小，主绕组3中的工作电流立刻减小。与此同时，TCR的感性调控电流注入直流控制绕组而使上、下轭铁芯开始进入饱和区，主绕组3中的感性电流开始增大而使本绕组中的容性电流减小，两个同时减小的容性电流变量叠加后，不但使容性工作电流快速减小，而且缩短或减少了产生电流的反应时间。当主绕组3中的感性电流增大到等于本绕组中的容性电流后电流性质变为感性，并且快速增大。这时，LC串联回路的容性电流开始被主绕组3中的感性电流覆盖，容性工作电流继续快速减小，直至LC串联回路的容性电流被全覆盖或淹没为零。当晶闸管G的导通角从最大值减小到零时，电路逆向重复或再现如上的工作过程与状态，既容性工作电流快速增大。

把容性工作电流减小为零时的晶闸管G导通角设定为上限、既最大值，晶闸管G的导通角在设定区间从小到大、从大到小的变化，工作电流只在容性状态下快速增大、减小。

2.既供应又吸收无功的工作过程与状态

当把主绕组3中的感性电流增大到等于LC串联回路的容性电流后晶闸管的导通角仍然继续增大设定为工作区间，在容性工作电流减小为零后晶闸管的导通角仍然继续增大，则工作电流变为感性后继续增大。当晶闸管G的导通角减小时，电路逆向重复或再现如上的过程与状态，既感性工作电流从最大值减小到零后变为增大的容性电流。

晶闸管G的导通角在设定区间如此从小到大、从大到小的变化，不但使工作电流的性质在容性与感性之间互相转变、并在转变过程中从小到大、从大到小的变化。

具体实施方式二

下面结合附图对实用新型内容2作进一步说明.

图2的串联型动态无功补偿装置是由绕在图4所示的三相三柱对称铁芯上的绕组制做的自励式电调磁控电抗器同电容器组C并联后与线性电抗器7串联组成。其中自励式电调磁控电抗器是由绕在三相三柱对称铁芯上的交流工作主绕组3、隔离绕组4、直流控制绕组5以及三相直流控制电源6组成。三相三柱对称铁芯的上轭和下轭1是由环形卷绕铁芯组成，由硅钢片叠成的三个铁芯柱2以立体三角形方式固定在上轭与下轭之间。三个铁芯柱2上分别绕有交流工作主绕组3隔离绕组4。铁芯柱2之间的上轭和下轭上分别绕有直流控制绕组5。三相直流控制电源6是由晶闸管G和具有中间抽头的三相线性电抗器L串接成TCR后与由二极管D₁～D₆搭成的三相整流桥相连接而组成。晶闸管G的一端为三相直流控制电源的交流输入端，另一端与三相线性电抗器各相绕组的一端连接。各相绕组的中间抽头进行星形连接而形成交流回路，绕组的另一端与三相整流桥的交流臂连接而形成直流回路，三相整流桥的直流臂为正、负输出端。三个隔离绕组的一端互相连接，另一端与三相直流控制电源的交流输入端连接。直流控制绕组之间分别以此首与彼尾相接的方式串联后并联，其两端与三相直流控制电源的正、负端连接。

如果自励式电调磁控电抗器单独接入电源是这样工作的：

电路调控的工作过程与状态、磁路调控的工作过程与状态与具体实施方式一相同，不必重复(或参阅具体实施方式一)。

组成串联型动态无功补偿装置后具有二种工作过程与状态：

在电路参数设计合适、既磁控电抗器与电容器C的并联回路中，磁控电抗器支路的电抗等于电容器支路的容抗、既ωL＝1/ωC，而在线性电抗器7与电容器C的串联回路中，线性电抗器7的电抗小于电容器C的容抗、既ωL＜1/ωC。当磁控电抗器中晶闸管G的导通角为零时，串联回路处于准谐振状态(根据串联谐振的定义和条件，ωL＝1/ωC时是真正的谐振，而这里两者不相等，故称之为准谐振)。谐振电流的性质和大小由式：U/ωL-1/ωC决定，式中U为电源电压，ωL为线性电抗器7的感抗，1/ωC为电容器C的容抗。ωL＜1/ωC时，谐振回路的阻抗为容性，谐振电流即为容性。且电流的波形为正弦波。这时，产生较大的、相对恒定的容性正弦电流。

1.只供应无功的工作过程与状态.

