專利名稱：交流傳輸網(wǎng)中用于控制電力潮流的電感調(diào)節(jié)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于控制多相電傳輸網(wǎng)的電壓振幅和/或相角的電感調(diào)節(jié) 器，該電傳輸網(wǎng)表現(xiàn)出具有初級(jí)電壓的初級(jí)側(cè)和具有可控的次級(jí)電壓的次 級(jí)側(cè)，該電感調(diào)節(jié)器連接在傳輸網(wǎng)的初級(jí)側(cè)和次級(jí)側(cè)之間，包括具有定子 繞組和定子極的定子及具有轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)子極的轉(zhuǎn)子。本發(fā)明還涉及利用電感調(diào)節(jié)器來(lái)控制高電壓的多相傳輸網(wǎng)的電壓和 相角的方法。本發(fā)明還涉及利用電感調(diào)節(jié)器對(duì)高電壓的多相傳輸網(wǎng)的電力潮流(powerflow)進(jìn)行控制。
技術(shù)背景根據(jù)下述等式來(lái)控制AC (交流)網(wǎng)絡(luò)中的有效電力潮流 其中Ui和U2分別是網(wǎng)絡(luò)發(fā)射端和接收端的電壓。線路電抗是X, 6是電壓之間的角度。在網(wǎng)絡(luò)中需要控制電力潮流的一個(gè)原因是為了能夠從產(chǎn)生(發(fā)電機(jī)) 到消耗(負(fù)栽)盡可能地使用傳送系統(tǒng)(網(wǎng)絡(luò))。這意味著可以更多地使 用具有低產(chǎn)生成本的發(fā)電機(jī)。如果在網(wǎng)絡(luò)中發(fā)生未預(yù)見(jiàn)的事件，那么就需 要對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)行關(guān)于產(chǎn)生成本的非優(yōu)化方式的設(shè)計(jì)。由于網(wǎng)絡(luò)中的可控 性，從而能夠以低消耗方式產(chǎn)生電。眾所周知，可以通過(guò)下列多種方式影響網(wǎng)絡(luò)中的有效電力潮流-減少或增加電壓振幅；-通過(guò)增加串聯(lián)電容器來(lái)改變電抗；—使用相移變壓器來(lái)改變角度3;-根據(jù)上述方法增加并聯(lián)電壓和串聯(lián)電壓，通常稱為UPFC、 SSSC、 FACTS或類似的首字母縮寫詞；-使用電感調(diào)節(jié)器。當(dāng)通過(guò)減小或增加電壓振幅來(lái)影響有效電力潮流時(shí)，由于最大允許的電壓電平(通?！?%)和最好在高電壓電平下運(yùn)行以減少網(wǎng)絡(luò)中的損耗的 情況，因此減小或增加電壓振幅以改變電壓的控制范圍是有限的.當(dāng)通過(guò)使用串聯(lián)電容器來(lái)影響有效電力潮流時(shí)，僅能將電抗減少到 一定水平，且由于在實(shí)際中不可能過(guò)度補(bǔ)償線路，則不可能不考慮線路狀 態(tài)而施加電流。另一方面，移相器能夠控制電力潮流，并通過(guò)在其端子之間引入相移而施加^^r電^危。upfc (統(tǒng)一潮流控制器)利用電力電子器件在并聯(lián)連接和串聯(lián)連接 的變壓器之間傳輸電力。通過(guò)適當(dāng)控制，有可能在裝置的額定功率下獲得任選的輸出電壓。現(xiàn)有的upfc的缺點(diǎn)主要是難于保護(hù)在串聯(lián)變壓器側(cè)的電力電子器件。也存在關(guān)于網(wǎng)點(diǎn)是否真的需要在振幅和相位兩方面的完 全可控性的討論。有些網(wǎng)點(diǎn)需要更多電壓控制，而其它網(wǎng)點(diǎn)需要更多角度 控制，以便于以優(yōu)化方式使用系統(tǒng)。在需要非常精確且連續(xù)的電壓控制的實(shí)驗(yàn)室和其它地點(diǎn)使用用于控制電壓和角度的電感調(diào)節(jié)器。目前，基本上將電感調(diào)節(jié)器當(dāng)作涉及電壓和 功率的小單位使用。在較早的使用領(lǐng)域也是對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)行電壓控制，其中 通過(guò)電感調(diào)節(jié)器可以對(duì)機(jī)器轉(zhuǎn)子上的勵(lì)磁繞組進(jìn)行饋送。