一种反应快速的直流饱和电抗器的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种反应快速的直流饱和电抗器。利用串联电阻使直流饱和电抗器的反应速度加快。包括直流饱和电抗器闭环铁芯，闭环铁芯至少有两根截面积相等的铁芯柱；这两根铁芯柱分别都有交流线圈与直流线圈；所有交流线圈与直流线圈的同名端连接端子I，所有交流线圈剩余端子分别串接一电阻后连接端子II，一个直流线圈剩余端子串接一正向晶闸管和一电阻后连接端子II，另一个直流线圈剩余端子串接一反向晶闸管和一电阻后连接端子II；所述各晶闸管的控制端均与控制电路连接；控制电路控制各晶闸管触发角的大小，实现连续调节直流饱和电抗器电抗值的大小。
【专利说明】一种反应快速的直流饱和电抗器
【技术领域】
[0001]本发明涉及电力系统送变电【技术领域】，特别涉及一种反应快速的直流饱和电抗器。
【背景技术】
[0002]电抗器在电力系统中的应用非常广泛。串联电抗器可限制短路电流；并联电抗器可限制过电压；电抗器与电容联合可构成滤波电路。在一些应用领域，电抗器的电抗值是固定不变的；在一些应用领域，电抗器的电抗值应随着电力系统运行方式的变化而不断调节。电抗值可以连续调节的可控饱和电抗器(简称为:饱和电抗器)是重要研究课题。
[0003]饱和电抗器是利用饱和电抗器闭环铁芯的饱和特性来改变电抗器的电抗值。已经有许多饱和电抗器被提出来，中国水利水电出版社2008年出版蔡宣三、高越农著的《可控饱和电抗器原理、设计与应用》一书对饱和电抗器作了总结。但现有的直流饱和电抗器普遍存在反应速度慢的问题。
【发明内容】
[0004]本发明的目的就是为解决上述问题，提供一种反应快速的直流饱和电抗器。
[0005]为实现上述目的，本发明采用如下方式:
[0006]一种反应快速的直流饱和电抗器，它为单相的，包括直流饱和电抗器闭环铁芯，直流饱和电抗器闭环铁芯至少有两根截面积相等的铁芯柱，这两根铁芯柱各自至少有能形成一条不经过对方铁芯柱的磁通闭环；
[0007]所述各铁芯柱分别有至少一个交流线圈与至少一个直流线圈；
[0008]其中，所述各直流线圈匝数相同，所述各交流线圈匝数相同；
[0009]所述各交流线圈所在回路分别串联一电阻，且各电阻的阻值相等；
[0010]所述各直流线圈所在回路分别串联一电阻，且各电阻的阻值相等；
[0011]所述总数一半的直流线圈分别串联一正向晶闸管，另一半的直流线圈分别串联一反向晶闸管；
[0012]所述各晶闸管的控制端均与控制电路连接；
[0013]所述控制电路控制各晶闸管触发角的大小；连续调节晶闸管整流量的大小，实现连续调节直流饱和电抗器电抗值的大小。
[0014]所述各交流线圈的匝数是相同电压等级变压器一次线圈匝数的K倍，K = I?2。
[0015]所述同一铁芯柱上交流线圈匝数减直流线圈匝数，再除以该交流线圈匝数的百分数 δ = 1%。
[0016]所述各铁芯柱上均有两个交流线圈，即第一交流线圈和第二交流线圈；以及，一个直流线圈；
[0017]所述铁芯柱上的第一交流线圈异名端与相邻铁芯柱上的第二交流线圈同名端交叉连接。
[0018]所述各交流线圈的匝数是相同电压等级变压器一次线圈匝数的K倍，K = 0.5?
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[0019]所述同一铁芯柱上两交流线圈匝数之和，减同一铁芯柱上的直流线圈匝数，再除以所述两交流线圈的匝数之和的百分数S = 1%。
[0020]一种反应快速的直流饱和电抗器，它是三相的，包括三相直流饱和电抗器铁芯I，三相直流饱和电抗器铁芯II ;两铁芯都各有三根铁芯柱:A相铁芯柱，B相铁芯柱，C相铁芯柱；所述各铁芯的三根铁芯柱两端有磁轭使三根铁芯柱相互形成磁通闭环，双三柱铁芯上端磁轭有三个横轭连接，双三柱铁芯下端磁轭有三个横轭连接，三相直流饱和电抗器铁芯I与三相直流饱和电抗器铁芯II被六个横轭连接成一个整体；任何两根铁芯柱都可形成磁通闭环；六根铁芯柱的截面积相等；
[0021]所述所有铁芯柱分别有至少一交流线圈与至少一直流线圈；各直流线圈匝数相同，各交流线圈匝数相同；
[0022]所述两A相铁芯柱的交流线圈与直流线圈的同名端连接端子4A，两B相铁芯柱的交流线圈与直流线圈的同名端连接端子4B，两C相铁芯柱的交流线圈与直流线圈的同名端连接端子4C ；
[0023]所述两三相直流饱和电抗器铁芯的各交流线圈剩余端子分别连接在一起后，分别经过一个电阻接端子4N，且所述该电阻阻值相同；
[0024]所述两三相直流饱和电抗器铁芯的各直流线圈剩余端子分别串接相应的晶闸管后，分别经过一个电阻接端子4N，且所述该电阻阻值相同；其中一个三相直流饱和电抗器铁芯的各直流线圈剩余端子接正向晶闸管，另一个三相直流饱和电抗器铁芯的各直流线圈剩余端子接反向晶闸管；
