一种无抽头磁阀结构制造技术

本实用新型专利技术公开了一种无抽头磁阀结构，包括磁阀主体MV和可控电源CPS，磁阀主体MV包括磁阀磁体M，线圈L1、线圈L2、线圈L3、线圈L4，逆阻型开关S1和逆阻型开关S2；线圈L1与线圈L2均位于磁柱M1上，线圈L3与线圈L4均位于磁柱M2上；线圈L1的同名端与线圈L3的非同名端相互连接构成磁阀主体MV的交流端A1，线圈L2的非同名端与线圈L4的同名端相互连接构成磁阀主体MV的交流端A2，线圈L1的非同名端与线圈L4的非同名端相互连接构成中性点N。本实用新型专利技术具有双输出双向可控电源BPS需要的功率小，极大提升了器件运行的可靠性的特点。

A type of non tapped magnetic valve structure

The utility model discloses a magnetic tap valve structure, including the main magnetic valve controllable power supply MV and CPS, MV magnetic valve body comprises a magnetic valve coil magnet M, L1, L2, L3, coil coil coil L4, reverse blocking switch S1 and reverse blocking switch S2; L1 and L2 were located in the coil coil the magnetic column M1, L3 and L4 were located in the coil coil magnetic pole M2; non same name end coil L1 and L3 end of the coil are connected with each other communication terminal A1 magnetic valve body MV, non isonym end coil L2 and coil L4 isonym end connected to constitute the AC side of A2 magnetic valve body MV the same name, non non isonym end coil L1 and L4 coil end connecting a neutral point N. The utility model has the advantages of small power required by the dual output bidirectional controllable power supply BPS, and greatly improves the reliability of the device operation.

