一种磁阀式可控电抗器的拓扑结构制造技术

本申请提供了一种磁阀式可控电抗器的拓扑结构，通过并联设置第一工作绕组和第二工作绕组；第一工作绕组包括第一绕组和第二绕组，第一绕组和第二绕组串联设置，且第一绕组的匝数和第二绕组的匝数相等，第二工作绕组包括第三绕组和第四绕组，第三绕组和第四绕组串联设置，且第三绕组和第四绕组的匝数相等，第一工作绕组、第二工作绕组分别连接工作电源，以形成闭合回路；将工作绕组分成匝数相等的两个绕组，使得励磁电流在四个工作交流绕组回路中产生感应电动势方向相反，从而将抵消或消除环流，提高响应时间，提高了电网的稳定性、安全性和运行效率。和运行效率。和运行效率。

【技术实现步骤摘要】
一种磁阀式可控电抗器的拓扑结构


[0001]本专利技术属于电工
，具体涉及一种磁阀式可控电抗器的拓扑结构。

技术介绍

[0002]电抗器是电力系统无功补偿中的重要关键设备，磁阀式可控电抗器(Magnetic Control Reactor，MCR)，又称为可控电抗器，利用控制电抗器铁芯饱和程度来控制电抗器容量。MCR外观和常规电力变压器没有特殊差异，在控制上采用对其励磁绕组提供一个可调直流励磁电源实现对铁芯饱和度的连续控制，在功率可调方面，设计容量大，空载到满载调节容量比高；在适应能力方面，可以适应电压快速波动的场合，比静止无功补偿器等对电力系统电压敏感的电力电子无功补偿装置具有更强的电力系统工况适应性。同时磁阀式可控电抗器本体采用铁芯和线圈的结构，过载能力非常强，体现出极高的可用性和可靠性，同时维护工作量远远小于全电力电子构建的动态无功补偿装置或发生装置。在适应环境温度、湿度和海拔高度、大气压力方面也表现出卓越的数据指标。在应用电网电压等级方面，由于磁阀式可控电抗器和变压器结构类似，可以通过绕组匝数的设计适应各种电压等级的变化，因此理论上可以直接接入任意的电压等级而不受限制。
[0003]当前电网对无功补偿电源的参数指标要求越来越高，传统磁阀式可控电抗器在调节过程中，由于采用铁芯磁饱和过程和饱和程度来调节MCR的无功容量，因此，励磁时间常数较大，过渡过程较长，使得无功出力调节响应时间过长，导致在电能质量要求较高的场合以及在对无功电压支撑、调节要求时间较快的场合无法满足应用需求，亟待提升这方面的参数指标。

