[發(fā)明專利]一種基于脈沖電流控制的磁控電抗器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910260123.1
• 申請日: 2019-04-02
• 公開（公告）號: CN109755945B
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發(fā)明（設計）人: 趙國生;王明東
• 申請（專利權）人: 鄭州大學
• 主分類號: H02J3/18
• 分類號: H02J3/18
• 代理公司: 鄭州聯(lián)科專利事務所(普通合伙) 41104
• 代理人: 劉建芳

本發(fā)明公開了一種基于脈沖電流控制的磁控電抗器，包括調(diào)節(jié)控制電路單元和隔離變壓器，所述調(diào)節(jié)控制電路單元包括磁控電抗器本體、方波脈沖控制電流產(chǎn)生電路、電感元件和可控橋式整流電路，所述的磁控電抗器本體為三柱式鐵芯結(jié)構(gòu)，包括一個中間柱鐵芯和兩個邊柱鐵芯，中間柱鐵芯的外表面繞制有主繞組，兩個邊柱鐵芯的外表面分別繞制有第一控制繞組和第二控制繞組，所述的方波脈沖控制電流產(chǎn)生電路包括超級電容器、雙向控制快速開關和串聯(lián)電阻器。本發(fā)明的磁控電抗器通過在半個周波內(nèi)改變直流磁通的大小及方向的方式來實現(xiàn)調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)速度快，控制所需的方波電流較小，能夠?qū)崿F(xiàn)可控無功電流的連續(xù)平滑調(diào)節(jié)。

技術領域

本發(fā)明涉及電力設備技術領域，尤其涉及一種基于脈沖電流控制的磁控電抗器。

背景技術

目前，電力系統(tǒng)中應用的可控電抗器種類繁多，從最早的同步調(diào)相機，到調(diào)節(jié)分接頭的可控電抗器，晶閘管控制電抗器（TCR），通過磁導率控制的磁飽和電抗器，磁閥式電抗器（MCR），通過采用晶閘管控制變壓器副邊短路時間的變壓器式可控電抗器（TCT），采用IGBT橋控制的靜態(tài)無功發(fā)生器（SVG）等。

在上述電抗器中，磁飽和電抗器和磁閥式電抗器均為傳統(tǒng)的直流激磁式磁控電抗器，采用鐵芯柱通入固定方向的直流磁通控制方式，在進行控制時只改變直流磁通的大小而不改變其方向，調(diào)節(jié)速度較慢，且慣性較大。本發(fā)明將提出一種與上述可控電抗器的工作原理完全不同的磁控電抗器，用于解決上述問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種基于脈沖電流控制的磁控電抗器，實現(xiàn)可控無功電流的連續(xù)平滑調(diào)節(jié)，且調(diào)節(jié)速度快。

本發(fā)明采用的技術方案為：包括隔離變壓器和調(diào)節(jié)控制電路單元，所述隔離變壓器的副邊繞組與調(diào)節(jié)控制電路單元的輸入端連接，所述隔離變壓器的副邊繞組的個數(shù)與調(diào)節(jié)控制電路單元的個數(shù)相對應；

所述調(diào)節(jié)控制電路單元包括磁控電抗器本體、方波脈沖控制電流產(chǎn)生電路、電感元件和可控橋式整流電路，所述隔離變壓器的副邊繞組的兩端分別與可控橋式整流電路的兩個輸入端連接，所述可控橋式整流電路的一個輸出端通過電感元件和方波脈沖控制電流產(chǎn)生電路連接，所述可控橋式整流電路的另一個輸出端與方波脈沖控制電流產(chǎn)生電路連接，所述方波脈沖控制電流產(chǎn)生電路和磁控電抗器本體連接；

所述的磁控電抗器本體為三柱式鐵芯結(jié)構(gòu)，包括一個中間柱鐵芯和兩個邊柱鐵芯，所述的中間柱鐵芯的外表面繞制有主繞組，所述主繞組并聯(lián)接入電網(wǎng)，兩個所述的邊柱鐵芯的外表面分別繞制有第一控制繞組和第二控制繞組，所述的第一控制繞組的出線端和第二控制繞組的出線端連接；

所述的方波脈沖控制電流產(chǎn)生電路包括超級電容器、雙向控制快速開關和串聯(lián)電阻器，所述雙向控制快速開關的一端和超級電容器的一端連接，所述串聯(lián)電阻器的一端和超級電容器的另一端連接，所述雙向控制快速開關的另一端連接第一控制繞組的進線端，所述串聯(lián)電阻器的另一端連接第二控制繞組的進線端；

所述可控橋式整流電路的一個輸出端連接電感元件的一端，所述電感元件的另一端連接超級電容器的正極，所述超級電容器的負極連接可控橋式整流電路的另一輸出端。

優(yōu)選的，所述磁控電抗器本體為單相時，隔離變壓器設置有一個副邊繞組；

所述磁控電抗器本體為三相時，隔離變壓器設置有三個副邊繞組，每個副邊繞組均相應地連接有一個調(diào)節(jié)控制電路單元，且連接方式均與單相時相同；

優(yōu)選的，兩個所述的邊柱鐵芯結(jié)構(gòu)對稱，且截面積相等，所述的中間柱鐵芯的截面積為邊柱鐵芯截面積的2倍。

優(yōu)選的，為了使磁控電抗器本體上的主繞組磁通在兩個控制繞組上產(chǎn)生的感應電動勢相互抵消，所述的第一控制繞組和第二控制繞組的匝數(shù)相等。

優(yōu)選的，為了能夠分級調(diào)整方波脈沖控制電流產(chǎn)生電路所產(chǎn)生的方波脈沖控制電流的幅值，所述的串聯(lián)電阻器為可投切電阻，且可投切電阻設置有多級。