当晶闸管G的导通角增大时，磁控电抗器支路的感性电流从零开始增大时，使串联电路的状态和工作电流发生这样的变化：

磁控电抗器支路电流从零开始增大后，其等效阻抗线性减小，迫使与其并联的电容器C两端的谐振电压降低。虽然电容器的容量并没有减小，但是其与线性电抗器7串联谐振的等效容量却因此而减小，因而，串联谐振的容抗随之增大，容性谐振电流开始减小。

随着感性电流增大和容性谐振电流减小，工作电流的大小这样变化：

感性电流刚从零开始线性增大时，还小于在减小的容性支路谐振电流，相位相反的两种电流的矢量合、既工作电流还是容性。

感性电流增大到与减小的容性支路谐振电流大小相等时，两种电流的矢量合、既工作电流最小，并且为电阻性。

把磁控电抗器支路的电流增大到等于容性支路谐振电流时晶闸管的导通角设定为上限，晶闸管G的导通角从最大值减小到零时，电路逆向重复或再现如上的工作过程与状态，既容性工作电流快速增大。

晶闸管G的导通角在设定区间从小到大、从大到小的变化，工作电流只在容性状态下快速增大、减小。

2.既供应又吸收无功的工作过程与状态.

当磁控电抗器支路的感性电流增大到等于电容器支路的容性电流时晶闸管G的导通角继续增大，随着磁控电抗器支路感性电流的增大和电容器C支路容性电流的减小，两个支路电流的矢量合变为感性，并且继续增大。

当感性电流从最大值开始线性减小时，工作电流发生这样的变化：

刚开始时，感性电流还大于从最小值开始线性增大的容性谐振电流，两种电流矢量合还是感性，并且线性减小。

感性电流减小到与容性谐振电流大小相等时，两种电流的矢量合变成电阻性，此时工作电流最小。

感性电流减小到小于增大的容性谐振电流时，两种电流的矢量合变成容性，并且继续增大。

把磁控电抗器支路感性电流增大到等于电容器支路的容性电流时晶闸管的导通角仍然继续增大设定为工作区间，晶闸管G的导通角在设定区间如此从小到大、从大到小的变化，不但使工作电流的性质在容性与感性之间互相转变、并在转变过程中从小到大、从大到小的变化。

具体实施方式三

下面结合附图对实用新型内容3作进一步说明.

图3所示的调压型磁控调相器是由绕在图5所示的三相三柱对称铁芯上的绕组制做的自励式电调磁控电抗器与三相变压器以及电容器串、并成的电流调控单元和电压调整单元组成。三相变压器由电流绕组8和电压绕组9组成。电流调控单元是由自励式电调磁控电抗器与电流绕组8串联组成。电压调整单元是由电压绕组9与电容器C串联组成，该单元一端以相位相反的方式与电流绕组的一端连接，另一端进行星形连接。其中自励式电调磁控电抗器由交流工作绕组和直流控制绕组以及三相直流控制电源组成。三相三柱对称铁芯的上、下轭1是由环形卷绕铁芯组成，三个铁芯柱2是由硅钢片叠成，并且以立体三角形的方式固定在上轭与下轭之间。三个铁芯柱2上分别绕有交流工作绕组3、隔离绕组4、5。铁芯柱之间的上轭和下轭上分别绕有直流控制绕组6。隔离绕组4的一端互相连接，另一端与三相直流控制电源7的交流输入端连接。隔离绕组5的一端互相连接，另一端与另一个电容器C₀的一端连接，电容器C₀的另一端进行星形连接。直流控制绕组之间分别以此首与彼尾相连接的方式串联后并联，其两端与三相直流控制电源7的正、负连接。三相直流控制电源7是由晶闸管G和具有中间抽头的三相线性电抗器L串接成TCR后与由二极管D₁～D₆搭成的三相整流桥相连接而组成。晶闸管G的一端为三相直流控制电源7的交流输入端，另一端与三相线性电抗器各相绕组的一端连接，各相绕组的中间抽头之间进行星形连接而形成交流回路，绕组的另一端与三相整流桥的交流臂连接而形成直流回路，三相整流桥的直流臂为正、负输出端。