但是現(xiàn)在使用電 力電子器件作為實(shí)現(xiàn)該目的的主要部分。電感調(diào)節(jié)器是異步機(jī)器，其并不作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，而是具有固定的轉(zhuǎn) 子，其中轉(zhuǎn)子可以以某一角度方向旋轉(zhuǎn)以控制電壓。該控制依賴于轉(zhuǎn)子的機(jī)械運(yùn)動(dòng)來(lái)將特定量的流從一個(gè)相位聯(lián)接到另 一個(gè)相位。旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子所需要的電力與通過(guò)該轉(zhuǎn)子的電力成比例。控制速度 低，且需要很大的M力以獲得輸出電壓的緩慢改變。在電感調(diào)節(jié)器中， 電壓和振幅都發(fā)生改變。在這種情況下，輸出電壓遵循一種循環(huán)。電感調(diào) 節(jié)器的缺點(diǎn)是當(dāng)角度s改變時(shí)，電壓振幅也改變。根據(jù)本方法，電力線路上的電力潮流基本上通過(guò)兩種不同方式來(lái)控制。一類部件在相位之間傳送電力，另一類部件僅影響特定相位的阻抗。第一類部件包括相移變壓器、hvdc和upfc。第二類部件主要包括其他種類的FACTS和串聯(lián)電容器。第一類部件具有相當(dāng)大的優(yōu)勢(shì)，由于其能夠主動(dòng)控制電力潮流而不過(guò) 多依賴于周圍的交流系統(tǒng)。第二類部件依賴于交流網(wǎng)絡(luò)的其他阻抗，且可 能僅在某種程度上影響電力潮流。根據(jù)第一類部件的設(shè)備能夠在幾乎獨(dú)立 于負(fù)栽狀態(tài)的最小和最大范圍內(nèi)控制電力潮流，而^fL據(jù)第二類部件的控制 設(shè)備不能總是滿足這種要求。在例如"TRANSFORMERS for Single and Multiphase Currents" by Gisbert Kapp， London Sir Isaac Pitman & Sons, LTD, 1925(pp. 274-283)， 的文獻(xiàn)中描述了電感調(diào)節(jié)器的基本原理。也可以從GB 400.100和GB 549,536中了解電感調(diào)節(jié)器。電感調(diào)節(jié)器可以是單相或多相，但本發(fā)明涉及多相電感調(diào)節(jié)器，優(yōu)選 地涉及三相電感調(diào)節(jié)器。以下描述三相電感調(diào)節(jié)器的操作模式。當(dāng)希望獲得電壓矢量的連續(xù)旋 轉(zhuǎn)，即電壓相角的連續(xù)改變時(shí)，使用電感調(diào)節(jié)器。使轉(zhuǎn)子固定，但該轉(zhuǎn)子 被設(shè)置為可以相對(duì)于定子旋轉(zhuǎn)過(guò)特定角度。通過(guò)蝸輪進(jìn)行適當(dāng)?shù)臋C(jī)械轉(zhuǎn) 旋。當(dāng)轉(zhuǎn)子固定時(shí)，轉(zhuǎn)子側(cè)的RMF矢量的方向依賴于轉(zhuǎn)子相對(duì)于定子的 位置。如果機(jī)器從定子側(cè)激勵(lì)，則在這種情況下，在定子繞組中感生的電 壓和轉(zhuǎn)子繞組中感生的電壓之間存在相位一致性，其中定子和轉(zhuǎn)子的繞組 相位被設(shè)置為彼jM目反，但是當(dāng)轉(zhuǎn)子在感應(yīng)通量的旋轉(zhuǎn)方向上向前旋轉(zhuǎn)一 定的電角度(1^巨=180電角度)a時(shí)，則對(duì)應(yīng)于時(shí)間角的次級(jí)電壓矢量 在時(shí)間上被移位(在相位上滯后)。如果轉(zhuǎn)子以相反方向旋轉(zhuǎn)，那么與前 一情況相比，次級(jí)電壓的矢量將具有符號(hào)相反的相角。電感調(diào)節(jié)器的缺點(diǎn)是，控制的可能性被限制于次級(jí)電壓矢量所達(dá)到的 電壓改變，并且這同時(shí)改變電壓的相角。由于角度旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生電壓的改變， 這導(dǎo)致線路和裝置并聯(lián)連接的困難以及因此產(chǎn)生的循環(huán)的電抗效應(yīng)。