一种基于直流记忆磁通助磁调磁型正交磁化可控电抗器的制作方法

本发明涉及于正交磁化电抗器技术领域，特别涉及一种基于直流记忆磁通助磁调磁型正交磁化可控电抗器。

背景技术：

可控电抗器作为一种电感可以调节的无功补偿器件，在现代电网的特高压以及超高压电路中得到了广泛应用。随着电网等级的日益升髙、电网规模的日益扩大，电能质量得到了前所未有的重视，因此电抗器的性能改善问题也变得越来越重要。

正交磁化可控电抗器的结构采用了特殊铁心正交结构，使控制绕组产生的磁场和工作绕组产生磁场形成正交，是一种直流磁控式电抗器。通过调节直流激励绕组中的电流大小来改变铁心材料交流磁通方向上的磁导率，从而实现平滑调节电感值的目的。正交磁化可控电抗器在改善电能质量、补偿无功功率、调整电网电压和提高电网传输能力等方面具有巨大的潜力。

中国发明专利201310038289.1“多级正交磁饱和式可控电抗器”，其主体结构由上铁扼、下铁扼、导磁芯柱、旁扼、工作绕组组成，工作绕组套装在导磁芯柱上，导磁芯柱由多个正交磁控铁心饼和不可控铁心饼交错排列叠压组成；正交磁控铁心饼由磁控铁心和绕制在铁心上的控制绕组构成；中国发明专利201110387892.1“新型正交磁化直流助磁可调电抗器”具有类似的结构，其特征在于电抗器铁心柱包括至少一个铁心段，在所述电抗器的每相铁心柱中的至少一个铁心段的位置置换为一直流控制单元；所述直流控制单元产生与该直流控制单元所在电抗器铁心柱中的交流磁通方向同向和垂直的正交直流磁通。以上所述两种正交可控电抗器其不足之处在于结构复杂，正交磁控铁心不宜更换，控制绕组直接暴露在交流主磁场中，导线涡流损耗大。

另外，现有技术中，其他的正交可控电抗器也有很多不足之处，例如，利用直流激磁绕组产生直流正交磁场的电抗器，当电抗器电感值调节范围较大时，激磁线圈的电磁功率较大，系统的运行效率会降低。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种基于直流记忆磁通助磁调磁型正交磁化可控电抗器，励磁容量小，电抗值响应速度快，控制精度高，调节范围宽，运行效率高，可靠性高，涡流损耗小，工艺性好，直流记忆磁通正交助磁调磁装置安装位置灵活，更换方便。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：一种基于直流记忆磁通助磁调磁型正交磁化可控电抗器，包括交流工作绕组、交流工作铁心和直流记忆磁通正交助磁调磁装置，所述直流记忆磁通正交助磁调磁装置由正交直流工作铁心、直流激磁绕组和具有直流磁场记忆功能的铝镍钴永磁体组成，所述正交直流工作铁心的两侧均设有开口，交流工作铁心的心柱从正交直流工作铁心的一侧的开口中穿过，所述铝镍钴永磁体嵌设于正交直流工作铁心的另一侧的开口中，所述直流激磁绕组绕设于铝镍钴永磁体上，所述交流工作绕组绕设于交流工作铁心上。

进一步的，所述直流记忆磁通正交助磁调磁装置是由两组正交直流工作铁心、两个直流激磁绕组和两个铝镍钴永磁体组成，两组正交直流工作铁心对拼组合在一起，每组正交直流工作铁心的外侧的开口中嵌设有一个铝镍钴永磁体，每个铝镍钴永磁体上绕设有一个直流激磁绕组。

进一步的，该可控电抗器由三相式的交流工作绕组、三柱式结构的交流工作铁心和三组直流记忆磁通正交助磁调磁装置组成，交流工作铁心的每个心柱上分别绕设有一相交流工作绕组，每相交流工作绕组的上端部分别设有一组直流记忆磁通正交助磁调磁装置，三柱式结构的交流工作铁心的每个心柱分别穿过对应的正交直流工作铁心的开口。

进一步的，该可控电抗器由三相式的交流工作绕组、三柱式结构的交流工作铁心和三组直流记忆磁通正交助磁调磁装置组成，交流工作铁心的每个心柱上分别绕设有一相交流工作绕组，每相交流工作绕组的中部分别设有一组直流记忆磁通正交助磁调磁装置，三柱式结构的交流工作铁心的每个心柱分别穿过对应的正交直流工作铁心的开口。