[0025]所述各晶闸管的控制端均与三相控制电路连接；
[0026]三相控制电路控制各晶闸管触发角的大小；连续调节晶闸管整流量的大小，实现连续调节直流饱和电抗器电抗值的大小。
[0027]一种反应快速的直流饱和电抗器，它是三相的，包括三相直流饱和电抗器铁芯I，三相直流饱和电抗器铁芯II ;两铁芯都各有三根铁芯柱:A相铁芯柱，B相铁芯柱，C相铁芯柱；所述各铁芯的三根铁芯柱两端有磁轭使三根铁芯柱相互形成磁通闭环，双三柱铁芯上端磁轭有三个横轭连接，双三柱铁芯下端磁轭有三个横轭连接，三相直流饱和电抗器铁芯I与三相直流饱和电抗器铁芯II被六个横轭连接成一个整体；任何两根铁芯柱都可形成磁通闭环；六根铁芯柱的截面积相等；
[0028]所述所有铁芯柱分别有至少一交流线圈与至少一直流线圈；各直流线圈匝数相同，各交流线圈匝数相同；
[0029]所述两A相铁芯柱的交流线圈与直流线圈的同名端连接端子4A，两B相铁芯柱的交流线圈与直流线圈的同名端连接端子4B，两C相铁芯柱的交流线圈与直流线圈的同名端连接端子4C ；
[0030]所述两三相直流饱和电抗器铁芯的各交流线圈剩余端子分别连接在一起后，分别经过一个电阻接端子4N，且所述该电阻阻值相同；
[0031]所述两三相直流饱和电抗器铁芯的各直流线圈剩余端子分别串接相应的晶闸管后，共同经过一个电阻接端子4N ;其中一个三相直流饱和电抗器铁芯的各直流线圈剩余端子接正向晶闸管，另一个三相直流饱和电抗器铁芯的各直流线圈剩余端子接反向晶闸管；
[0032]所述各晶闸管的控制端均与三相控制电路连接；
[0033]三相控制电路控制各晶闸管触发角的大小；连续调节晶闸管整流量的大小，实现连续调节直流饱和电抗器电抗值的大小。
[0034]所述两三相直流饱和电抗器铁芯的各交流线圈的匝数是相同电压等级三相变压器一次线圈匝数的K倍，K = I?2。
[0035]在没有磁阀的条件下，所述与各直流线圈串联的晶闸管连接的电阻阻值小于与各交流线圈串联的电阻阻值。
[0036]所述各铁芯柱上有两个交流线圈，分别为第一交流线圈和第二交流线圈；各相铁芯柱上的第一交流线圈同名端与直流线圈同名端连接后分别连接对应的端子4A、4B、4C ；
[0037]所述三相直流饱和电抗器铁芯I中各铁芯柱上第一交流线圈的异名端与三相直流饱和电抗器铁芯II中对应相铁芯柱的第二交流线圈同名端连接；三相直流饱和电抗器铁芯I中各铁芯柱上第二交流线圈同名端则与三相直流饱和电抗器铁芯II中对应相铁芯柱的第一交流线圈异名端连接。
[0038]本发明的有益效果是:利用串联电阻使直流饱和电抗器的暂态过程缩短、调节反应速度加快，有结构简单、可靠性高的优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0039]图1表不第一种直流饱和电抗器。
[0040]图2表示第二种直流饱和电抗器。
[0041]图3表不第一种三相直流饱和电抗器。
[0042]图4表示第二种三相直流饱和电抗器。
[0043]图5表示第三种三相直流饱和电抗器。
[0044]图6表示第四种三相直流饱和电抗器。
[0045]其中，21.直流饱和电抗器端子I，22.直流饱和电抗器端子II，23.直流饱和电抗器铁芯，24.控制电路，25.三相直流饱和电抗器铁芯I，26.三相直流饱和电抗器铁芯II，27.三相控制电路。
【具体实施方式】
[0046]下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明。
[0047]实施例1:
[0048]第一种直流饱和电抗器的结构与连接方式如图1所示。包括直流饱和电抗器端子121，直流饱和电抗器端子1122，直流饱和电抗器铁芯23，控制电路24。直流饱和电抗器铁芯23至少有两根铁芯柱，这两根铁芯柱在闭环铁芯中各自至少有能形成一条不经过对方铁芯柱的闭环。这两根铁芯柱截面积相等。其中一根铁芯柱上有交流线圈L9和直流线圈L10，另一根铁芯柱上有交流线圈Lll和直流线圈L12 ;交流线圈L9与交流线圈Lll的匝数相等，直流线圈LlO与直流线圈L12的匝数相等；交流线圈L9与交流线圈Lll的匝数是相同电压等级变压器一次线圈匝数的K倍，K= I?2。在常用场合，建议:交流线圈L9匝数减直流线圈LlO匝数，除以交流线圈L9匝数的百分数δ =1%。
[0049]直流饱和电抗器铁芯23可以是相互没有通路的两个闭环铁芯，例如1:两个口字形铁芯。也可以是一体的，相互有通路的闭环铁芯；例如2:二根铁芯柱，铁芯柱两端有磁辄连通三根铁芯柱，任何两根铁芯柱都能够相互构成磁通闭环，但至少有两根能各自形成不经过对方铁芯柱的闭环。例如3:四根铁芯柱，铁芯柱两端有磁轭连通四根铁芯柱，任何两根铁芯柱都能够相互构成磁通闭环，但至少有两根能各自形成不经过对方铁芯柱的闭环，如图1所示。
