專利名稱：不飽和對稱磁路可調(diào)電抗器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種不飽和對稱磁路可調(diào)電抗器，屬于先進制造與自動化技術(shù)中的輸變 電設(shè)備領(lǐng)域。
技術(shù)背景電力系統(tǒng)的無功平衡對電網(wǎng)的安全經(jīng)濟運行和改善電能質(zhì)量具有重要意義。在電網(wǎng)中存 在大量的無功負荷頻繁變化的設(shè)備，特別是電力電子技術(shù)和裝置在電網(wǎng)的廣泛應用，電壓無 功問題更加突出，新型可靠實用的可調(diào)電抗器的研制和應用已成為電力系統(tǒng)迫切需要研究和 解決的重要關(guān)鍵技術(shù)課題之一。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展及其在電力系統(tǒng)中的應用，靜止無功補償技術(shù)得到了迅速發(fā)展。 靜止無功補償是指用不同的靜止開關(guān)投切電容器或電抗器，使其具有吸收和發(fā)出無功電流的 能力，用于提高電力系統(tǒng)的功率因數(shù)，穩(wěn)定系統(tǒng)電壓，抑制系統(tǒng)振蕩等功能。主要有以下三 大類型， 一類是具有飽和電抗器的靜止無功補償裝置(SR: SaturatedReactor);第二類是晶 閘管控制電抗器(TCR: Thyristor ControlReactor)、晶閘管投切電容器(TSC: Thyristor SwitchCapacitor)，這兩種裝置統(tǒng)稱為SVC (StaticVar Compensator);第三類是采用自換 相變流技術(shù)的靜止無功補償裝置一一高級靜止無功發(fā)生器(ASVG: Advanced Static VarGenerator)o飽和電抗器分為自飽和電抗器和可控飽和電抗器兩種，具有自飽和電抗器的無功補償裝 置是依靠電抗器自身固有的能力來穩(wěn)定電壓，它利用鐵心的飽和特性來控制發(fā)出或吸收無功 功率的大小?？煽仫柡碗娍蛊魍ㄟ^改變控制繞組中的工作電流來控制鐵心的飽和程度，從而改變工作繞組的感抗，進一步控制無功電流的大小。目前可見報道的可控電抗器多數(shù)為調(diào)氣隙式、相控式、高阻抗變壓器型和磁飽和可控式。 磁閥式可控電抗器和磁控式可控電抗器的硅鋼片長期處于飽和狀態(tài)，鐵心損耗大溫升高，另 外還有振動和噪聲，這些缺點阻礙了可控飽和電抗器的大量使用。 發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有各類電感量可調(diào)電抗器成本高、效率低、噪聲大和難以 在實際生產(chǎn)中應用等問題，提供一種具有結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，成本低，易于加工制作等優(yōu) 點的不飽和對稱磁路可調(diào)電抗器。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案-一種不飽和對稱磁路可調(diào)電抗器，它包括至少一組電力電子器件組成的直流勵磁控制回 路、至少一組等截面的鐵心、至少一組繞組和至少一臺微處理器組成的控制器；相鄰兩鐵心 間由連接軛構(gòu)成整體,其上安裝繞組和直流勵磁控制回路，并通過控制器調(diào)節(jié)勵磁電流大小， 進而調(diào)節(jié)電抗器的電感量。所述鐵心由對稱的兩組三相鐵心柱構(gòu)成六柱雙框結(jié)構(gòu)，并通過相鄰兩鐵心間的連接軛構(gòu) 成整體，鐵心上安裝繞組。所述鐵心為兩柱或三柱或四柱雙框單相結(jié)構(gòu)，相鄰兩鐵心間由連接軛連接，鐵心上還安 裝繞組。所述鐵心由一種導磁材料制成，鐵心的鐵心柱由與鐵心柱等寬、等高的導磁材料和等寬、 分段的導磁材料疊加制成，分段的導磁材料與鐵心柱等寬，每段導磁材料之間留有氣隙，氣 隙用非磁性材料填充，氣隙和每段導磁材料的高度之和與鐵心柱的高度相等。所述鐵心由多種導磁材料制成，鐵心的鐵心柱由與鐵心柱等高的兩種或多種導磁材料疊 加制成，各種導磁材料的寬度可以是相等的或不相等的。所述鐵心由多種導磁材料制成，鐵心的鐵心柱由與鐵心柱等寬、等高的導磁材料和等寬、 分段的導磁材料疊加制成，分段的導磁材料與鐵心柱等寬，每段導磁材料之間留有氣隙，氣隙用另一種或多種導磁材料填充，氣隙和每段導磁材料的高度之和與鐵心柱的高度相等。