[發明專利]自勵磁閥式可控電抗器的勵磁方法及裝置

有效

• 申請號: 201110195742.0
• 申請日: 2011-07-13
• 公開（公告）號: CN102244492A
• 公開（公告）日: 2011-11-16
• 發明（設計）人: 康文斌;彭慶華;張波;梅剛;馮宇
• 申請（專利權）人: 國網電力科學研究院
• 主分類號: H02P13/12
• 分類號: H02P13/12
• 代理公司: 武漢帥丞知識產權代理有限公司 42220
• 代理人: 朱必武;曾祥斌

技術領域

本發明涉及一種自勵磁閥式可控電抗器的勵磁方法及裝置，具體為采用三個半導體器件控制磁控電抗器的自勵偏磁電流，實現直流助磁和消磁的雙向控制，達到電抗器電抗值的自動調整，屬電氣工程中電抗器設備技術領域。

背景技術

電抗器是一種重要的電氣裝置，在電力系統中應用廣泛，起著限制工頻過電壓、消除發電機自勵磁、限制操作過電壓、無功功率補償、潛供電流抑制、限制短路電流和平波等作用，電抗器按特性可分為固定電抗器和可控電抗器，可控電抗器的勵磁方式又分為自勵式和它勵式，自勵式結構簡單，運行可靠，成本低廉；它勵式勵磁方式靈活。

自勵磁閥式磁控電抗器屬于可控電抗器中的一種，20世紀70年代后期，前蘇聯學者提出了一種助磁式可控電抗器，其接線如附圖1所示，中間主鐵芯柱一分為二，每個鐵芯柱上分別繞以上下兩個繞組，中間部分交叉連接，另有兩個繞組由外接電源和晶閘管供電，由此產生的直流助磁在兩個分裂鐵芯柱內自我閉合而不進入邊柱。其后，又有如附圖2所示的改進型線路，即在4個繞組的中間部分自藕抽壓和可控整流，從而產生同樣的直流助磁，其工作繞組和控制繞組是合并在一起的，這有利于減小損耗，簡化結構。同時，主鐵芯柱的中間部分設多個小面積段，利于大磁通時達到飽和狀態，這就是磁閥式可控電抗器。它具有工作電壓低，制造工藝簡單，成本低，電抗值連續可調，可靠性高，占地面積小等諸多優點。磁閥式可控電抗器的主要缺點是響應時間長，噪聲偏大。

目前，自勵磁閥式可控電抗器仍采用附圖2所示接線形式，由直流助磁電路可知，這種接線在直流助磁電流由小到大時發揮作用，但在需要減小電抗器容量、增大電抗值時，則無有效手段減小直流勵磁，僅通過線圈電阻來消耗電抗器中的直流儲能，由于電抗器的線圈電阻非常小，由其減小直流助磁電流需要很長時間，與助磁時間相比，去磁時間高達10倍以上。為了改善電抗器的諧波性能，往往需要將電抗器設計成深度飽和工作狀態，但深飽和狀態電抗器的去磁時間將更長。而可控電抗器的響應速度不管是電流從小到大的正向響應時間還是電流從大到小的反向響應時間，在大多數應用場合都是同等重要的兩個指標。

中國發明專利《一種磁控式并聯電抗器可控續流方法及勵磁系統》（申請號：200810105711.X）是針對使用外部電源的它勵式磁控電抗器所使用的一種勵磁系統；發明專利《復合勵磁觸發、雙勵磁繞組MCR型磁控電抗器》（申請號：201110066597.6）提出了一種磁控電抗器可實現快速勵磁及退磁的的方法，其方法中要使用到附加繞組和外部電源，其實質主要是通過它勵磁方式使電抗器達到快速勵磁和退磁的目的，這種方法使設備復雜程度增加，帶來的負作用是成本增加和可靠性降低。

一種采用自勵式勵磁方式，在不增加設備復雜性和成本的前提下，能使電抗器得到快速助磁和退磁的勵磁方法及裝置，未見于已公開的專利或其它學術文獻中。

發明內容

本發明的目的是針對背景技術提出的問題，提供一種自勵式可控電抗器的勵磁方法及裝置，可實現電抗器的快速勵磁和退磁目的，改變了自勵式磁控電抗器勵磁不夠靈活的缺點，在不增加設備復雜性和成本的前提下，大幅提高設備的性能的方法及裝置，該裝置結構簡單，運行可靠，成本低廉。

本發明的技術方案是：自勵磁閥式可控電抗器的勵磁方法，其特征在于：所述的勵磁方法是將傳統自勵磁閥式電抗器接線圖中兩柱之間連接的二極管改成全控器件IGBT，二個晶閘管和IGBT分別由三根獨立的控制線控制，通過控制二個晶閘管和IGBT不同的導通時刻，可使電抗器抽頭分別工作在整流模式或逆變模式。其有益效果是：當工作在整流模式時，直流勵磁電流增大或維持不變，當工作在逆變模式時，直流勵磁電流迅速減小，從而達到快速改變電抗器電抗值的目的。

自勵磁閥式可控電抗器，其特征在于：所述的電抗器鐵芯是采用四柱結構，位于中間兩柱鐵芯的中部，有一個小截面的開槽，上下分別有兩個帶抽頭的繞組，兩柱上的四個繞組在中間是交叉連接，同一柱上下兩個抽頭分別連接有晶閘管，兩柱之間繞組連接有IGBT器件。其有益效果是：中央抽頭不僅能工作在整流狀態，它還能工作在逆變狀態，使電抗器直流勵磁電流不是由繞組阻抗慢慢消耗能量來變小，而是主要依靠抽頭的逆變狀態使繞組承受反向直流電壓，將能量反饋給電網而使直流勵磁電流快速減小，使原本電抗器容量減小時很長的響應時間大大縮短，它甚至小于電抗器容量增大時的響應時間。

本發明的工作原理是：