根據(jù)第一方面，本發(fā)明提供一種改進(jìn)的電感調(diào)節(jié)器，用于在高壓交流 多相傳輸網(wǎng)中控制電力潮流。根據(jù)第二方面，本發(fā)明提供一種利用電感調(diào)節(jié)器來(lái)控制此類高電壓的多相傳輸網(wǎng)的電壓和相角的方法。根據(jù)第三方面，本發(fā)明提供對(duì)電感調(diào)節(jié)器的使用，以對(duì)此類高電壓的 多相傳輸網(wǎng)的電壓和相角進(jìn)行改進(jìn)的控制。發(fā)明內(nèi)容根據(jù)本發(fā)明的第一方面，如權(quán)利要求l所述，提供了一種用于控制多 相電傳輸網(wǎng)的電壓和相角的電感調(diào)節(jié)器。在接下來(lái)的從屬權(quán)利要求2-15中清楚揭示了根據(jù)該第一方面的本發(fā) 明的適當(dāng)實(shí)施例。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，如權(quán)利要求16所述，提供了一種控制電壓 和相角的方法。在接下來(lái)的從屬權(quán)利要求17-18中清楚揭示了根據(jù)該第二方面的本發(fā) 明的適當(dāng)實(shí)施例.根據(jù)本發(fā)明的第三方面，如權(quán)利要求19所示，提供了對(duì)三相傳輸網(wǎng) 電力潮流進(jìn)行控制的使用。根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)影響定子極和轉(zhuǎn)子極之間的容積(volume)中的 磁通量區(qū)域，可以控制該容積的磁通量，這意味著可以控制次級(jí)電壓矢量 的振幅，且不發(fā)生轉(zhuǎn)子的M旋轉(zhuǎn)。從而通過(guò)包括可控磁通量區(qū)域的容積 可以實(shí)現(xiàn)電感調(diào)節(jié)器的控制功能。在下文中，雖然根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)子不可移動(dòng)而是相對(duì)于定子固定的， 但仍使用轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)子極的概念。進(jìn)行此設(shè)計(jì)的原因是便于與現(xiàn)有技術(shù)中的 電感調(diào)節(jié)器進(jìn)行比較。通過(guò)改變?nèi)莘e中 一個(gè)或多個(gè)磁區(qū)域的溫度來(lái)對(duì)該容積中的磁通量進(jìn) 行控制，由此各區(qū)域包括一種材料，該材料提供了相對(duì)磁導(dǎo)率關(guān)于溫度變 化的相當(dāng)大的變化。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，已經(jīng)證明了元素釓(Gd)是 特別適用于磁區(qū)域的材料。這基于對(duì)釓的認(rèn)識(shí)4L是一種鐵磁體材料，具 有獨(dú)特的特性，它的居里溫度^f氐，實(shí)際上為292。K，對(duì)應(yīng)于19。C。居里溫 度是一個(gè)極限溫度，在此溫度之上，鐵磁體材料表現(xiàn)出正常的順磁性特性. 這意味著當(dāng)釓的溫度圍繞居里溫^JL生變化時(shí)，釓的磁導(dǎo)率也變化。因此 可以了解到，對(duì)于釓，在溫度圍繞室溫以及高于室溫變化時(shí)，磁導(dǎo)率是可 以控制的。釓的特有特性是在磁導(dǎo)率上的較大變化，在居里點(diǎn)之上的間隔 中的小的溫度變化也會(huì)引這種磁導(dǎo)率上的變化。例如，在溫度從20匸變 到40*0時(shí)，相對(duì)磁導(dǎo)率在大小上可能從約1000變化到1。釓屬于稀土金屬，在幾種礦石中存在，但在自然界中并不游離存在。