本實用新型采用一組等截面的鐵心、 一組繞組、 一組電力電子器件組成的控制回路和一 臺微處理器組成的控制器。鐵心和繞組構(gòu)成電抗器的本體部分，由電力電子器件組成的控制 回路和微處理器組成的控制器構(gòu)成了電抗器的控制部分。上述鐵心為導磁材料制成的六柱式 (三相)或兩柱、三柱、四柱(單相)結(jié)構(gòu)，相鄰兩鐵心間由連接軛構(gòu)成整體，其上安裝有 繞組和直流勵磁控制回路，通過控制器調(diào)節(jié)勵磁電流的大小，就可以調(diào)節(jié)電抗器的電感量。 與磁閥式可控電抗器不同的是分裂鐵心柱是等截面的，與磁控式可控電抗器不同的是分裂鐵 心柱上有分段的均勻氣隙，同時總的磁路與前兩者相比是不飽和的。本實用新型的有益效果是結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，成本低，易于加工制作。

圖1是本實用新型的六柱雙框式結(jié)構(gòu)圖；圖la是圖1的側(cè)視圖；圖2是本實用新型的三相磁路結(jié)構(gòu)圖；圖3是本實用新型的一相磁路結(jié)構(gòu)圖；圖4是本實用新型的可調(diào)電抗原理圖；圖5是本實用新型的控制系統(tǒng)硬件原理圖。其中，l.鐵心，2.連接軛，3.繞組，4.控制器。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖與實施例對本實用新型作進一步說明。圖1、圖la中所示為構(gòu)成電抗器本體重要的部分-六柱式雙框結(jié)構(gòu)(三相)鐵心1的結(jié) 構(gòu)示意圖。該鐵心1由對稱的兩組三相鐵心柱構(gòu)成，并通過連接軛2構(gòu)成整體，適用于三相電感量 連續(xù)可調(diào)電抗器(如圖2所示)。當鐵心柱采用一種導磁材料時，鐵心柱是由與鐵心柱等寬、 等高的導磁材料和等寬、分段的導磁材料疊加制成，分段的導磁材料與鐵心柱等寬，每段導 磁材料之間留有氣隙，氣隙用非磁性材料填充，氣隙和每段導磁材料的高度之和與鐵心柱的 高度相等；當鐵心柱采用多種導磁材料時，鐵心柱是由與鐵心柱等高的兩種或多種導磁材料 疊加制成，各種導磁材料的寬度可以是相等的，也可以不相等；當鐵心柱采用多種導磁材料 并且結(jié)構(gòu)和權(quán)利要求4相同時，氣隙可以用另一種或多種導磁材料代替。與磁閥式可控電抗器不同的是分裂鐵心柱是等截面的，磁閥式可控電抗器的鐵心飽和發(fā) 生在磁閥段，不飽和段和飽和段的磁路是串聯(lián)的；與磁控式可控電抗器不同的是分裂鐵心柱 上有分段的均勻氣隙，磁控式可控電抗器的鐵心是在整個磁路都飽和。而本實用新型可調(diào)電 抗器總的磁路是不飽和的，其中控制磁路和主磁路是并聯(lián)的，這一特征減少了鐵心的振動和 噪音并且使得加工制作更加方便。另外，本實用新型可調(diào)電抗器的結(jié)構(gòu)保證了磁路的對稱， 更重要的是交流磁路和直流磁路是分開的，這一特征能減少鐵心漏磁，提高電抗器的效率， 減少鐵心損耗。對于兩柱、三柱、四柱雙框(單相)結(jié)構(gòu)的可調(diào)電抗器，其鐵心柱的結(jié)構(gòu)與工作原理和 三相可調(diào)電抗器的結(jié)構(gòu)完全相同(如圖3所示) 可調(diào)電抗器的調(diào)節(jié)可調(diào)電抗器的繞組3由主繞組和控制繞組組成。控制繞組可以是自藕式的，是主繞組的一部分，主繞組有抽頭比為 #*的抽頭，它們之間接有可控硅^、 不同鐵心的上下 兩個主繞組交叉連接后并聯(lián)至電源(如圖4所示)。由于可控硅接于控制繞組抽頭之間，其上 電壓很小，僅為系統(tǒng)額定電壓的1 %左右，保證了運行可靠性。當可控電抗器主繞組接至電源電壓時，在可控硅7^、 ^兩端感應出1%左右電源電壓的電壓。電源電壓正半周觸發(fā)導通可控硅A,在回路中產(chǎn)生控制電流^和4;電源電壓負半周期觸發(fā)導通可控硅7^，在回路中產(chǎn)生控制電流^和^， 一個工頻周期輪流導通^和、，產(chǎn)生的直流控制電流^和、，使電抗 器工作鐵心飽和，輸出電流增加?？煽仉娍蛊鬏敵鲭娏鞔笮∪Q于可控硅控制角"，"越小， 產(chǎn)生的控制電流越強，從而電抗器工作鐵心磁飽和度越高，輸出電流越大。因此，改變可控 硅控制角，可平滑調(diào)節(jié)電抗器容量?？刂评@組采用獨立繞組時，與主繞組電氣隔離。