进一步的，该可控电抗器由单相式的交流工作绕组、三柱式结构的交流工作铁心和两组直流记忆磁通正交助磁调磁装置组成，单相式的交流工作绕组套装在三柱式结构的交流工作铁心的中间位置的心柱上，三柱式结构的交流工作铁心的边部位置的两个心柱上分别设有一组直流记忆磁通正交助磁调磁装置，三柱式结构的交流工作铁心的边部位置的心柱分别穿过对应的正交直流工作铁心的开口。

进一步的，该可控电抗器由两组单相式的交流工作绕组、三柱式结构的交流工作铁心和一组直流记忆磁通正交助磁调磁装置组成，交流工作铁心的位于边部位置的每个心柱上分别绕设有一组单相式的交流工作绕组，直流记忆磁通正交助磁调磁装置安装于交流工作铁心的中间位置的心柱上，交流工作铁心的中间位置的心柱从正交直流工作铁心的开口处穿过。

进一步的，该可控电抗器由单相式的交流工作绕组、两柱式结构的交流工作铁心和一组直流记忆磁通正交助磁调磁装置组成，单相式的交流工作绕组套装在交流工作铁心的一个心柱上，直流记忆磁通正交助磁调磁装置套装于交流工作铁心的另一个心柱上。

进一步的，直流激磁绕组可以施加短时脉冲电流，且方向形成交替分布，以改变铝镍钴永磁体的磁化水平来提供和调节正交直流磁场。

进一步的，直流激磁绕组可以施加直流电流，与铝镍钴永磁体混合提供和调节正交直流磁场。

本发明的有益效果是：1）本电抗器能够随时对铝镍钴永磁体进行在线反复不可逆充去磁，并根据记录的充去磁参数随时调用以满足运行目标，实现直流磁场的在线调磁，同时直流激磁绕组只在非常短的时间内施加充去磁电流。因此，相对于依靠直流工作绕组助磁的传统正交磁控电抗器，本电抗器具有很小的励磁功率；2)本电抗器电抗值响应速度快，控制精度高，调节范围宽。本电抗器通过给直流激磁绕组施加较小的直流电流可以与铝镍钴永磁体混合提供和调节直流磁场，这样一方面实现了电抗值的快速响应和精确控制，同时与传统正交磁控电抗器相比，在相同的励磁电流下，电抗值具有更宽的调节范围，提高系统运行效率；3)与传统正交可控电抗器相比，本电抗器的激磁线圈并不处于交流主磁通的流通路径上，这就有效的抑制了激磁线圈导线中的涡流损耗，同时直流与交流主回路无电气连接，无磁耦合，进而避免了交流工作绕组的高电压和大电流对直流激磁回路的影响，提高了电抗器的可靠性；4)本电抗器的直流记忆磁通正交助磁调磁装置安装位置灵活，更换方便，具有较好的工艺性。本发明结构简单，电抗值线性，并能在很大范围内平滑调节，采用铝镍钴助磁调磁还极大地缓解了直流激磁绕组的电磁负荷,提高了系统的运行效率。

附图说明

图1为本发明的一种形式的直流记忆磁通正交助磁调磁装置的示意图；

图2为图1中a-a截面的结构示意图；

图3为本发明的另一种形式的直流记忆磁通正交助磁调磁装置的示意图；

图4为图3中b-b截面的结构示意图；

图5为本发明实施例一的结构示意图；

图6为本发明实施例二的结构示意图；

图7为本发明实施例三的结构示意图；

图8为本发明实施例四的结构示意图；

图9为本发明实施例五的结构示意图；

图10为本发明实施例五的立体结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

如图1至图10所示，一种基于直流记忆磁通助磁调磁型正交磁化可控电抗器，包括交流工作绕组1、交流工作铁心2和直流记忆磁通正交助磁调磁装置3，所述直流记忆磁通正交助磁调磁装置3由正交直流工作铁心31、直流激磁绕组32和具有直流磁场记忆功能的铝镍钴永磁体33组成，所述正交直流工作铁心31的两侧均设有开口，交流工作铁心2的心柱从正交直流工作铁心31的一侧的开口中穿过，所述铝镍钴永磁体33嵌设于正交直流工作铁心31的另一侧的开口中，所述直流激磁绕组32绕设于铝镍钴永磁体33上，所述交流工作绕组1绕设于交流工作铁心2上。