在下面將僅以實(shí)例方式描述本發(fā)明的具體實(shí)施例，通過(guò)結(jié)合附圖對(duì)其進(jìn)行更詳細(xì)的描述，其中圖1示意性地示出了現(xiàn)有技術(shù)中電感調(diào)節(jié)器和三相網(wǎng)絡(luò)的連接；圖2a-d示出了輸出控制電壓，其作為在電感調(diào)節(jié)器的不同轉(zhuǎn)子位置 處的輸入電壓矢量和次級(jí)電壓矢量的矢量和；圖3示意性地示出了祁》據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電感調(diào)節(jié)器；圖4a-d分別示意性地示出了在各層和各段中的容積的建立；圖5示意性地詳細(xì)示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電感調(diào)節(jié)器中的定子 和轉(zhuǎn)子之間的容積以及控制裝置；圖6示意性地示出了怎樣控制本發(fā)明實(shí)施例的控制范圍；圖7以圖表形式分別示出了一些稀土金屬隨絕對(duì)溫度變化時(shí)的鐵磁 體居里點(diǎn)和尼爾(Neel)點(diǎn)。
具體實(shí)施方式
在以下的描述和附圖中，本發(fā)明僅以實(shí)例的方式說(shuō)明了對(duì)于具有三相 r、 s、 t的三相網(wǎng)絡(luò)的控制，因?yàn)槿嗯潆娋W(wǎng)在實(shí)際中最常用，然而本發(fā) 明的實(shí)施例也適用于具有不同相位數(shù)目的多相網(wǎng)絡(luò)。在圖1中，1表示通過(guò)具有三相3r、 3s和3t的三相網(wǎng)絡(luò)連接到用電 設(shè)備2的電流源，該網(wǎng)絡(luò)示出了初級(jí)側(cè)3和次級(jí)側(cè)4。在電流源和用電設(shè) 備之間連接有電感調(diào)節(jié)器5。在電流源1和電感調(diào)節(jié)器5之間，網(wǎng)絡(luò)中的 相電壓Ea是可變的，而電感調(diào)節(jié)器和用電設(shè)備之間的網(wǎng)絡(luò)的相電壓En 保持為常數(shù)。電感調(diào)節(jié)器有三個(gè)定子繞組6r、 6s和6t，以及三個(gè)轉(zhuǎn)子繞 組7r、 7s和7t。各定子繞組具有連接到網(wǎng)絡(luò)的初級(jí)側(cè)3的初級(jí)連接端8， 和連接到網(wǎng)絡(luò)的次級(jí)側(cè)4的次級(jí)連接端9。在各次^Jl:接端9處，各定子 繞組連接到各轉(zhuǎn)子繞組7 (r、 s、 t)。這些轉(zhuǎn)子繞組在其第二連接端依次 與其它轉(zhuǎn)子繞組互連。定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組之間感生的電壓AE矢量疊加到初級(jí)電壓Ea上 以形成次級(jí)電壓En。在定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組祐i殳置成正好面對(duì)彼此的情況下，定子繞組中感生的電壓和轉(zhuǎn)子繞組中感生的電壓之間存在相位一致性；但是如果轉(zhuǎn)子從該位置旋轉(zhuǎn)，那么次級(jí)電壓矢量可以祝賊予關(guān)于對(duì)應(yīng) 的初級(jí)矢量的任意位置，包括在初級(jí)矢量之前和之后。圖2a-d說(shuō)明了如何將次級(jí)電壓矢量AE加到初級(jí)電壓Ea上以形成次 級(jí)電壓En。在圖2a中，Ea具有最低值，且與AE —起形成電壓矢量En。 如圖2b所清楚顯示的，如^目電壓Ea增加，轉(zhuǎn)子的位置一定會(huì)移位， 從而AE的相位位置被移位，使得Ea和AE的和仍然是恒定值En。當(dāng) Ea位于其最大值時(shí)(圖2c)，轉(zhuǎn)子一定被移位到相對(duì)于圖2a的180度的 電角度，而AE被引導(dǎo)至與Ea相反的方向。當(dāng)轉(zhuǎn)子被移位到其它方向，AE 將具有相反方向，這在圖2e中清楚地顯示。從以上所述可以清楚了解，傳統(tǒng)電感調(diào)節(jié)器的控制范圍理論上是 土AE。這個(gè)大小基本上依賴于定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組中感生的磁通量，以及定 子極和轉(zhuǎn)子;feL之間的氣隙中的相對(duì)磁導(dǎo)率。在圖3中示意性示出了為在轉(zhuǎn)子沒(méi)有任何機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)的情況下實(shí)現(xiàn)控 制的本發(fā)明實(shí)施例的電感調(diào)節(jié)器。