【技术实现步骤摘要】
一种无抽头磁阀结构
本技术涉及电力系统的装置
，尤其是涉及一种应用于智能电网、大功率电力传动、电力牵引、电弧炉等需要快速调节无功功率的场合的无抽头磁阀结构。
技术介绍
磁阀或磁阀型可控电感，是一种利用低压电子开关控制高压大容量的无功调节装置，具有结构简单、可靠性高的优点，常规励磁的磁阀在电力系统中获得了较广泛的应用。图1是传统磁阀主体结构的实例。磁阀包括磁体（灰色部分磁路）与线圈，四个线圈L1、L2、L3、L4中的两对线圈L1、L2与L3、L4分别置于磁体的分别具有收缩段的两个磁柱M1、M2上，线圈L1与L3连接构成磁阀的交流端A1，线圈L2与L4连接构成磁阀的交流端A2，L1与L4，及L3与L2如图相互扭曲连接，两个连接点分别为中性点与激励点，中性点与激励点之间分别为续流二极管D的阳极与阴极，两对线圈中的L1与L4分别引出抽头，通过晶闸管S1、S2整流，给激励点提供正向电压，进而为M1与M2的4个线圈提供直流励磁电流。M1与M2的均通过第三磁柱构成交流磁路，直流励磁在M1与M2（以及横梁）之间构成回路。实际应用的磁阀线路，线圈有多种抽头形式，磁柱种类也有很多，但基本原理大致相同。图2是磁阀的工作波形示意，从上到下的波形分别是磁阀交流电压V12、磁柱M1磁通、磁柱M2磁通、线圈L1、L2的电流、线圈L3、L4的电流、磁阀的总电流（即流经A1端与A2端之间的电流）I12。M1与M2的磁通中分别叠加了直流磁通。由于M1与M2均具有收缩段，在较高磁通下将首先发生饱和。在磁阀的交流端电压V12与励磁电流共同作用之下，M1与M2交替趋于饱和，只要控制励磁电流，就能够控制磁阀的饱和的深浅，从而使得磁阀呈现不同大小的交流阻抗。由于通常抽头电压仅为V12的1-3%，因此用常规耐压的晶闸管就可以控制30kV或更高的电压的磁阀。由于常规磁阀的励磁电压相对较低，励磁调节速度大致为150-300ms。近年来，为满足快速无功调节的需求，要求励磁调节速度在30ms左右或更快。对此，常规磁阀的提速对策是提高抽头电压和用可关断器件替代二极管D。当需要快速励磁时，用更高的正向电压（例如提高抽头电压）为磁阀提供励磁电压；当需要快速退磁时，关闭可关断器件，使之在激励点激起反向高压。由于更高的正向电压，以及对上述反向电压的限制都需要增加许多高压、高功率元部件，这使得快速励磁的代价很高。目前许多改进都采取了这类办法，影响了快速磁阀的应用推广。
技术实现思路
本技术的专利技术目的是为了克服现有技术中励磁控制电路功率容量需求过高的不足，提供了一种应用于智能电网、大功率电力传动、电力牵引、电弧炉等需要快速调节无功功率的场合的无抽头磁阀结构。为了实现上述目的，本技术采用以下技术方案：一种无抽头磁阀结构，包括磁阀主体MV和可控电源CPS，磁阀主体MV包括磁阀磁体M，线圈L1、线圈L2、线圈L3、线圈L4，逆阻型开关S1和逆阻型开关S2；所述线圈L1与线圈L2均位于磁柱M1上，线圈L3与线圈L4均位于磁柱M2上；线圈L1的同名端与线圈L3的非同名端相互连接构成磁阀主体MV的交流端A1，线圈L2的非同名端与线圈L4的同名端相互连接构成磁阀主体MV的交流端A2，线圈L1的非同名端与线圈L4的非同名端相互连接构成中性点N，线圈L2的同名端与逆阻型开关S1的负端相连构成激励点J，线圈L3的同名端与逆阻型开关S2的负端相连构成激励点K，逆阻型开关S1和逆阻型开关S2的正端均连接中性点；可控电源CPS的输出端子N1、J1、K1分别与中性点N、激励点J和激励点K连接。结合图1来观察图2波形。可以看出，二极管D通过的电流就是L1、L2或者L3、L4的电流，接近于磁阀的总电流。当需要快速励磁时，控制S1或S2开通，强迫关闭二极管D，将高电压加到激励点上；当需要快速退磁时，用开关取代二极管D，并分断该开关。可见快速励磁所需要处理的电流接近于磁阀的总电流、和远高于传统磁阀的励磁电压。本技术的思路是，移走二极管D和L2与L3之间的连线，从而形成两个独立的激励点；去掉L1与L4的两个抽头；在两个激励点与中性点之间用两个开关相连，使M1与M2上的线圈电流独立可控。如图2所示，M1与M2上线圈的大电流总是交替出现的，要是励磁控制仅仅处理磁阀的两路线圈中未饱和支路的小电流，即励磁控制只针对处于未饱和状态的M1与M2，就可以避开M1或M2处于饱和时候的直流励磁，励磁的控制功率可以大幅度降低。由于励磁控制仅仅在小电流下进行功率交换，S1与S2的开关切换动作也仅仅是在小电流下完成，双输出双向可控电源BPS并不需要很大的功率，这些都极大提升了器件运行的可靠性。从图2看出，每个磁柱至少有半个周期处于未饱和状态，实际使用时未饱和的时间还会更多些，因此至少在半个周期时间内对M1或M2施加励磁电压是可行的，本技术在原理上是可行的。交流端A1、交流端A2分别与交流线路连接，交流端A1相对于交流端A2的端电压为交流电压V12；使可控电源CPS分别在在中性点N、激励点J之间或是在中性点N、激励点K之间施加正向电压，使线圈L1、线圈L3之间，线圈L2、线圈L4之间分别流过直流励磁电流分量；磁柱M1与磁柱M2的饱和程度由V12及直流励磁电流分量确定，V12为正时，磁柱M1趋于饱和；V12为负时，磁柱M2趋于饱和；磁柱M1与磁柱M2的饱和交替出现，可控电源CPS在激励点J与中性点N之间施加正向电压Vjn，或者可控电源CPS在激励点K与中性点N之间施加正向电压Vkn，Vjn作用于处于非未饱和的磁柱M1，使其反向励磁但不饱和；或Vkn作用于处于非未饱和的磁柱M2，使其反向励磁但不饱和；当V12电压方向反转时，磁柱M1或磁柱M2更易于饱和；控制励磁电压，调节磁柱M1、磁柱M2的磁饱和程度，从而调节磁阀主体MV的交流端A1与交流端A2两端之间的交流阻抗；当磁阀需要快速励磁时，加大励磁电压；反之，当磁阀需要快速退磁时，切断逆阻型开关S1或逆阻型开关S2，使Vjn或Vkn呈现反向电压，实现快速退磁；励磁与退磁电压的大小受到可控电源CPS的控制，实现可控的磁阀快速励磁或退磁。作为上述方案的替换方案，可控电源CPS包括直流电源PS和开关切换单元；开关切换单元包括逆导型开关S21、逆导型开关S22、逆导型开关S23、逆导型开关S24，储能电容C；逆导型开关S21的负端与逆导型开关S22的正端相连构成可控电源CPS的端子J1；逆导型开关S23的负端与逆导型开关S24的正端相连构成可控电源CPS的端子K1；逆导型开关S21、逆导型开关S23和直流电源PS的正端相互连接，逆导型开关S22、逆导型开关S24和直流电源PS的负端相互连接；储能电容C与直流电源PS并联。可控电源CPS分别在激励点J与激励点K之间施加适当的电压Vjk，开通逆导型开关S21、逆导型开关S24使Vjk为正，或开通逆导型开关S22、逆导型开关S23使Vjk为负，Vjk的幅度为直流电源PS的端电压；S21、S23、S22、S24同时开通可使Vjk为0；在V12为正或为负时刻，分别使Vjk为正或为负，使磁阀趋于饱和，Vjk为0使励磁衰减；励磁电压平均值与正脉冲宽度或负脉冲宽度对交流周期的占比成正比；需要提升励磁水平时，提高所述占比；需要本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无抽头磁阀结构，其特征是，包括磁阀主体MV和可控电源CPS，磁阀主体MV包括磁阀磁体M，线圈L1、线圈L2、线圈L3、线圈L4，逆阻型开关S1和逆阻型开关S2；所述线圈L1与线圈L2均位于磁柱M1上，线圈L3与线圈L4均位于磁柱M2上；线圈L1的同名端与线圈L3的非同名端相互连接构成磁阀主体MV的交流端A1，线圈L2的非同名端与线圈L4的同名端相互连接构成磁阀主体MV的交流端A2，线圈L1的非同名端与线圈L4的非同名端相互连接构成中性点N，线圈L2的同名端与逆阻型开关S1的负端相连构成激励点J，线圈L3的同名端与逆阻型开关S2的负端相连构成激励点K，逆阻型开关S1和逆阻型开关S2的正端均连接中性点；可控电源CPS的输出端子N1、J1、K1分别与中性点N、激励点J和激励点K连接；逆阻型开关S1与逆阻型开关S2均为晶闸管，当需要快速退磁而关断逆阻型开关S1或逆阻型开关S2时，分别通过直流电源CPS施加正向电压Vjn或正向电压Vkn，使晶闸管承受反向电压来关断；直流电源PS和直流电源PS2均为可限流、限压的可控电压电流源。