如果自励式电调磁控电抗器单独接入电源是这样工作的：

电路调控的工作过程与状态、磁路调控的工作过程与状态与具体实施方式一相同，不必重复(或参阅具体实施方式一)。

该调压型磁控调相器是这样工作的：

电流调控单元.

当晶闸管G的导通角为零时，变压器的电流绕组8与接于磁控电抗器隔离绕组的电容器C₀处于准谐振状态(根据串联谐振的定义和条件，ωL＝1/ωC时是真正的谐振，而这里两者不相等，故称之为准谐振)。谐振电流的性质和大小由式：U/ωL-1/ωC决定，式中U为电源电压，ωL为电流绕组8的感抗，1/ωC为电容器C₀的容抗。ωL＜1/ωC时，谐振回路的阻抗为容性，谐振电流即为容性。参数设定合适时，谐振电流的波形为正弦波，并且产生较大的、相对恒定的容性正弦谐振电流。电流绕组8、电容器C₀两端的谐振电压最高。

当晶闸管G的导通角增大而使直流调控电流增大时，交流工作绕组3中的感性电流开始增大，致使容性电流减小。

随感性电流增大和容性谐振电流减小，该单元电流的性质和大小发生这样的变化：

当感性电流刚从零开始线性增大时，还小于电容器C₀的容性谐振电流。这时，相位相反的两种电流的矢量合还是容性，并从最大值开始线性减小。

当感性电流增大到与容性谐振电流大小相等时，两种电流的矢量合最小，并且为电阻性。

当感性电流增大到大于容性谐振电流时，两种电流的矢量合变为感性，并且从最小值开始线性增大。

当感性电流从最大值开始减小到零时，电流绕组8的电流从感性最大值开始线性减小，两种电流的矢量合变成阻性的最小值后，从最小值开始变成容性的增大值，既逆向重复、再现如上过程与状态。

晶闸管G的导通角如此从小到大、从大到小的往复变化，不但使电流的性质在容性与感性之间互相转变、并在转变过程中从小到大、从大到小线性变化，而且电流绕组8、电容器C₀两端的谐振电压从高到低、从低到高的发生无级变化。

电压调整单元.

当晶闸管G的导通角为零时，电流调控单元相位超前的容性谐振电流最大，电流绕组8两端的谐振电压最高。由于互感作用，电压绕组9两端产生的互感电压ΔU也最高。由于电压绕组9的一端与电流绕组8的一端连接而构成自耦变压器模式，且电流调控单元两端跨接于电源，故电流调控单元成为自耦变压器的公共绕组，电压绕组9的另一端则成为自耦变压器输出端。显然，该端电压等于在电源电压基础上叠加了电压绕组9两端的互感电压ΔU。还由于此时公共绕组电流是容性最大值，使电压绕组9两端互感电压的相位变了180度。但是，由于电压绕组9以相位相反的方式与电流绕组8连接、既电压绕组9的首端与电流绕组8的首端连接，电压绕组9两端互感电压的相位被调转了180度，故电压绕组9另一端、既输出端电压高于电源电压，此时U_SC＝U+ΔU，式中U_SC为输出电压，U为输入电源电压，ΔU为电压绕组9两端的互感电压。由于电压调整单元绕组9与电容器C串联，致使电容器C两端电压也最高，而电容器电流与其两端电压的平方成正比，因而，电压调整单元回路的容性电流最大。这时，调相器工作电流等于两个单元电流最大值的算术和。