技术实现思路

[0004]本专利技术目的在于解决现有技术的缺陷，提供一种磁阀式可控电抗器的拓扑结构，将工作绕组优化成先串联后并联的连接方式，使绕组产生的感应电动势大小相等方向相反，相互抵消，消除励磁电流的环流，显著提升磁阀式可控电抗器的响应速度。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了一种磁阀式可控电抗器的拓扑结构，包括：工作电源；以及并联设置的第一工作绕组和第二工作绕组；其中，所述第一工作绕组包括第一绕组和第二绕组，所述第一绕组和所述第二绕组串联设置，且所述第一绕组的匝数和所述第二绕组的匝数相等；所述第二工作绕组包括第三绕组和第四绕组，所述第三绕组和所述第四绕组串联设置，且所述第三绕组和所述第四绕组的匝数相等；所述第一工作绕组、所述第二工作绕组分别连接所述工作电源，以形成闭合回路。
[0006]在一实施例中，所述工作电源的电流流经所述第一绕组所产生的电动势的第一方向和流经所述第二绕组所产生的电动势的第二方向相反。
[0007]在一实施例中，所述工作电源的电流流经所述第三绕组所产生的电动势的第三方向和流经所述第四绕组所产生的电动势的第四方向相反。
[0008]在一实施例中，所述工作电源的电流流经所述第一绕组所产生的电动势的第一方
向和流经所述第三绕组所产生的电动势的第三方向相同。
[0009]在一实施例中，所述工作电源的电流流经所述第二绕组所产生的电动势的第二方向和流经所述第四绕组所产生的电动势的第四方向相同。
[0010]在一实施例中，所述工作电源的电流流经所述第一绕组所产生的电动势的大小等于流经所述第二绕组所产生的电动势的大小。
[0011]在一实施例中，所述工作电源的电流流经所述第三绕组所产生的电动势的大小等于流经所述第四绕组所产生的电动势的大小。
[0012]在一实施例中，所述第一绕组的匝数、所述第二绕组的匝数、所述第三绕组的匝数和所述第四绕组的匝数相等。
[0013]在一实施例中，所述磁阀式可控电抗器的拓扑结构还包括：对称设置的第一工作柱铁心和第二工作柱铁心；以及分别缠绕于所述第一工作柱铁心和所述第二工作柱铁心中间的第五绕组和第六绕组；其中，所述第一工作绕组和所述第二工作绕组分别缠绕于所述第一工作柱铁心和所述第二工作柱铁心上且分别位于所述第五绕组和所述第六绕组的两端；所述第五绕组和所述第六绕组串联设置。
[0014]在一实施例中，所述磁阀式可控电抗器的拓扑结构还包括：控制电源，所述控制电源与所述第五绕组、所述第六绕组串联形成回路。
[0015]本申请提供的一种磁阀式可控电抗器的拓扑结构，通过并联设置第一工作绕组和第二工作绕组；第一工作绕组包括第一绕组和第二绕组，第一绕组和第二绕组串联设置，且第一绕组的匝数和第二绕组的匝数相等，第二工作绕组包括第三绕组和第四绕组，第三绕组和第四绕组串联设置，且第三绕组和第四绕组的匝数相等，第一工作绕组、第二工作绕组分别连接工作电源，以形成闭合回路；将工作绕组分成匝数相等的两个绕组，使得励磁电流在四个工作交流绕组回路中产生感应电动势方向相反，从而将抵消或消除环流，提高响应时间，提高了电网的稳定性、安全性和运行效率。
附图说明
[0016]图1为现有的磁阀式可控电抗器的铁芯及电路结构示意图。
[0017]图2为现有的磁阀式可控电抗器的数学模型结构示意图。
[0018]图3为本申请一实施例提供的一种磁阀式可控电抗器的拓扑结构示意图。
[0019]图4为本申请一实施例提供的一种磁阀式可控电抗器的拓扑结构等效电路。
具体实施方式
[0020]为了更具体的阐述本专利技术，下面结合附图及具体实施方式对本专利技术的技术方案进行详细的说明。
[0021]图1为现有的磁阀式可控电抗器的铁芯及电路结构示意图。如图1所示，磁阀式可控电抗器绕组的抽头接线，经过设置的半导体开关KP，根据电网电压的周期性变化，控制KP的导通相角，实现利用电网电压，绕组耦合，巧妙完成整流电路，达到产生直流励磁电流的效果。由此控制KP导通角，控制励磁电流大小，改变两个铁芯的饱和度，完成MCR的无功输出调节。两个磁支路是轮换饱和，当电网电压和励磁方向一致时，芯柱增磁，容量增大，当电网电压和励磁方向相反时，芯柱减磁，容量减小。
[0022]图2为现有的磁阀式可控电抗器的数学模型结构示意图。如图2所示，磁阀式可控电抗器的控制特性指的是电抗器励磁电流和交流工作电流的对应曲线，为晶闸管触发角和电抗器工作电流间的对应关系。
[0023]磁阀式可控电抗器在电网额定电压条件下，基波无功电流I
rms1
和SCR触发角α的关系如下：
[0024][0025]其中，l
t
为小截面磁路长度，B
t
为磁路磁场强度，N1为绕组的匝数，μ0为设定的常数。
[0026]磁阀式可控电抗器芯柱的磁场强度H可列写等式如下：
[0027][0028]其中，μ
′1为设定的常数，B为绕组的磁场强度。
[0029]两芯柱的磁感应强度B1(ωt)和B2(ωt)分别如下表示：
[0030][0031]其中，B
d
和B
m
分别为两个坐标方向的分量。
[0032]直流控制电压最大值U
dm
是小截面磁路长度l
t
的函数：
[0033本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磁阀式可控电抗器的拓扑结构，其特征在于，包括：工作电源；以及并联设置的第一工作绕组和第二工作绕组；其中，所述第一工作绕组包括第一绕组和第二绕组，所述第一绕组和所述第二绕组串联设置，且所述第一绕组的匝数和所述第二绕组的匝数相等；所述第二工作绕组包括第三绕组和第四绕组，所述第三绕组和所述第四绕组串联设置，且所述第三绕组和所述第四绕组的匝数相等；所述第一工作绕组、所述第二工作绕组分别连接所述工作电源，以形成闭合回路。2.根据权利要求1所述的磁阀式可控电抗器的拓扑结构，其特征在于，所述工作电源的电流流经所述第一绕组所产生的电动势的第一方向和流经所述第二绕组所产生的电动势的第二方向相反。3.根据权利要求2所述的磁阀式可控电抗器的拓扑结构，其特征在于，所述工作电源的电流流经所述第三绕组所产生的电动势的第三方向和流经所述第四绕组所产生的电动势的第四方向相反。4.根据权利要求3所述的磁阀式可控电抗器的拓扑结构，其特征在于，所述工作电源的电流流经所述第一绕组所产生的电动势的第一方向和流经所述第三绕组所产生的电动势的第三方向相同。5.根据权利要求4所述的磁阀式可控电抗器的拓扑结构，其特征在于，所述工作电源的电流流经所述第二绕组所产生的电动...

【专利技术属性】
技术研发人员：马栋，谢明所，白国岩，张雷，曹建国，李坤，齐路超，李登，
申请(专利权)人：中铁十六局集团有限公司，
类型：发明
国别省市：