[发明专利]一种可动态无级调节感值的电抗器系统

说明书

技术领域

本发明属于电力配网领域，具体讲涉及一种可动态无级调节感值的电抗器系统。

背景技术

随着经济的不断发展，国家对相关技术领域的持续投入研发，一些传统一次设备如变压器、电抗器的技术应用趋于成熟，人们不再满足其在传统行业、传统领域的应用，希望能取其稳定可靠优势、结合新型技术，在一些领域得以进一步拓展创新应用。目前兴起于八十年代的电力电子控制技术，经过多年的发展，亦趋于成熟，是当今众多新兴技术应用比较广泛的技术领域。目前国内外有关传统一次设备变压器、电抗器和新兴电力电子技控制技术结合的研究较少、成熟产品案例不多。但对其二者的有机结合应用，发挥二者的优势、避开二者的劣势是未来发展趋势，冀望达到1+1大于2的效果。对于传统一次设备变压器、电抗器的研究、应用，技术成熟、应用领域广，如在电力系统中从低电压单相220V系统到高电压三相500KV系统，甚至到特高压AC1000KV电力系统，都有变压器、电抗器的应用。其在电力系统中，可实现升压、降压、滤波、潮流调节、电磁隔离等应用，具有技术成熟、运行稳定可靠、性价比高的优势。但同时也存在设备一旦设计完成，相关性能参数无法再改变，同时对电力系统运行参数一致性要求较高，一旦电力系统出现波动、参数出现偏差，无法动态响应、适应调节；也不能动态适应电力系统潮流、谐波变化所带来的问题，更有甚至出现烧毁变压器、电抗器的严重安全事故，造成重大财物损失。因此对于传统的变压器、电抗器只能应用一些电力系统相对稳定的场合，对一些系统负荷变化频繁、多源接入的系统无法适应。尤其是随着智能电网建设的持续推进，要求电网自我调节能力、负荷兼容性、新能源接入能力强，这就对传统领域应用的一次设备如变压器、电抗器要求较高、无法满足智能电网要求。目前主流解决技术方案是直接通过电力电子变换技术进行能量变换、来实现电力系统自我潮流调节变换能力，但该种方案价格昂贵、系统设计复杂，需要大功率电力电子器件的多级串并联方能实现高电压、大电流应用领域；整体运行可靠性不高，因此未能得以有效推广应用。目前这种技术现状研制影响了国家对智能电网建设的推进，不符合国家电网建设坚强电网的目标要求。本发明创造性的提出将传统技术成熟的电抗器与新兴电力电子技术相结合，为传统电抗器加装智慧大脑，使其具备自我性能参数动态调节能力、动态适应不同工况，可大大提升其应用领域。本发明主要原理是在在传统电抗器基础上增加可自我决策运行的激励绕组及其控制系统，通过电力电子控制技术，向激励绕组注入激励电流，来改变调节电抗器磁芯磁场强度，从而实现电抗器自身感值的无级调节功能，进而适应不同场合的应用要求。这种可自我动态无级调节的电抗器，可在电力系统潮流控制、配电网高电压治理、电力系统滤波等领域具有极大的应用市场。该发明为电力系统尤其环网系统中潮流动态控制、滤波，配电网高电压抑制带来一种全新的解决方案，具有较强的技术革新和经济效益。

发明内容

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

一种可动态无级调节感值的电抗器系统，包括：

高压取能采样单元，用于从电力系统线路中采样、取能；

低压取能采样单元，用于把高压取能采样单元送过来的能量和信号进行整定处理；

控制单元，用于信号的处理和电抗器系统的控制；

电力电子器件驱动单元，用于根据控制单元发送的信号，驱动高频斩波单元；

高频斩波单元，用于对来自低压取能采样单元的整定后的直流量进行高频斩波；

带有激励绕组的电抗器，通过流过激励绕组线圈上的激励电流，调节主回路电抗器线圈上的感值。

高压取能采样单元包括高压接入端口、电压互感器PT，电流互感器CT、低压输出接口。

低压取能采样单元包括霍尔型电压传感器、霍尔型电流传感器、不控整流模块、开关电源。

控制单元的第一接口和低压取能采样单元相连，用于处理低压采样单元送过来的模拟量信号，实现自主调节运行工作模式。

控制单元的第二接口为对外交互接口。

控制单元的第三接口和电力电子器件驱动单元相连，用于传递控制单元发送的脉冲信号，实现激励源无级调节功能，也用于接收来自电力电子器件驱动单元的故障保护信号，为系统提供保护功能。

高频斩波单元包括直流支撑电容、霍尔电流传感器、功率模块。

高频斩波单元为桥臂结构，内部集成两个串联的功率器件，根据不同的控制策略，可实现能量双向流动。

带有激励绕组的电抗器主要由高压侧3个交流绕组和低压侧激励绕组组成。