在此，具有三相3r、 3s和3t的三相網(wǎng)絡(luò)的初級(jí)側(cè)通過(guò)它們的各初級(jí) 連接端8連接到各定子繞組6r、 6s和6t，并通過(guò)次級(jí)連接端9連接到各 次級(jí)側(cè)。ll表示定子極。10表示具有轉(zhuǎn)子繞組7的固定轉(zhuǎn)子。12表示轉(zhuǎn) 子極。容積14位于定子極和轉(zhuǎn)子;feL之間。轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)子極關(guān)于定子和定子 極固定。為了清楚，圖中僅顯示了各相位的一對(duì)極，而實(shí)際上極對(duì)的數(shù)目可以 更高(等于相位數(shù)的倍數(shù))。電子線路13將各定子繞組的次級(jí)連接端9連接到相關(guān)的轉(zhuǎn)子繞組7。 轉(zhuǎn)子繞組以其各自的次級(jí)連接端15被互連到公共中性點(diǎn)16。為提供電感調(diào)節(jié)器的控制，容積14基本上包括一個(gè)或多個(gè)磁區(qū)域， 該磁區(qū)域具有依賴于溫度的相對(duì)磁導(dǎo)率，由此通過(guò)控制其溫度來(lái)影響各區(qū) 域的相對(duì)磁導(dǎo)率以控制次級(jí)電壓矢量AE的大小和方向。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，如圖4a-4d所清楚顯示的，容積中的磁區(qū)域被劃分 為多個(gè)層或段。在圖4a中，容積14被劃分為多個(gè)層17，這些層被設(shè)置在基本平行于極的端平面的平面中。通道22被設(shè)置為使介質(zhì)循環(huán)通過(guò)各層以個(gè)別地 控制各層的溫度。在圖4b中，容積14被劃分為多個(gè)層17，這些層被設(shè)置在^垂直 于極的端平面的平面中。在此，通道22同樣被設(shè)置為使介質(zhì)循環(huán)通過(guò)這 些層以個(gè)別地控制各層的溫度。在圖4c中，容積14劃分為多個(gè)段23，其在橫截面中形成二維矩陣。 在此，通道22被設(shè)置為使介質(zhì)循環(huán)通過(guò)各段以個(gè)別地控制各段的溫度。在圖4d中，段23被依次劃分為子段24，形成三維矩陣。在此，通 道22同樣被設(shè)置為使介質(zhì)循環(huán)通過(guò)個(gè)各段，并個(gè)別地控制各子段的溫度， 各子段需要額外的供熱裝置25。這些裝置由設(shè)置在各子段中間的發(fā)熱單 元25組成，從而通過(guò)流經(jīng)通道22的介質(zhì)來(lái)進(jìn)行個(gè)別的溫度控制，確保整 個(gè)段的公共最低溫度，而發(fā)熱單元將各子段的溫度升高到所需水平。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，磁層包括元素釓，其呈現(xiàn)出相對(duì)磁導(dǎo)率極大程度地 依賴于溫度的特性。例如，如果將溫度控制在20'C-40'C之間，則相對(duì)磁 導(dǎo)率將在1000到1之間變化。本發(fā)明的實(shí)施例使得一種^Mt模式變?yōu)榭赡埽纯梢栽诓挥绊戨妷汉?電流之間的相角的情況下進(jìn)行控制，或通過(guò)在改變相電壓En的相角和振 幅之間進(jìn)行適當(dāng)選擇而進(jìn)行控制。應(yīng)當(dāng)理解，這提供了很大的操作優(yōu)點(diǎn)， 因?yàn)楦鶕?jù)這種操作模式，有可能選擇線性地控制電壓或用電抗分量來(lái)控制 電壓以獲得所需的相位補(bǔ)償。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，層17包括釓，摻雜有影響晶格結(jié)構(gòu)的物質(zhì)，和/ 或摻雜有在本質(zhì)上影響材料中的磁耦合的物質(zhì)，以便于影響其磁相位轉(zhuǎn)換 的溫度。用于摻雜的物質(zhì)適宜屬于稀土金屬群中的一種或多種物質(zhì)，稀土 金屬群例如為L(zhǎng)a、 Ce、 Pr、 Nd、 Pm、 Sm、 Eu、 Tb、 Dy、 Ho、 Er、 Tm、 Yb、 Lu。