[發(fā)明專利]一種斯科特變壓器及使用方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110593779.2
• 申請(qǐng)日: 2021-05-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113315149B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-03-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳柏超;陳冠儒;田翠華;陳耀軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢大學(xué)
• 主分類號(hào): H02J3/26
• 分類號(hào): H02J3/26
• 代理公司: 武漢智權(quán)專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42225
• 代理人: 張凱

1.一種斯科特變壓器，其特征在于，包括：

超前相變壓器，其設(shè)有第一電流補(bǔ)償單元，所述第一電流補(bǔ)償單元與所述超前相變壓器的二次側(cè)繞組并聯(lián)后引出接線端a和x；

滯后相變壓器，其設(shè)有第二電流補(bǔ)償單元，所述第二電流補(bǔ)償單元與所述滯后相變壓器的二次側(cè)繞組并聯(lián)后引出接線端b和y；其中，所述接線端x與b連接，所述接線端a和y為向負(fù)載供電的兩端；

控制器，其被配置為：

所述控制器用于根據(jù)負(fù)載電流的大小，調(diào)節(jié)第一電流補(bǔ)償單元和第二電流補(bǔ)償單元的補(bǔ)償容量，以使所述超前相變壓器和滯后相變壓器的二次側(cè)繞組的電壓和電流同相；

所述第一電流補(bǔ)償單元包括第一容性補(bǔ)償元件和第一可控感性補(bǔ)償元件，所述第一容性補(bǔ)償元件和第一可控感性補(bǔ)償元件均與對(duì)應(yīng)的所述超前相變壓器的二次側(cè)繞組并聯(lián)；

所述超前相變壓器的鐵芯由兩個(gè)第一半鐵芯組成，每個(gè)所述第一半鐵芯上分別繞設(shè)有一半匝數(shù)的二次側(cè)繞組，不同所述第一半鐵芯的二次側(cè)繞組的上段繞組和下段繞組交叉連接后并聯(lián)，且不同所述第一半鐵芯的二次側(cè)繞組的上段繞組之間設(shè)有第一可控直流電源，以構(gòu)成第一可控感性補(bǔ)償元件與對(duì)應(yīng)的二次側(cè)繞組并聯(lián)的結(jié)構(gòu)，不同所述第一半鐵芯的二次側(cè)繞組的上段繞組和下段繞組交叉連接后并聯(lián)引出所述接線端a和x，所述第一容性補(bǔ)償元件與所述接線端a和x連接；以及

所述控制器用于根據(jù)負(fù)載電流的大小，控制所述第一可控直流電源輸出的電壓，調(diào)節(jié)第一電流補(bǔ)償單元的補(bǔ)償容量，以使所述超前相變壓器的二次側(cè)繞組的電壓和電流同相；

所述第二電流補(bǔ)償單元包括第二容性補(bǔ)償元件和第二可控感性補(bǔ)償元件，所述第二容性補(bǔ)償元件和第二可控感性補(bǔ)償元件均與對(duì)應(yīng)的所述滯后相變壓器的二次側(cè)繞組并聯(lián)；

所述滯后相變壓器的鐵芯由兩個(gè)第二半鐵芯組成，每個(gè)所述第二半鐵芯上分別繞設(shè)有一半匝數(shù)的二次側(cè)繞組，不同所述第二半鐵芯的二次側(cè)繞組的上段繞組和下段繞組交叉連接后并聯(lián)，且不同所述第二半鐵芯的二次側(cè)繞組的上段繞組之間設(shè)有第二可控直流電源，以構(gòu)成第二可控感性補(bǔ)償元件與對(duì)應(yīng)的二次側(cè)繞組并聯(lián)的結(jié)構(gòu)，不同所述第二半鐵芯的二次側(cè)繞組的上段繞組和下段繞組交叉連接后并聯(lián)引出接線端b和y，所述第二容性補(bǔ)償元件與所述接線端b和y連接，所述接線端a和y引出端子α和β作為向負(fù)載供電的兩端；以及

所述控制器用于根據(jù)負(fù)載電流的大小，控制所述第二可控直流電源輸出的電壓，調(diào)節(jié)第二電流補(bǔ)償單元的補(bǔ)償容量，以使所述滯后相變壓器的二次側(cè)繞組的電壓和電流同相；

具體地，如果負(fù)載從三相電網(wǎng)吸收能量，U_α和U_β分別為超前相變壓器(1)和滯后相變壓器(2)的二次側(cè)繞組輸出電壓，單相供電的輸入電壓為U_α+U_β，如果負(fù)載為阻性，流過(guò)負(fù)載的電流為I，該電流流過(guò)超前相變壓器(1)和滯后相變壓器(2)的二次側(cè)繞組，首先由控制器獲取負(fù)載電流大小，確定第一電流補(bǔ)償單元(11)和第二電流補(bǔ)償單元(21)的補(bǔ)償容量，對(duì)于超前相變壓器(1)，考慮與接線端a和x連接的第一容性補(bǔ)償元件，控制器發(fā)出控制信號(hào)控制第一可控直流電源(111)的輸出電壓，第一可控直流電源(111)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)直流勵(lì)磁，使得勵(lì)磁電抗補(bǔ)償?shù)谝蝗菪匝a(bǔ)償元件冗余的電容，使得超前相變壓器(1)產(chǎn)生一個(gè)I₁大小的容性補(bǔ)償電流，使得流過(guò)超前相變壓器(1)的電流為I_α，I_α和U_α同相；對(duì)于滯后相變壓器(2)，考慮與接線端b和y連接的第二容性補(bǔ)償元件，控制器發(fā)出控制信號(hào)控制第二可控直流電源(211)的輸出電壓，第二可控直流電源(211)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)直流勵(lì)磁，使得滯后相變壓器(2)產(chǎn)生一個(gè)I₂大小的感性補(bǔ)償電流，使得流過(guò)滯后相變壓器(2)的電流為I_β，I_β和U_β同相；

如果負(fù)載向三相電網(wǎng)回饋能量，首先由控制器獲取負(fù)載電流大小，確定第一電流補(bǔ)償單元(11)和第二電流補(bǔ)償單元(21)的補(bǔ)償容量，對(duì)于超前相變壓器(1)，考慮與接線端a和x連接的第一容性補(bǔ)償元件，控制器發(fā)出控制信號(hào)控制第一可控直流電源(111)的輸出電壓，第一可控直流電源(111)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)直流勵(lì)磁，使得超前相變壓器(1)產(chǎn)生一個(gè)I₁大小的感性補(bǔ)償電流，使得流過(guò)超前相變壓器(1)的電流為I_α，I_α和U_α同相；對(duì)于滯后相變壓器(2)，考慮與接線端b和y連接的第二容性補(bǔ)償元件，控制器發(fā)出控制信號(hào)控制第二可控直流電源(211)的輸出電壓，第二可控直流電源(211)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)直流勵(lì)磁，使得勵(lì)磁電抗補(bǔ)償?shù)诙菪匝a(bǔ)償元件冗余的電容，使得滯后相變壓器(2)產(chǎn)生一個(gè)I₂大小的感性補(bǔ)償電流，使得流過(guò)滯后相變壓器(2)的電流為I_β，I_β和U_β同相。