当晶闸管G的导通角增大而使直流调控电流从零开始线性增大时，交流绕组3增大的感性电流使电流调控单元的容性谐振电流从最大值开始减小，电流绕组8两端相位超前的谐振电压从最高值开始线性降低。在互感作用下，电压绕组9两端的互感电压随之产生线性减小变量ΔU，此时自耦变压器实质上变成了自耦调压器。电压绕组9输出端电压从最高值开始下降，电容器C两端电压也从最高值开始线性下降，电压调整单元的容性电流随之开始下降。使两个单元回路电流的算术和随之开始线性下降。

当交流绕组3的感性电流增大到与电容器C₀的容性谐振电流大小相等时，电流绕组8的电流减至最小，并且变为电阻性，此时该绕组两端的电压降至最低，电压调整单元绕组9两端的互感电压也降为最低。这时U_SC＝U，容性工作电流只是电压调整单元C的电流。

当交流绕组3电流增大到大于电容器C₀的容性谐振电流时，电流绕组8的电流变为感性，既电流相位从超前变为滞后90度，其两端电压的相位变了180度。电压绕组9两端互感电压的相位同样变换180度，既由此前的与电源电压相位相同变成现在的与电源电压相位相反。此后，电流绕组8两端的电压由该绕组与交流绕组3等效阻抗的分压比决定。随交流绕组3等效阻抗的继续线性减小，电流绕组8两端的电压又开始线性升高。电压绕组9两端的互感电压又产生增大的变量ΔU。但是，由于此时该互感电压的相位已经变换了180度，电压绕组9输出端电压U_SC低于输入电压U，既U_SC＝U-ΔU，并在低于输入电压U基础上变化。电容器C两端电压继续线性下降，该回路容性电流继续线性减小。这时，工作电流是电压调整单元的容性电流与电流调控单元的感性电流的矢量合，并且持续线性减小。

当交流绕组3感性电流增大到大于线性减小的电压调整单元的容性电流时，两个单元电流的矢量合形成的工作电流变成感性，并且线性增大。

当交流绕组3感性电流从最大值开始减小到零时，电流调控单元的电流从感性最大值开始减小，变成阻性的最小值后，又变成增大的容性谐振电流。电压绕组9两端相位滞后90度的互感电压首先产生减小的变量ΔU，变成最小值后，又变成相位超前90度、线性增大的电压变量ΔU。工作电流首先由两个单元电流的算术和形成减小的感性电流，然后过渡到由两个单元电流的算数和组成的增大的容性电流变量，既逆向重复或再现如上过程。

自励式电调磁控电抗器的电流如此线性增大、减小，不但使电流调控单元电流的性质在感性与容性之间互相转变、大小发生线性变化，而且使电压调整单元输出端电压在输入电压基础上线性升高或降低而调整电容器C两端电压，实现对工作电流的大小、相位进行静态无级调控，从而实现无功功率的供应与吸收。

Claims (10)