圖5進(jìn)一步示意性示出了用于控制磁層或各段溫度的設(shè)備18-20。在此，由箭頭10來(lái)示意性地指示固定轉(zhuǎn)子，由箭頭11來(lái)指示具有定 子極的相應(yīng)定子。通過(guò)饋給線20a，包含氣體或液體介質(zhì)的兩個(gè)容器18、 19被提供有適于通過(guò)通道22使氣體或液體介質(zhì)循環(huán)通過(guò)容積14的磁層 或^^段的混合閥21和返回線20b。氣體或液體存儲(chǔ)在兩個(gè)容器18、 19中， 一個(gè)溫度高，例如70。C， 一 個(gè)溫度低，例如20'C。通過(guò)混合岡，所需溫度的氣體或液體被提供到容積中的各層或各段。根據(jù)該^Mt模式，分別用于加熱/冷卻的裝置(未示出)也被適當(dāng)?shù)?設(shè)置以使循環(huán)的液體介質(zhì)在各容器中。同樣應(yīng)意識(shí)到，容器和相關(guān)導(dǎo)管及 閥的數(shù)目可以以合適方式改變，以滿足可控性要求。在圖6中示意性地清楚揭示了如何通過(guò)本發(fā)明實(shí)施例對(duì)控制范圍進(jìn) 行擴(kuò)展，圖6中將受控電壓顯示為輸入電壓Ea和次級(jí)電壓矢量AE的矢 量和。在A處，磁容積具有最低的相對(duì)磁導(dǎo)率，這發(fā)生在溫度最高時(shí)， 而在B處，該容積達(dá)到其最高相對(duì)磁導(dǎo)率，il^生在當(dāng)該容積在溫度控 制的間隔中具有最低溫度時(shí).通過(guò)分別個(gè)別地控制容積的各層和各段的相對(duì)磁導(dǎo)率，可以實(shí)現(xiàn)磁通 量關(guān)于相對(duì)的極的中心線的移位。在圖6中示出了所實(shí)現(xiàn)的控制范圍。實(shí) 際上，本發(fā)明的實(shí)施例實(shí)現(xiàn)的相移類似于當(dāng)在傳統(tǒng)電感調(diào)節(jié)器中旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子 所實(shí)現(xiàn)的相移。圖7以圖表形式示出了一些稀土元素的磁性居里溫度。Y軸表示絕對(duì) 溫度(。K);根據(jù)4f數(shù)目的電子數(shù)，在X軸描述了屬于稀土元素的元素。 這些元素是La、 Ce、 Pr、 Nd、 Pm、 Sm、 Eu、 Gb、 Tb、 Dv、 Ho、 Er、 Tm、 Yb和Lu。標(biāo)注NP的曲線示出了 Neel溫度，標(biāo)注FCP的曲線示 出了這些材料的鐵磁體居里溫度。該圖表示出了釓是這些物質(zhì)中具有最高 居里溫度的物質(zhì)，即大約為室溫。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，首先對(duì)設(shè)備進(jìn)ei殳計(jì)來(lái)控制高電壓的三相傳輸 網(wǎng)，即具有提供基本連續(xù)地電力傳送而不^1信息傳送的可能性的工作電壓 的網(wǎng)絡(luò)。實(shí)際上，本發(fā)明的實(shí)施例可用于高于lkV的情況。傳輸網(wǎng)的公 共工作電壓是200-750kV，對(duì)于子傳輸網(wǎng)是70-200kV，對(duì)于配電網(wǎng)是 10-70kV。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，用于控制溫度的裝置(18-21)適于在20。C到150'C 之間，優(yōu)選地在30'C到70。C之間改變?nèi)莘e的溫度。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，定子繞組和/或轉(zhuǎn)子繞組由完全與地絕緣的電纜繞 組構(gòu)成，這種繞組可以從(例如)專利文件W097/45919描述的用于高電 壓的發(fā)電機(jī)中了解到。尤其當(dāng)容積的溫度維持在相對(duì)低時(shí)，例如，在30 'C到70'C之間時(shí)，這在很大程度上不會(huì)對(duì)各極造成任何熱傳送，因此其 繞組也可以在工作中維持70。C的溫度。這個(gè)溫度，或圍繞這個(gè)溫度的溫 度間隔非常適于電纜繞組。