如图1和图2所示，直流记忆磁通正交助磁调磁装置3是由一组正交直流工作铁心31、一个直流激磁绕组32和一个铝镍钴永磁体33组成。该直流激磁绕组32外接控制电源。如图2所示，图2中фm表示铝镍钴永磁体产生的直流磁场；фi表示直流激磁绕组中电流产生的直流磁场；交流磁场方向垂直于所选截面。交流铁心的叠片方向在截面内与穿过其的直流磁场方向垂直。

如图3所示，直流记忆磁通正交助磁调磁装置3是由两组正交直流工作铁心31、两个直流激磁绕组32和两个铝镍钴永磁体33组成，两组正交直流工作铁心31对拼组合在一起，每组正交直流工作铁心31的外侧的开口中嵌设有一个铝镍钴永磁体33，每个铝镍钴永磁体33上绕设有一个直流激磁绕组32。交流工作铁心2的心柱穿过两组对拼在一起的正交直流工作铁心31的内侧的开口。为了抑制交变磁通在两组正交直流工作铁心间形成感应环流，两组正交直流工作铁心31之间应留有非导电间隙。两个直流激磁绕组异名端连接后引出再外接控制电源。如图4所示，图4中фm表示铝镍钴永磁体产生的直流磁场；фi表示直流激磁绕组中电流产生的直流磁场。

直流记忆磁通正交助磁调磁装置3产生的直流磁场在穿过交流工作铁心2时，与该区域内由交流工作绕组产生的交流磁场正交。直流激磁绕组32可以施加短时脉冲电流，且方向形成交替分布，以改变铝镍钴永磁体33的磁化水平来提供和调节正交直流磁场。进一步说，直流激磁绕组32可以施加直流电流，与铝镍钴永磁体33混合提供和调节正交直流磁场。

如图5所示的实施例一，该电抗器是一种三相三柱式直流记忆磁通助磁调磁型正交磁化可控电抗器。该可控电抗器由三相式的交流工作绕组1、三柱式结构的交流工作铁心2和三组直流记忆磁通正交助磁调磁装置3组成，交流工作铁心2的每个心柱上分别绕设有一相交流工作绕组1，每相交流工作绕组1的上端部分别设有一组直流记忆磁通正交助磁调磁装置3，三柱式结构的交流工作铁心2的每个心柱分别穿过对应的正交直流工作铁心31的开口。穿过正交直流工作铁心开口区域的心柱中既有交流工作主磁通，又有正交直流控制磁通，且呈90度正交。根据电抗器电感值调节的要求，对铝镍钴永磁体33进行在线反复不可逆充去磁，并根据记录的充去磁参数随时调用以满足运行目标，实现直流磁场的分级调磁。另外，根据电抗器电感值调节的精度要求，通过给直流激磁绕组32施加较小的直流电流可以与铝镍钴永磁体33混合提供和调节直流磁场，从而可以实现电抗器电感值的无级平滑调节，而且响应速度快，谐波含量小。

如图6所示的实施例二，该可控电抗器由三相式的交流工作绕组1、三柱式结构的交流工作铁心2和三组直流记忆磁通正交助磁调磁装置3组成，交流工作铁心2的每个心柱上分别绕设有一相交流工作绕组1，每相交流工作绕组1的中部分别设有一组直流记忆磁通正交助磁调磁装置3，三柱式结构的交流工作铁心2的每个心柱分别穿过对应的正交直流工作铁心31的开口。穿过正交直流工作铁心开口区域的心柱中既有交流工作主磁通，又有正交直流控制磁通，且呈90度正交。根据电抗器电感值调节的要求，对铝镍钴永磁体33进行在线反复不可逆充去磁，并根据记录的充去磁参数随时调用以满足运行目标，实现直流磁场的分级调磁，另外，根据电抗器电感值调节的精度要求，通过给直流激磁绕组32施加较小的直流电流可以与铝镍钴永磁体33混合提供和调节直流磁场，从而可以实现电抗器电感值的无级平滑调节，而且响应速度快，谐波含量小。