1.一种并联型动态无功补偿装置，包括：三相磁控电抗和电容器组，其特征是：所述并联型动态无功补偿装置是由自励式电调磁控电抗器与电容器组并联组成；所述自励式电调磁控电抗器是由绕在三相三柱对称铁芯上的交流工作绕组、直流控制绕组和三相直流控制电源组成；所述三相三柱对称铁芯的上轭和下轭分别是由环形卷绕铁芯组成，由弧硅钢片叠成的三个铁芯柱固定在上轭与下轭之间；所述交流工作绕组是由分别绕在三个铁芯柱上的主绕组、副绕组和隔离绕组组成；所述直流控制绕组是由分别绕在铁芯柱之间的上轭和下轭上的各个绕组组成；所述三相直流控制电源是由晶闸管和具有中间抽头的三相线性电抗器串接成TCR后与三相整流桥的交流输入端相连接而组成；所述副绕组与所述电容器串联后其一端以相位相反的方式与主绕组的首端连接，其另一端以及主绕组的末端分别进行星形连接；所述隔离绕组的一端互相连接，另一端分别与所述三相直流控制电源的交流输入端以及另外一组所述电容器的一端连接，电容器的另一端进行星形连接；所述直流控制绕组之间分别以此首与彼尾相连接的方式串联后并联，其两端与所述三相直流控制电源的正、负端连接；通过三相直流控制电源的调控，使工作电流在容性状态下或在容性状态与感性状态的互相转变过程中快速无级变化。

2.根据权利要求1所述的并联型动态无功补偿装置，其特征是：所述电容器与线性电抗器串接成对电网谐波进行治理的LC串联回路后一端与自励式电调磁控电抗器的一端连接，另一端进行星形连接。

3.根据权利要求1所述的并联型动态无功补偿装置，其特征是：所述自励式电调磁控电抗器是由绕在立体三角形铁芯上的绕组组成；所述立体三角形铁芯的上轭和下轭分别是由三角形卷绕铁芯组成，由弧形硅钢片叠成的三个铁芯柱固定在上轭的三个角与下轭的三个角之间；所述交流工作绕组是由分别绕在三个铁芯柱上的主绕组、副绕组和隔离绕组组成；所述直流控制绕组是由分别绕在上轭的三个边、下轭的三个边上的绕组组成。

4.根据权利要求1所述的并联型动态无功补偿装置，其特征是：所述自励式电调磁控电抗器是由绕在立体三角形铁芯上的绕组组成；所述立体三角形铁芯的上轭和下轭分别是由三角形卷绕铁芯组成，由非弧形的一字硅钢片叠成的铁芯柱分别固定在上轭的三个边与下轭的三个边之间；所述交流工作绕组是由分别绕在三个铁芯柱上的主绕组、副绕组和隔离绕组组成，所述直流控制绕组是由分别绕在上轭的三个角、下轭的三个角上的绕组组成。

5.一种串并联型动态无功补偿装置，包括：三相磁控电抗器、电容器组和三相线性电抗器，其特征是：所述串并联型动态无功补偿装置是由自励式电调磁控电抗器、电容器与三相线性电抗器串联组成；所述自励式电调磁控电抗器的一端和所述电容器的一端各自进行星形连接后，另一端分别与所述三相线性电抗器的一端连接；所述自励式电调磁控电抗器是由绕在三相三柱对称铁芯上的交流工作绕组、直流控制绕组和三相直流控制电源组成；所述三相三柱对称铁芯的上轭和下轭分别是由环形卷绕铁芯组成，由弧形硅钢片叠成的三个铁芯柱固定在上轭与下轭之间；所述交流工作绕组是由分别绕在三个铁芯柱上的主绕组和隔离绕组组成；所述直流控制绕组是由分别绕在铁芯柱之间的上轭和下轭上的各个绕组组成；所述三相直流控制电源是由晶闸管和具有中间抽头的三相线性电抗器串接成TCR后与三相整流桥的交流输入端相连接而组成；所述隔离绕组的一端互相连接，另一端与三相直流控制电源的交流输入端连接；所述直流控制绕组之间分别以此首与彼尾相连接的方式串联后并联，其两端与所述三相直流控制电源的正、负端连接；通过三相直流控制电源的调控，使工作电流在容性状态下或在容性状态与感性状态的互相转变过程中快速无级变化。