根據(jù)第二方面，本發(fā)明還涉及如權(quán)利要求16-18所述的，利用一種設(shè) 備來(lái)控制高電壓的多相傳輸網(wǎng)的電壓和相角的方法，其中在保持轉(zhuǎn)子關(guān)于 定子固定的情況下，通過(guò)控制容積中的可控磁通量區(qū)域來(lái)進(jìn)行該控制。根據(jù)第三方面，本發(fā)明還涉及如權(quán)利要求19所述的，對(duì)高電壓的三 相傳輸網(wǎng)的電力潮流控制的使用。 一個(gè)使用領(lǐng)域是使用該設(shè)M為電力網(wǎng) 絡(luò)中的緩慢統(tǒng)一潮流控制器(UPFC )。這里給定的任何范圍或設(shè)M都可以被擴(kuò)展或替換而不會(huì)損失希望 的效果，正如通過(guò)對(duì)文中教導(dǎo)的理解而變得對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員是明顯的那 樣。本申請(qǐng)要求申請(qǐng)于2005年9月29日的瑞典專利申請(qǐng)No.0502169-6 和申請(qǐng)于2005年11月29日的瑞典專利申請(qǐng)No.0502716-4的優(yōu)先權(quán)，其 內(nèi)^t過(guò)引用合并于此。
權(quán)利要求
1.一種電感調(diào)節(jié)器，用于控制多相電傳輸網(wǎng)的電壓振幅和/或相角，所述多相電傳輸網(wǎng)展現(xiàn)為具有初級(jí)電壓Ea的初級(jí)側(cè)和具有可控次級(jí)電壓En的次級(jí)側(cè)(4)，所述電感調(diào)節(jié)器(5)連接在傳輸網(wǎng)的初級(jí)側(cè)(1a)次級(jí)側(cè)(1b)之間，包括具有定子繞組(6r、s、t)和定子極(11)的定子以及具有轉(zhuǎn)子繞組(7r、s、t)和轉(zhuǎn)子極(12)的轉(zhuǎn)子(10)，其特征在于在定子和轉(zhuǎn)子之間設(shè)置包括可控磁通量區(qū)域的容積，以及，轉(zhuǎn)子相對(duì)于定子固定。
2. 如權(quán)利要求l所述的電感調(diào)節(jié)器，其特征在于磁通量區(qū)域包括至少一個(gè)具有相對(duì)磁導(dǎo)率(^)的磁區(qū) 域，可通過(guò)改變溫度來(lái)控制所i^目對(duì)磁導(dǎo)率，從而初級(jí)和次級(jí)側(cè)之間的電 壓差矢量AE適于通過(guò)控制磁區(qū)域的相對(duì)磁導(dǎo)率而被控制。
3. 如權(quán)利要求2所述的電感調(diào)節(jié)器，其特征在于所逸磁區(qū)域被劃分為多個(gè)子區(qū)域，從而通過(guò)控制溫度可 個(gè)別地影響所述子區(qū)域的相對(duì)磁導(dǎo)率。
4. 如權(quán)利要求3所述的電感調(diào)節(jié)器，其特征在于所逸磁性子區(qū)域被形成為多個(gè)層(17),所述多個(gè)層被 設(shè)置為基本平行于相對(duì)的極的端平面，從而通過(guò)控制溫度可個(gè)別地影響所 述各層的相對(duì)磁導(dǎo)率。
5. 如權(quán)利要求3所述的電感調(diào)節(jié)器，其特征在于所逸磁性子區(qū)域被形成為基本平行的多個(gè)層(17),所 述多個(gè)層垂直地延伸到相對(duì)的極的端平面，從而通過(guò)控制溫度可個(gè)別地影 響所述各層的相對(duì)磁導(dǎo)率。
6. 如權(quán)利要求3和5所述的電感調(diào)節(jié)器，其特征在于所逸磁性子區(qū)*現(xiàn)為矩陣形式的多個(gè)段(23)，且包 括用于個(gè)別地對(duì)各子段進(jìn)行溫度控制的裝置。
7. 如權(quán)利要求l-6所述的電感調(diào)節(jié)器，其特征在于所ii^通量區(qū)域(17、 23、 24)包括固體磁性材料，所 述固體磁性材料的磁相變位于電感調(diào)節(jié)器的正常工作溫度附近，溫度控制 裝置(18-21)和通道(22 )祐:設(shè)置在磁通量區(qū)域中，且適于控制其溫度。
8. 如權(quán)利要求l-7所述的電感調(diào)節(jié)器， 其特征在于所U通量區(qū)域(17、 23、 24)包括Gd。