【技术特征摘要】
1.一种无抽头磁阀结构，其特征是，包括磁阀主体MV和可控电源CPS，磁阀主体MV包括磁阀磁体M，线圈L1、线圈L2、线圈L3、线圈L4，逆阻型开关S1和逆阻型开关S2；所述线圈L1与线圈L2均位于磁柱M1上，线圈L3与线圈L4均位于磁柱M2上；线圈L1的同名端与线圈L3的非同名端相互连接构成磁阀主体MV的交流端A1，线圈L2的非同名端与线圈L4的同名端相互连接构成磁阀主体MV的交流端A2，线圈L1的非同名端与线圈L4的非同名端相互连接构成中性点N，线圈L2的同名端与逆阻型开关S1的负端相连构成激励点J，线圈L3的同名端与逆阻型开关S2的负端相连构成激励点K，逆阻型开关S1和逆阻型开关S2的正端均连接中性点；可控电源CPS的输出端子N1、J1、K1分别与中性点N、激励点J和激励点K连接；逆阻型开关S1与逆阻型开关S2均为晶闸管，当需要快速退磁而关断逆阻型开关S1或逆阻型开关S2时，分别通过直流电源CPS施加正向电压Vjn或正向电压Vkn，使晶闸管承受反向电压来关断；直流电源PS和直流电源PS2均为可限流、限压的可控电压电流源。2.根据权利要求1所述的无抽头磁阀结构，其特征是，可控电源CPS包括直流电源PS和开关切换单元；开关切换单元包括逆导型开关S21、逆导型开关S22、逆导型开关S23、逆导型开关S24，储能电容C；逆导型开关S21的负端与逆导型开关S22的正端相连构成可控电源CPS的端子J1；逆导型开关S23的负端与逆导型开关S24的正端相连构成可控电源CPS的端子K1；逆导型开关S21、逆导型开关S23和直流电源PS的正端相互连接，逆导型开关S22、逆导型开关S24和直流电源PS的负端相互连接；储能电容C与直流电源PS并联。3.根据权利要求1所述的无抽头磁阀结构，其特征是，可控电源CPS包括直流电源PS、直流电源PS2和开关切换单元；所述的开关切换单元包括逆导型开关S2...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕遥，张烨栋，华春，杨圣利，喻德来，
申请(专利权)人：杭州银湖电气设备有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江,33