[0050]一般情况，端子121作为直流饱和电抗器的高压端子，端子1122作为直流饱和电抗器的低压端子(接地端子)，以此降低控制电路24对地电压。
[0051]交流线圈L9同名端，直流线圈LlO同名端，交流线圈Lll同名端，直流线圈L12同名端连接端子121。交流线圈L9剩余端子经电阻R7连接端子1122，交流线圈Lll剩余端子经电阻R8连接端子1122，直流线圈LlO剩余端子经正向晶闸管D5、电阻R9连接端子1122，直流线圈L12剩余端子经反向晶闸管D6、电阻RlO连接端子1122。晶闸管D5和晶闸管D6的触发端子分别连接控制电路24，控制电路24控制晶闸管D5和晶闸管D6触发角的大小，实现连续调节晶闸管D5和晶闸管D6整流量的大小。
[0052]设直流饱和电抗器额定电压为U5，第一种直流饱和电抗器接入额定电压为U5的系统。当控制电路24控制晶闸管D5和晶闸管D6全截止时，晶闸管D5和晶闸管D6整流电路不工作，直流线圈LlO和直流线圈L12中的直流电流等于零。交流线圈L9与交流线圈Lll的电抗值为第一种直流饱和电抗器的最大值。
[0053]当控制电路24控制晶闸管D5和晶闸管D6全导通时，流过直流线圈LlO与直流线圈L12的直流电流达到最大设计值。交流线圈L9与交流线圈Lll的电抗值为第一种直流饱和电抗器的最小值。
[0054]控制电路24控制晶闸管D5和晶闸管D6整流量的大小，可控制直流线圈LlO和直流线圈L12中直流电流的大小，实现控制第一种直流饱和电抗器电抗值的大小。控制电路24连续控制晶闸管D5和晶闸管D6整流量的大小，可连续控制直流线圈LlO和直流线圈L12中直流电流的大小，实现第一种直流饱和电抗器电抗值的连续调节，第一种直流饱和电抗器电抗值在最大值与最小值之间调节、变化。
[0055]实验表明，在直流饱和电抗器线圈回路中分别串联电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10，可使直流饱和电抗器的暂态过程缩短、调节反应速度快。为了保证交流电流对称，电阻R7与电阻R8的电阻值相等；电阻R9与电阻RlO的电阻值相等。没有磁阀的情况下，电阻R9(电阻R10)的电阻值应小于电阻R7(电阻R8)的电阻值。
[0056]如果电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻RlO等于零的条件下，第一种直流饱和电抗器调节过程的暂态时间且符合要求，则电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻RlO可以短接。
[0057]电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻RlO采用固定电阻，结构简单。缺点是电阻消耗电能。为了减小电能损耗，电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻RlO也可采用可控电阻，可控电阻的方法，可采用专利号:201410353026.4所描述的方法，不再赘述。
[0058]直流饱和电抗器的铁芯如果有磁阀，与磁阀型直流饱和电抗器原理一样，可改善电压、电流波形；可加快启动反应速度。这是公共知识，不再赘述。
[0059]实施例2:
[0060]第二种直流饱和电抗器的结构与连接方式如图2所示。包括直流饱和电抗器端子121，直流饱和电抗器端子II22，直流饱和电抗器铁芯23，控制电路24。直流饱和电抗器铁芯23至少有两根铁芯柱，这两根铁芯柱在闭环铁芯中各自至少有能形成一条不经过对方铁芯柱的闭环。这两根铁芯柱截面积相等。其中一根铁芯柱上有交流线圈L9 (I)，交流线圈L9(2)和直流线圈LlO ;另一根铁芯柱上有交流线圈Lll (I)，交流线圈Lll (2)和直流线圈L12 ;交流线圈L9(l)，交流线圈L9(2)，交流线圈Lll (I)，交流线圈Lll (2)的匝数相等，直流线圈LlO与直流线圈L12的匝数相等；交流线圈L9(l)，交流线圈L9(2)，交流线圈Lll (I)，交流线圈Lll (2)的匝数是相同电压等级变压器一次线圈匝数的K倍，K = 0.5?I。在常用场合，建议:交流线圈L9 (I)匝数加交流线圈L9(2)匝数之和，减直流线圈LlO匝数，除以(交流线圈L9(l)匝数加交流线圈L9(2)匝数之和)的百分数δ = 1%。
[0061]直流饱和电抗器铁芯23可以是相互没有通路的两个闭环铁芯，例如1:两个口字形铁芯。也可以是一体的，相互有通路的闭环铁芯；例如2:二根铁芯柱，铁芯柱两端有磁辄连通三根铁芯柱，任何两根铁芯柱都能够相互构成磁通闭环，但至少有两根能各自形成不经过对方铁芯柱的闭环。例如3:四根铁芯柱，铁芯柱两端有磁轭连通四根铁芯柱，任何两根铁芯柱都能够相互构成磁通闭环，但至少有两根能各自形成不经过对方铁芯柱的闭环，如图2所示。
