[发明专利]一种基于磁路变换的可调电抗器

说明书

技术领域

本发明涉及可调电抗器技术领域，尤其涉及一种基于磁路变换的可调电抗器调节电感技术领域。

背景技术

目前，已知的电感参数可调的铁芯电抗器分为以下几种：一、传统机械式可调电抗器，这种电抗器的调节方式又分为调匝式和调气隙式。调匝式电抗器调节方便，成本低，但电感值不能连续调节；调气隙式电抗器能实现电感值连续可调，结构简单，但其需要大功率驱动电机与之配合，且震动和噪声大。二、晶闸管型可控电抗器（Thyristor Controlled Reactor, TCR），它由一组反并联晶闸管与固定参数的电抗器相串联，通过控制晶闸管的导通角实现电感值连续调节，但其引入了电力电子器件，必然产生谐波污染，且不能用于超高压场合。 三、磁控电抗器，这种电抗器可以按照交、直流控制方式分，典型代表为磁阀式可控电抗器和直流助磁式可控电抗器。其工作原理是通过交（直）流控制铁芯饱和程度，改变铁芯的等值相对磁导率从而实现电感值可调，但在长期运行中铁芯处于饱和状态，损耗大，谐波大。四、基于脉宽调制技术（Pulse Width Modulation, PWM）的可控电抗器，它由固定参数的电抗器与绝缘栅型双极晶体管（IGBT）等器件组成的交流开关串联而成，通过调节占空比来调节流过电抗器的等值电流，从而对外电路来看，其等效为参数可调的电抗器。其特点是响应速度快、电感值连续平滑可调，但应用场合受到电力电子器件耐压条件的约束。五、超导可控电抗器，这种电抗器线圈用超导材料制成，利用超导态和正常态的转换实现电感值的调节。但提高超导线圈的热稳定性和降低超导材料的交流损耗是一技术难题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有铁芯电抗器易产生谐波的问题，提出一种基于磁路变换的可调电抗器。

本发明所述的一种基于磁路变换的可调电抗器包括铁芯柱1、上铁轭2、铁芯柱3、下铁轭4，还包括附加铁芯柱5、工作绕组6、控制绕组7、小气隙8、大气隙9、基波电流检测10、反馈电流检测11、电流控制模块12、PWM控制与驱动13、电压型逆变器14、直流供电电源15、电流互感器ct₁、电流互感器ct₂、电网交流电压U_a、滤波电容C_d、定值电感L_d；

所述铁芯柱1、上铁轭2、铁芯柱3和下铁轭4依次首尾相接组成矩形主磁路框架，工作绕组6螺旋缠绕在铁芯柱1上，控制绕组7螺旋缠绕在铁芯柱3上，工作绕组6产生的交流磁通瞬时流向应与控制绕组7产生的交流磁通瞬时流向相互对顶；

附加铁芯柱5位于矩形主磁路框架内，所述附加铁芯柱5与铁芯柱1平行设置，所述附加铁芯柱5上端与上铁轭2固定连接、下端与下铁轭4固定连接，小气隙8设置于上铁轭2中，所述小气隙8位于附加铁芯柱5和铁芯柱1之间，大气隙9设置于附加铁芯柱5中，所述大气隙9与上铁轭2之间的距离与大气隙9与下铁轭4之间的距离相等；

控制绕组7、定值电感L_d和电压型逆变器14输出端依次串联组成控制回路，电流互感器ct₂跨接在所述控制回路上用于提取反馈电流，滤波电容C_d并联在控制绕组7两端，电压型逆变器14的输入端和PWM控制与驱动13的输出端连接，所述PWM控制与驱动13的输入端与电流控制模块12的输出端连接，电流控制模块12的输入端同时与基波电流检测10、反馈电流检测11的输出端连接，基波电流检测10输入端与电流互感器ct₁连接，反馈电流检测11的输入端与电流互感器ct₂连接，电网交流电压U_a与工作绕组6串联组成工作回路，电流互感器ct₁跨接在所述工作回路上用于提取工作电流，直流供电电源15与电压型逆变器14连接为其供电。

本发明所述的一种基于磁路变换的可调电抗器的铁芯柱1的横截面形状为圆形或矩形。

本发明所述的一种基于磁路变换的可调电抗器的铁芯柱3的横截面形状为圆形或矩形。

本发明所述的一种基于磁路变换的可调电抗器的工作绕组6的横截面形状为圆形或矩形。

本发明所述的一种基于磁路变换的可调电抗器的控制绕组7的横截面形状为圆形或矩形。

本发明所述的一种基于磁路变换的可调电抗器的铁芯柱1、上铁轭2、铁芯柱3、下铁轭4和附加铁芯柱5的横截面面积相等。

本发明所述的一种基于磁路变换的可调电抗器的上铁轭2、下铁轭4和附加铁芯柱5的横截面形状均为矩形。