6.根据权利要求5所述的串并联型动态无功补偿装置，其特征是：所述自励式电调磁控电抗器是由绕在立体三角形铁芯上的绕组组成；所述立体三角形铁芯的上轭和下轭分别是由三角形卷绕铁芯组成，由弧形硅钢片叠成的三个铁芯柱固定在上轭的三个角与下轭的三个角之间；所述交流工作绕组是由分别绕在三个铁芯柱上的主绕组和隔离绕组组成；所述直流控制绕组是由分别绕在上轭的三个边、下轭的三个边上的绕组组成。

7.根据权利要求5所述的串并联型动态无功补偿装置，其特征是：所述自励式电调磁控电抗器是由绕在立体三角形铁芯上的绕组组成；所述立体三角形铁芯的上轭和下轭分别是由三角形卷绕铁芯组成，由非弧形的一字硅钢片叠成三个铁芯柱分别固定在上轭的三个边与下轭的三个边之间；所述交流工作绕组是由分别绕在三个铁芯柱上的主绕组和隔离绕组组成，所述直流控制绕组是由分别绕在上轭的三个角、下轭的三个角上的绕组组成。

8.一种调压型磁控调相器，包括：三相磁控电抗器、补偿变压器和电容器，其特征是：所述调压型磁控调相器是由自励式电调磁控电抗器、电容器与补偿变压器串、并成的电流调控单元和电压调整单元组成；所述补偿变压器是由电流绕组和电压绕组组成，铁芯具有气隙；所述电流调控单元是由自励式电调磁控电抗器主绕组的首端与所述电流绕组的一端连接组成，主绕组的末端进行星形连接；所述电压调整单元是由所述电压绕组与所述电容器串联组成，该单元一端以相位相反的方式与电流绕组的一端连接，另一端进行星形连接；所述自励式电调磁控电抗器是由绕在三相三柱对称铁芯上的交流工作绕组、直流控制绕组和三相直流控制电源组成；所述三相三柱对称铁芯的上轭和下轭分别是由环形卷绕铁芯组成，由弧形硅钢片叠成的三个铁芯柱固定在上轭与下轭之间；所述交流工作绕组是由分别绕在三个铁芯柱上的主绕组和二个隔离绕组组成；所述直流控制绕组是由分别绕在铁芯柱之间的上轭和下轭上的各个绕组组成；所述三相直流控制电源是由晶闸管和具有中间抽头的三相线性电抗器串接成TCR后与三相整流桥的交流输入端相连接而组成；其中一个所述隔离绕组的一端互相连接，另一端与所述三相直流控制电源的交流输入端连接；另一个所述隔离绕组的一端互相连接，另一端与另一组所述电容器的一端连接，电容器的另一端进行星形连接；所述直流控制绕组之间分别以此首与彼尾相连接的方式串联后并联，其两端与所述三相直流控制电源的正、负端连接；通过自励式电调磁控电抗器的调控，使工作电流在容性状态下或在容性状态与感性状态的互相转变过程中快速无级变化。

9.根据权利要求8所述的调压型磁控调相器，其特征是：所述自励式电调磁控电抗器是由绕在立体三角形铁芯上的绕组组成；所述立体三角形铁芯的上轭和下轭分别是由三角形卷绕铁芯组成，由弧形硅钢片叠成的三个铁芯柱固定在上轭的三个角与下轭的三个角之间；所述交流工作绕组是由分别绕在三个铁芯柱上的主绕组和二个隔离绕组组成；所述直流控制绕组是由分别绕在上轭的三个边、下轭的三个边上的绕组组成。

10.根据权利要求8所述的调压型磁控调相器，其特征是：所述自励式电调磁控电抗器是由绕在立体三角形铁芯上的绕组组成；所述立体三角形铁芯的上轭和下轭分别是由三角形卷绕铁芯组成，由非弧形的一字硅钢片叠成的三个铁芯柱分别固定在上轭的三个边与下轭的三个边之间；所述交流工作绕组是由分别绕在三个铁芯柱上的主绕组和二个隔离绕组组成，所述直流控制绕组是由分别绕在上轭的三个角、下轭的三个角上的绕组组成。