[0062]一般情况，端子121作为直流饱和电抗器的高压端子，端子1122作为直流饱和电抗器的低压端子(接地端子)，以此降低控制电路24对地电压。
[0063]交流线圈LWl)同名端，直流线圈LlO同名端，交流线圈Lll (I)同名端，直流线圈L12同名端连接端子121。交流线圈L9(l)异名端连接交流线圈Lll (2)同名端，交流线圈Lll(I)异名端连接交流线圈L9 (2)同名端；交流线圈L9 (2)剩余端子经电阻R7连接端子1122，交流线圈Lll (2)剩余端子经电阻R8连接端子1122，直流线圈LlO剩余端子经正向晶闸管D5、电阻R9连接端子1122，直流线圈L12剩余端子经反向晶闸管D6、电阻RlO连接端子1122。晶闸管D5和晶闸管D6的触发端子分别连接控制电路24，控制电路24控制晶闸管D5和晶闸管D6触发角的大小，实现连续调节晶闸管D5和晶闸管D6整流量的大小。
[0064]设直流饱和电抗器额定电压为U5，第一种直流饱和电抗器接入额定电压为U5的系统。当控制电路24控制晶闸管D5和晶闸管D6全截止时，晶闸管D5和晶闸管D6整流电路不工作，直流线圈LlO和直流线圈L12中的直流电流等于零。交流线圈L9与交流线圈Lll的电抗值为第一种直流饱和电抗器的最大值。
[0065]当控制电路24控制晶闸管D5和晶闸管D6全导通时，流过直流线圈LlO与直流线圈L12的直流电流达到最大设计值。交流线圈L9与交流线圈Lll的电抗值为第一种直流饱和电抗器的最小值。
[0066]控制电路24控制晶闸管D5和晶闸管D6整流量的大小，可控制直流线圈LlO和直流线圈L12中直流电流的大小，实现控制第一种直流饱和电抗器电抗值的大小。实现第一种直流饱和电抗器电抗值的连续调节，第一种直流饱和电抗器电抗值在最大值与最小值之间调节、变化。
[0067]实验表明，在直流饱和电抗器线圈回路中分别串联电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10，可使直流饱和电抗器的暂态过程缩短、调节反应速度快。为了保证交流电流对称，电阻R7与电阻R8的电阻值相等；电阻R9与电阻RlO的电阻值相等。
[0068]如果电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻RlO等于零的条件下，第一种直流饱和电抗器调节过程的暂态时间且符合要求，则电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻RlO可以短接。
[0069]电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻RlO采用固定电阻，结构简单。缺点是电阻消耗电能。为了减小电能损耗，电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻RlO也可采用可控电阻，可控电阻的方法，可采用专利号:201410353026.4所描述的方法，不再赘述。
[0070]直流饱和电抗器的铁芯如果有磁阀，与磁阀型直流饱和电抗器原理一样，可改善电压、电流波形；可加快启动反应速度。这是公共知识，不再赘述。
[0071]在一些应用场合，图2所示直流饱和电抗器的交流线圈L9 (2)，交流线圈Lll (I)可以去除。去除交流线圈L9 (2)，交流线圈Lll (I)的图2所示直流饱和电抗器，仍然可以正常工作。增加交流线圈L9 (2)，交流线圈LI I (I)，可提高两铁芯柱上各线圈回路的平衡度。
[0072]本实施例，由于交流线圈交叉换位，其反应速度快于实施例1。
[0073]实施例3:
[0074]第一种三相直流饱和电抗器的结构与连接方式如图3所示。包括三相直流饱和电抗器铁芯125，三相直流饱和电抗器铁芯1126，三相控制电路27。三相直流饱和电抗器铁芯125与三相直流饱和电抗器铁芯1126都各有三根铁芯柱(A相铁芯柱，B相铁芯柱，C相铁芯柱)，三根铁芯柱两端有磁轭使三根铁芯柱相互形成磁通闭环，类似三相变压器铁芯结构。三相直流饱和电抗器铁芯125与三相直流饱和电抗器铁芯1126并列，双三柱铁芯上端磁轭有三个横轭连接，双三柱铁芯下端磁轭有三个横轭连接，三相直流饱和电抗器铁芯125与三相直流饱和电抗器铁芯1126被六个横轭连接成一个整体。双三柱铁芯上端磁轭的三个横轭，也可以组合成一个横轭；双三柱铁芯下端磁轭的三个横轭，也可以组合成一个横轭。三相直流饱和电抗器铁芯125与三相直流饱和电抗器铁芯1126的六根铁芯柱还可以在一个平面上，六根铁芯柱一排，六根铁芯柱两端由磁轭连接。三相直流饱和电抗器铁芯125与三相直流饱和电抗器铁芯1126的六根铁芯柱的截面积相等，任何两根铁芯柱都可形成磁通闭环。