改變直流電壓^^及相應的回路控制電流^大小，以調(diào)節(jié)鐵心磁飽和程度，達到改變電抗器輸出電流Z的目的。 可調(diào)電抗器的控制部分控制器4的工作原理是電網(wǎng)的三相電壓和電流信號經(jīng)過互感器轉(zhuǎn)化成低壓信號后，與 信號調(diào)節(jié)電路連接，進行濾波、放大等處理，轉(zhuǎn)變?yōu)镈SP能夠接受的信號，通過DSP控制器 的模數(shù)轉(zhuǎn)換和分析處理，計算出系統(tǒng)需要的無功功率補償量和諧波等電能質(zhì)量數(shù)據(jù)，DSP控 制器根據(jù)計算結(jié)果輸出可控硅的控制信號，改變可控硅的觸發(fā)導通角，調(diào)節(jié)勵磁繞組的電流 值，以達到平滑調(diào)節(jié)電抗器容量的目標(如圖5所示)。
權(quán)利要求1、一種不飽和對稱磁路可調(diào)電抗器，其特征在于它包括至少一組電力電子器件組成的直流勵磁控制回路、至少一組等截面的鐵心、至少一組繞組和至少一臺微處理器組成的控制器；相鄰兩鐵心間由連接軛構(gòu)成整體，其上安裝繞組和直流勵磁控制回路，并通過控制器調(diào)節(jié)勵磁電流大小，進而調(diào)節(jié)電抗器的電感量。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的不飽和對稱磁路可調(diào)電抗器，其特征在于所述鐵心由對稱的兩組 三相鐵心柱構(gòu)成六柱雙框三相結(jié)構(gòu)，并通過相鄰兩鐵心間的連接軛構(gòu)成整體，鐵心上安裝 繞組。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的不飽和對稱磁路可調(diào)電抗器，其特征在于所述鐵心為兩柱或三柱 或四柱雙框單相結(jié)構(gòu)，相鄰兩鐵心間由連接軛連接，鐵心上還安裝繞組。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的不飽和對稱磁路可調(diào)電抗器，其特征在于所述鐵心由一 種導磁材料制成，鐵心的鐵心柱由與鐵心柱等寬、等高的導磁材料和等寬、分段的導磁材 料疊加制成，分段的導磁材料與鐵心柱等寬，每段導磁材料之間留有氣隙，氣隙用非磁性 材料填充，氣隙和每段導磁材料的高度之和與鐵心柱的高度相等。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的不飽和對稱磁路可調(diào)電抗器，其特征在于所述鐵心由多 種導磁材料制成，鐵心的鐵心柱由與鐵心柱等高的兩種或多種導磁材料疊加制成，各種導 磁材料的寬度可以是相等的或不相等的。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的不飽和對稱磁路可調(diào)電抗器，其特征在于所述鐵心由多 種導磁材料制成，鐵心的鐵心柱由與鐵心柱等寬、等高的導磁材料和等寬、分段的導磁材 料疊加制成，分段的導磁材料與鐵心柱等寬，每段導磁材料之間留有氣隙，氣隙用另一種 或多種導磁材料填充，氣隙和每段導磁材料的高度之和與鐵心柱的高度相等。
專利摘要本實用新型給出一種不飽和對稱磁路可調(diào)電抗器，它解決了目前各類可調(diào)電抗器成本高、效率低、噪聲大和難以在實際生產(chǎn)中應用等問題，具有結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，成本低，易于制作等優(yōu)點，可用于電網(wǎng)限制過電壓、消除發(fā)電機自勵磁、無功功率動態(tài)補償、電壓波動動態(tài)抑制、諧波處理等。其結(jié)構(gòu)為它包括直流勵磁控制回路、等截面的鐵心、繞組和微處理器組成的控制器；相鄰兩鐵心間由連接軛構(gòu)成整體，其上安裝繞組和直流勵磁控制回路，并通過控制器調(diào)節(jié)勵磁電流大小，進而調(diào)節(jié)電抗器的電感量。與磁閥式可控電抗器不同的是分裂鐵心柱是等截面的，與磁控式可控電抗器不同的是分裂鐵心柱上有分段的均勻氣隙，同時總的磁路與前兩者相比是不飽和對稱結(jié)構(gòu)的。
文檔編號H02P13/00GK201113889SQ20072002788
公開日2008年9月10日 申請日期2007年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月27日
發(fā)明者孫志英, 孫樹敏, 王學才 申請人:孫志英;王學才;孫樹敏