如图7所示的实施例三，该电抗器是一种单相三柱式直流记忆磁通助磁调磁型正交磁化可控电抗器。该可控电抗器由单相式的交流工作绕组1、三柱式结构的交流工作铁心2和两组直流记忆磁通正交助磁调磁装置3组成，单相式的交流工作绕组1套装在三柱式结构的交流工作铁心2的中间位置的心柱上，三柱式结构的交流工作铁心2的边部位置的两个心柱上分别设有一组直流记忆磁通正交助磁调磁装置3，三柱式结构的交流工作铁心2的边部位置的心柱分别穿过对应的正交直流工作铁心31的开口。穿过正交直流工作铁心开口区域的心柱中既有交流工作主磁通，又有正交直流控制磁通，且呈90度正交。根据电抗器电感值调节的要求，对铝镍钴永磁体33进行在线反复不可逆充去磁，并根据记录的充去磁参数随时调用以满足运行目标，实现直流磁场的分级调磁。另外，根据电抗器电感值调节的精度要求，通过给直流激磁绕组32施加较小的直流电流可以与铝镍钴永磁体33混合提供和调节直流磁场，从而可以实现电抗器电感值的无级平滑调节，而且响应速度快，谐波含量小。

如图8所示的实施例四，该可控电抗器由两组单相式的交流工作绕组1、三柱式结构的交流工作铁心2和一组直流记忆磁通正交助磁调磁装置3组成，交流工作铁心2的位于边部位置的每个心柱上分别绕设有一组单相式的交流工作绕组1，直流记忆磁通正交助磁调磁装置3安装于交流工作铁心2的中间位置的心柱上，交流工作铁心2的中间位置的心柱从正交直流工作铁心31的开口处穿过。穿过正交直流工作铁心开口区域的心柱中既有交流工作主磁通，又有正交直流控制磁通，且呈90度正交。根据电抗器电感值调节的要求，对铝镍钴永磁体33进行在线反复不可逆充去磁，并根据记录的充去磁参数随时调用以满足运行目标，实现直流磁场的分级调磁。另外，根据电抗器电感值调节的精度要求，通过给直流激磁绕组32施加较小的直流电流可以与铝镍钴永磁体33混合提供和调节直流磁场，从而可以实现电抗器电感值的无级平滑调节，而且响应速度快，谐波含量小。

如图9和图10所示的实施例五，该电抗器是一种单相两柱式直流记忆磁通助磁调磁型正交磁化可控电抗器。该可控电抗器由单相式的交流工作绕组1、两柱式结构的交流工作铁心2和一组直流记忆磁通正交助磁调磁装置3组成，单相式的交流工作绕组1套装在交流工作铁心2的一个心柱上，直流记忆磁通正交助磁调磁装置3套装于交流工作铁心2的另一个心柱上，即该心柱从正交直流工作铁心31的开口处穿过。穿过正交直流工作铁心开口区域的心柱中既有交流工作主磁通，又有正交直流控制磁通，且呈90度正交。根据电抗器电感值调节的要求，对铝镍钴永磁体33进行在线反复不可逆充去磁，并根据记录的充去磁参数随时调用以满足运行目标，实现直流磁场的分级调磁。另外，根据电抗器电感值调节的精度要求，通过给直流激磁绕组32施加较小的直流电流可以与铝镍钴永磁体33混合提供和调节直流磁场，从而可以实现电抗器电感值的无级平滑调节，而且响应速度快，谐波含量小。

本发明具有以下技术效果：1）本电抗器能够随时对铝镍钴永磁体33进行在线反复不可逆充去磁，并根据记录的充去磁参数随时调用以满足运行目标，实现直流磁场的在线调磁，同时直流激磁绕组32只在非常短的时间内施加充去磁电流。因此，相对于依靠直流工作绕组助磁的传统正交磁控电抗器，本电抗器具有很小的励磁功率；2)本电抗器电抗值响应速度快，控制精度高，调节范围宽。本电抗器通过给直流激磁绕组32施加较小的直流电流可以与铝镍钴永磁体33混合提供和调节直流磁场，这样一方面实现了电抗值的快速响应和精确控制，同时与传统正交磁控电抗器相比，在相同的励磁电流下，电抗值具有更宽的调节范围，不影响系统运行效率；3)与传统正交可控电抗器相比，本电抗器的激磁线圈并不处于交流主磁通的流通路径上，这就有效的抑制了激磁线圈导线中的涡流损耗，同时直流与交流主回路无电气连接，无磁耦合，进而避免了交流工作绕组1的高电压和大电流对直流激磁回路的影响，提高了电抗器的可靠性；4)本电抗器的直流记忆磁通正交助磁调磁装置3的安装位置灵活，更换方便，具有较好的工艺性。

本发明结构简单，电抗值线性，并能在很大范围内平滑调节，采用铝镍钴助磁调磁还极大地缓解了直流激磁绕组的电磁负荷,提高了系统的运行效率。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。