[0075]三相直流饱和电抗器铁芯I25A相铁芯柱上有交流线圈L9A和直流线圈L10A，B相铁芯柱上有交流线圈L9B和直流线圈L10B，C相铁芯柱上有交流线圈L9C和直流线圈L10C。交流线圈L9A，交流线圈L9B交流线圈L9C的匝数相等，直流线圈L1A，直流线圈L1B，直流线圈LlOC的匝数相等；交流线圈L9A，交流线圈L9B交流线圈L9C的匝数是相同电压等级三相变压器一次线圈匝数的K倍，K = I?2。
[0076]三相直流饱和电抗器铁芯1126与三相直流饱和电抗器铁芯125相同，三相直流饱和电抗器铁芯1126上线圈的结构、参数与三相直流饱和电抗器铁芯125上的线圈相同。为表不方便，三相直流饱和电抗器铁芯Π26上线圈分别表不为:A相铁芯柱上有交流线圈LllA和直流线圈L12A，B相铁芯柱上有交流线圈LllB和直流线圈L12B，C相铁芯柱上有交流线圈LllC和直流线圈L12C。
[0077]三相直流饱和电抗器还包括:三相直流饱和电抗器端子4A、端子4B、端子4C、端子4N ;端子4A、端子4B、端子4C分别连接电力系统A、B、C相电压，端子4N为中性点，中性点可接地,也可不接地。
[0078]交流线圈L9A同名端，直流线圈LlOA同名端，交流线圈LllA同名端，直流线圈L12A同名端连接端子4A ;交流线圈L9B同名端，直流线圈LlOB同名端，交流线圈LllB同名端，直流线圈L12B同名端连接端子4B ;交流线圈L9C同名端，直流线圈LlOC同名端，交流线圈LllC同名端，直流线圈L12C同名端连接端子4C。
[0079]交流线圈L9A剩余端子,交流线圈L9B剩余端子,交流线圈L9C剩余端子连接在一起后经电阻Rll连接端子4N ;交流线圈LllA剩余端子，交流线圈LllB剩余端子，交流线圈LllC剩余端子连接在一起后经电阻R12连接端子4N ;直流线圈LlOA剩余端子、直流线圈LlOB剩余端子、直流线圈LlOC剩余端子分别串联正向晶闸管D5A，正向晶闸管D5B，正向晶闸管D5C ;直流线圈L12A剩余端子、直流线圈L12B剩余端子、直流线圈L12C剩余端子分别串联反向晶闸管D6A，反向晶闸管D6B，反向晶闸管D6C。晶闸管D5A负端子、晶闸管D5B负端子、晶闸管D5C负端子连接一起后，经电阻R13连接端子4N ;晶闸管D6A正端子、晶闸管D6B正端子、晶闸管D6C正端子连接一起后，经电阻R14连接端子4N。
[0080]晶闸管D5A，晶闸管D5B，晶闸管D5C，晶闸管D6A，晶闸管D6B，晶闸管D6C的触发端子分别连接三相控制电路27，三相控制电路27控制晶闸管D5A，晶闸管D5B，晶闸管D5C，晶闸管D6A，晶闸管D6B，晶闸管D6C触发角的大小，实现连续调节晶闸管D5A，晶闸管D5B，晶闸管D5C，晶闸管D6A，晶闸管D6B，晶闸管D6C整流量的大小。
[0081 ] 设第一种三相直流饱和电抗器额定电压为U5，第一种三相直流饱和电抗器接入额定电压为U5的系统。当三相控制电路27控制晶闸管D5A，晶闸管D5B，晶闸管D5C，晶闸管D6A，晶闸管D6B，晶闸管D6C全截止时，晶闸管D5A，晶闸管D5B，晶闸管D5C，晶闸管D6A，晶闸管D6B，晶闸管D6C整流电路不工作，直流线圈L10A，直流线圈L10B，直流线圈L10C，直流线圈L12A，直流线圈L12B，直流线圈L12C中的直流电流等于零。交流线圈L9A，交流线圈L9B，交流线圈L9C，交流线圈L11A，交流线圈L11B，交流线圈LllC电抗值为最大值。
[0082]当三相控制电路27控制晶闸管D5A，晶闸管D5B，晶闸管D5C，晶闸管D6A，晶闸管D6B，晶闸管D6C全导通时，流过直流线圈L10A，直流线圈L10B，直流线圈L10C，直流线圈L12A，直流线圈L12B，直流线圈L12C的直流电流达到最大设计值。交流线圈L9A，交流线圈L9B，交流线圈L9C，交流线圈L11A，交流线圈L11B，交流线圈LllC的电抗值为最小值。
[0083]三相控制电路27控制晶闸管D5A，晶闸管D5B，晶闸管D5C，晶闸管D6A，晶闸管D6B，晶闸管D6C整流量的大小，可控制直流线圈L10A，直流线圈L10B，直流线圈L10C，直流线圈L12A，直流线圈L12B，直流线圈L12C中直流电流的大小，实现控制三相直流饱和电抗器电抗值的大小。实现三相直流饱和电抗器电抗值的连续调节，三相直流饱和电抗器电抗值在最大值与最小值之间调节、变化。
[0084]为了减小三次高次谐波，三相直流饱和电抗器铁芯125与三相直流饱和电抗器铁芯1126的A相铁芯柱、B相铁芯柱、C相铁芯柱上还可以有交流线圈，交流线圈三角形连接。