9. 如權(quán)利要求8所述的電感調(diào)節(jié)器，其特征在于包括Gd的所i^通量區(qū)域(17、 23、 24 ) /所述層(17) 摻雜有影響晶格對(duì)稱性的物質(zhì)，和/或摻雜有影響其磁相變溫度的物質(zhì)。
10. 如權(quán)利要求9所述的電感調(diào)節(jié)器，其特征在于所述摻雜物是屬于稀土元素群中的一種或多種物質(zhì)，所 述稀土元素為例如La、 Ce、 Pr、 Nd、 Pm、 Sm、 Eu、 Tb、 Dy、 Ho、 Er、 Tm、 Yb、 Lu。
11. 如權(quán)利要求7-10所述的電感調(diào)節(jié)器，其特征在于用于溫度控制的裝置(18-21)適于在201C-1501C之間， 優(yōu)選地在30X:-701C之間，分別改變各層(17)和各段(23)的溫度。
12. 如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的電感調(diào)節(jié)器，其特征在于所述多 相傳輸網(wǎng)(1)用于在200kV和750kV之間、或7他V和200kV之間、或 10kV和70kV之間的高電壓。
13. 如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的電感調(diào)節(jié)器，其特征在于所述定子 繞組和/或轉(zhuǎn)子繞組由與地完全絕緣的電纜繞組構(gòu)成。
14. 如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的電感調(diào)節(jié)器，其特征在于所述多相 傳輸網(wǎng)是三相傳輸網(wǎng)。
15. 如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的電感調(diào)節(jié)器，其特征在于所述轉(zhuǎn)子 繞組^L設(shè)計(jì)為第二定子繞組。
16. —種利用電感調(diào)節(jié)器來(lái)控制高電壓的多相傳輸網(wǎng)(1)的電壓和 相角的方法，其特征在于當(dāng)轉(zhuǎn)子相對(duì)于定子保持固定時(shí)，通過(guò)控制容積 中的可控磁通量區(qū)域來(lái)進(jìn)行控制。
17. 如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于通過(guò)改變磁通量區(qū)域 的溫度來(lái)進(jìn)行控制，所U通量區(qū)域包括至少 一個(gè)具有相對(duì)磁導(dǎo)率(&) 的磁區(qū)域，通過(guò)改變其溫度可控制相對(duì)磁導(dǎo)率，從而通過(guò)控制磁區(qū)域的相 對(duì)磁導(dǎo)率來(lái)控制初級(jí)側(cè)和次級(jí)側(cè)之間的電壓差矢量AE。
18. 如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于個(gè)別地控制所逸磁區(qū) 域中的子區(qū)域的溫度。
19.根據(jù)權(quán)利要求1-15的電感調(diào)節(jié)器對(duì)高電壓多相傳輸網(wǎng)(1)的電 力潮流進(jìn)行控制的使用。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于控制多相電傳輸網(wǎng)的電壓振幅和/或相角的電感調(diào)節(jié)器，該電感調(diào)節(jié)器連接在傳輸網(wǎng)的初級(jí)側(cè)(3)和次級(jí)側(cè)(4)之間。轉(zhuǎn)子相對(duì)于定子固定，且定子和轉(zhuǎn)子之間的容積(14)包括具有一區(qū)域的磁容積，該區(qū)域包括固體材料的可控磁通量區(qū)域，該固體材料具有可通過(guò)改變其溫度而被控制的相對(duì)磁導(dǎo)率(μ_r)。
文檔編號(hào)H02J3/18GK101278456SQ200680036098
公開(kāi)日2008年10月1日 申請(qǐng)日期2006年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月29日
發(fā)明者奧洛夫·約特斯坦, 斯特凡·約翰松, 米卡埃爾·達(dá)爾格倫, 貢納爾·魯斯貝里 申請(qǐng)人:Abb研究有限公司