[0085]实验表明，在直流饱和电抗器线圈回路中分别串联电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14，可使直流饱和电抗器的暂态过程缩短、调节反应速度快。为了保证交流电流对称，电阻R11与电阻R12的电阻值相等，电阻R13与电阻R14的电阻值相等。在没有磁阀的条件下，电阻R13(电阻R14)的电阻值应小于电阻Rll (电阻R12)的电阻值。
[0086]与实施例1共性的部分，不再赘述。
[0087]实施例4:
[0088]第二种三相直流饱和电抗器的结构与连接方式如图4所示。第二种三相直流饱和电抗器铁芯、交流线圈、直流线圈的结构与参数要求，等同于实施例3。不再赘述。
[0089]交流线圈L9A同名端，直流线圈LlOA同名端，交流线圈LllA同名端，直流线圈L12A同名端连接端子4A ;交流线圈L9B同名端，直流线圈LlOB同名端，交流线圈LllB同名端，直流线圈L12B同名端连接端子4B ;交流线圈L9C同名端，直流线圈LlOC同名端，交流线圈LllC同名端，直流线圈L12C同名端连接端子4C。
[0090]交流线圈L9A剩余端子,交流线圈L9B剩余端子,交流线圈L9C剩余端子连接在一起后经电阻Rll连接端子4N ;交流线圈LllA剩余端子，交流线圈LllB剩余端子，交流线圈LllC剩余端子连接在一起后经电阻R12连接端子4N ;直流线圈LlOA剩余端子、直流线圈LlOB剩余端子、直流线圈LlOC剩余端子分别串联正向晶闸管D5A，正向晶闸管D5B，正向晶闸管D5C ;直流线圈L12A剩余端子、直流线圈L12B剩余端子、直流线圈L12C剩余端子分别串联反向晶闸管D6A，反向晶闸管D6B，反向晶闸管D6C ；晶闸管D5A负端子、晶闸管D5B负端子、晶闸管D5C负端子、晶闸管D6A正端子、晶闸管D6B正端子、晶闸管D6C正端子连接一起后，经电阻R14连接端子4N。
[0091 ] 晶闸管D5A，晶闸管D5B，晶闸管D5C，晶闸管D6A，晶闸管D6B，晶闸管D6C的触发端子分别连接三相控制电路27，三相控制电路27控制晶闸管D5A，晶闸管D5B，晶闸管D5C，晶闸管D6A，晶闸管D6B，晶闸管D6C触发角的大小，实现连续调节晶闸管D5A，晶闸管D5B，晶闸管D5C，晶闸管D6A，晶闸管D6B，晶闸管D6C整流量的大小。
[0092]三相控制电路27控制直流线圈L10A，直流线圈L10B，直流线圈L10C，直流线圈L12A，直流线圈L12B，直流线圈L12C中直流电流的大小，实现控制三相直流饱和电抗器电抗值的大小。实现三相直流饱和电抗器电抗值的连续调节，三相直流饱和电抗器电抗值在最大值与最小值之间调节、变化。
[0093]实验表明，在直流饱和电抗器线圈回路中分别串联电阻R11、电阻R12、电阻R14，可使直流饱和电抗器的暂态过程缩短、调节反应速度快。为了保证交流电流对称，电阻Rll与电阻R12的电阻值相等。在没有磁阀的条件下，电阻R14的电阻值应小于电阻Rll (电阻Rl2)的电阻值。
[0094]与实施例3共性的部分，不再赘述。
[0095]实施例5:
[0096]下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明。
[0097]第三种三相直流饱和电抗器的结构与连接方式如图5所示。包括三相直流饱和电抗器铁芯125，三相直流饱和电抗器铁芯1126，三相控制电路27。三相直流饱和电抗器铁芯125与三相直流饱和电抗器铁芯1126与实施例3相同，不再赘述。
[0098]三相直流饱和电抗器铁芯I25A相铁芯柱上有交流线圈L9A(1)，交流线圈L9A(2)和直流线圈L10A，B相铁芯柱上有交流线圈L9B(1)，交流线圈L9B(2)和直流线圈L10B，C相铁芯柱上有交流线圈L9C(1)，交流线圈L9C(2)和直流线圈L10C。交流线圈L9A(1)，交流线圈L9A(2)，交流线圈L9B(1)，交流线圈L9B(2)，交流线圈L9C(1)，交流线圈L9C(2)的匝数相等，直流线圈L10A，直流线圈L10B，直流线圈LlOC的匝数相等；交流线圈L9A(1)，交流线圈L9A(2)，交流线圈L9B(1)，交流线圈L9B(2)，交流线圈L9C(1)，交流线圈L9C(2)的匝数是相同电压等级三相变压器一次线圈匝数的K倍，K = 0.5?I。
[0099]三相直流饱和电抗器铁芯1126与三相直流饱和电抗器铁芯125相同，三相直流饱和电抗器铁芯1126上线圈的结构、参数与三相直流饱和电抗器铁芯125上的线圈相同。为表不方便，三相直流饱和电抗器铁芯Π26上线圈分别表不为:A相铁芯柱上有交流线圈LllA(I)，交流线圈LI IA (2)和直流线圈L12A，B相铁芯柱上有交流线圈LllB(I)，交流线圈LI IB (2)和直流线圈L12B，C相铁芯柱上有交流线圈LllC(I)，交流线圈LI IC (2)和直流线圈 L12C。
[0100]三相直流饱和电抗器还包括:三相直流饱和电抗器端子4A、端子4B、端子4C、端子4N ;端子4A、端子4B、端子4C分别连接电力系统A、B、C相电压，端子4N为中性点，中性点可接地,也可不接地。
[0101]交流线圈L9A(1)同名端，直流线圈LlOA同名端，交流线圈LllA(I)同名端，直流线圈L12A同名端连接端子4A ;交流线圈L9B(1)同名端，直流线圈LlOB同名端，交流线圈LllB(I)同名端，直流线圈L12B同名端连接端子4B ;交流线圈L9C(1)同名端，直流线圈LlOC同名端，交流线圈LllC(I)同名端，直流线圈L12C同名端连接端子4C。
[0102]交流线圈L9A(1)异名端连接交流线圈LllA⑵同名端,交流线圈LllA(I)异名端连接交流线圈L9A(2)同名端；交流线圈L9B(1)异名端连接交流线圈LllB(2)同名端，交流线圈LllB(I)异名端连接交流线圈L9B(2)同名端；交流线圈L9C(1)异名端连接交流线圈L11C(2)同名端，交流线圈LllC(I)异名端连接交流线圈L9C(2)同名端。
[0103]交流线圈L9A(2)剩余端子，交流线圈L9B(2)剩余端子，交流线圈L9C(2)剩余端子连接在一起后经电阻Rll连接端子4N ;交流线圈LllA(2)剩余端子，交流线圈LllB (2)剩余端子，交流线圈L11C(2)剩余端子连接在一起后经电阻R12连接端子4N ;直流线圈LlOA剩余端子、直流线圈LlOB剩余端子、直流线圈LlOC剩余端子分别串联正向晶闸管D5A，正向晶闸管D5B，正向晶闸管D5C ;直流线圈L12A剩余端子、直流线圈L12B剩余端子、直流线圈L12C剩余端子分别串联反向晶闸管D6A，反向晶闸管D6B，反向晶闸管D6C。晶闸管D5A负端子、晶闸管D5B负端子、晶闸管D5C负端子连接一起后，经电阻R13连接端子4N ;晶闸管D6A正端子、晶闸管D6B正端子、晶闸管D6C正端子连接一起后，经电阻R14连接端子4N。
[0104]晶闸管D5A，晶闸管D5B，晶闸管D5C，晶闸管D6A，晶闸管D6B，晶闸管D6C的触发端子分别连接三相控制电路27，三相控制电路27控制晶闸管D5A，晶闸管D5B，晶闸管D5C，晶闸管D6A，晶闸管D6B，晶闸管D6C触发角的大小，实现连续调节晶闸管D5A，晶闸管D5B，晶闸管D5C，晶闸管D6A，晶闸管D6B，晶闸管D6C整流量的大小。
[0105]设第一种三相直流饱和电抗器额定电压为U5，第一种三相直流饱和电抗器接入额定电压为U5的系统。当三相控制电路27控制晶闸管D5A，晶闸管D5B，晶闸管D5C，晶闸管D6A，晶闸管D6B，晶闸管D6C全截止时，晶闸管D5A，晶闸管D5B，晶闸管D5C，晶闸管D6A，晶闸管D6B，晶闸管D6C整流电路不工作，直流线圈L10A，直流线圈L10B，直流线圈L10C，直流线圈L12A，直流线圈L12B，直流线圈L12C中的直流电流等于零。交流线圈L9A，交流线圈L9B，交流线圈L9C，交流线圈L11A，交流线圈L11B，交流线圈LllC电抗值为最大值。
[0106]当三相控制电路27控制晶闸管D5A，晶闸管D5B，晶闸管D5C，晶闸管D6A，晶闸管D6B，晶闸管D6C全导通时，流过直流线圈L10A，直流线圈L10B，直流线圈L10C，直流线圈L12A，直流线圈L12B，直流线圈L12C的直流电流达到最大设计值。交流线圈L9A，交流线圈L9B，交流线圈L9C，交流线圈L11A，交流线圈L11B，交流线圈LllC的电抗值为最小值。
[0107]三相控制电路27连续控制晶闸管D5A，晶闸管D5B，晶闸管D5C，晶闸管D6A，晶闸管D6B，晶闸管D6C整流量的大小，可连续控制直流线圈L10A，直流线圈L10B，直流线圈L10C，直流线圈L12A，直流线圈L12B，直流线圈L12C中直流电流的大小，实现三相直流饱和电抗器电抗值的连续调节，三相直流饱和电抗器电抗值在最大值与最小值之间调节、变化。
[0108]为了减小三次高次谐波，三相直流饱和电抗器铁芯125与三相直流饱和电抗器铁芯1126的A相铁芯柱、B相铁芯柱、C相铁芯柱上还可以有交流线圈，交流线圈三角形连接。
[0109]实验表明，在直流饱和电抗器线圈回路中分别串联电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14，可使直流饱和电抗器的暂态过程缩短、调节反应速度快。为了保证交流电流对称，电阻R11与电阻R12的电阻值相等，电阻R13与电阻R14的电阻值相等。
[0110]在一些应用场合，图5所示直流饱和电抗器的交流线圈L9A(2)，交流线圈L9B(2)，交流线圈L9C(2)，交流线圈LllA(I)，交流线圈LllB(I)，交流线圈LllC(I)可以去除。去除交流线圈L9A(2)，交流线圈L9B(2)，交流线圈L9C(2)，交流线圈LllA(l)，交流线圈LllB(I)，交流线圈LllC(I)的图5所示直流饱和电抗器，仍然可以正常工作。
[0111]与实施例2共性的部分，不再赘述。
[0112]实施例6:
[0113]下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明。
[0114]第四种三相直流饱和电抗器的结构与连接方式如图6所示。第四种三相直流饱和电抗器铁芯、交流线圈、直流线圈的结构与参数要求，等同于实施例5。不再赘述。
[0115]交流线圈L9A(1)同名端，直流线圈LlOA同名端，交流线圈LllA(I)同名端，直流线圈L12A同名端连接端子4A ;交流线圈L9B(1)同名端，直流线圈LlOB同名端，交流线圈LllB(I)同名端，直流线圈L12B同名端连接端子4B ;交流线圈L9C(1)同名端，直流线圈LlOC同名端，交流线圈LllC(I)同名端，直流线圈L12C同名端连接端子4C。
[0116]交流线圈L9A(1)异名端连接交流线圈LllA⑵同名端,交流线圈LllA(I)异名端连接交流线圈L9A(2)同名端；交流线圈L9B(1)异名端连接交流线圈LllB(2)同名端，交流线圈LllB(I)异名端连接交流线圈L9B(2)同名端；交流线圈L9C(1)异名端连接交流线圈L11C(2)同名端，交流线圈LllC(I)异名端连接交流线圈L9C(2)同名端。
[0117]交流线圈L9A(2)剩余端子，交流线圈L9B(2)剩余端子，交流线圈L9C(2)剩余端子连接在一起后经电阻Rll连接端子4N ;交流线圈LllA(2)剩余端子，交流线圈LllB (2)剩余端子，交流线圈L11C(2)剩余端子连接在一起后经电阻R12连接端子4N ;直流线圈LlOA剩余端子、直流线圈LlOB剩余端子、直流线圈LlOC剩余端子分别串联正向晶闸管D5A，正向晶闸管D5B，正向晶闸管D5C ;直流线圈L12A剩余端子、直流线圈L12B剩余端子、直流线圈L12C剩余端子分别串联反向晶闸管D6A，反向晶闸管D6B，反向晶闸管D6C。晶闸管D5A负端子、晶闸管D5B负端子、晶闸管D5C负端子、晶闸管D6A正端子、晶闸管D6B正端子、晶闸管D6C正端子连接一起后，经电阻R14连接端子4N。
[0118]晶闸管D5A，晶闸管D5B，晶闸管D5C，晶闸管D6A，晶闸管D6B，晶闸管D6C的触发端子分别连接三相控制电路27，三相控制电路27控制晶闸管D5A，晶闸管D5B，晶闸管D5C，晶闸管D6A，晶闸管D6B，晶闸管D6C触发角的大小，实现连续调节晶闸管D5A，晶闸管D5B，晶闸管D5C，晶闸管D6A，晶闸管D6B，晶闸管D6C整流量的大小。
[0119]三相控制电路27连续控制晶闸管D5A，晶闸管D5B，晶闸管D5C，晶闸管D6A，晶闸管D6B，晶闸管D6C整流量的大小，可连续控制直流线圈L10A，直流线圈L10B，直流线圈L10C，直流线圈L12A，直流线圈L12B，直流线圈L12C中直流电流的大小，实现三相直流饱和电抗器电抗值的连续调节，三相直流饱和电抗器电抗值在最大值与最小值之间调节、变化。
[0120]实验表明，在直流饱和电抗器线圈回路中分别串联电阻R11、电阻R12、电阻R14，可使直流饱和电抗器的暂态过程缩短、调节反应速度快。为了保证交流电流对称，电阻Rll与电阻R12的电阻值相等。
[0121]与实施例5共性的部分，不再赘述。
[0122]本发明的一种反应快速的直流饱和电抗器可用现有技术设计制造，完全可以实现，有广阔应用前景。
【权利要求】
1.一种反应快速的直流饱和电抗器，其特征是，它为单相的，包括直流饱和电抗器闭环铁芯，直流饱和电抗器闭环铁芯至少有两根截面积相等的铁芯柱，这两根铁芯柱各自至少有能形成一条不经过对方铁芯柱的磁通闭环； 所述各铁芯柱分别有至少一个交流线圈与至少一个直流线圈； 其中，所述各直流线圈匝数相同，所述各交流线圈匝数相同； 所述各交流线圈所在回路分别串联一电阻，且各电阻的阻值相等； 所述各直流线圈所在回路分别串联一电阻，且各电阻的阻值相等； 所述总数一半的直流线圈分别串联一正向晶闸管，另一半的直流线圈分别串联一反向晶闸管； 所述各晶闸管的控制端均与控制电路连接； 所述控制电路控制各晶闸管触发角的大小；连续调节晶闸管整流量的大小，实现连续调节直流饱和电抗器电抗值的大小。
2.如权利要求1所述的反应快速的直流饱和电抗器，其特征是，所述各交流线圈的匝数是相同电压等级变压器一次线圈匝数的K倍，K= I?2。
3.如权利要求1所述的反应快速的直流饱和电抗器，其特征是，所述同一铁芯柱上交流线圈匝数减直流线圈匝数，再除以该交流线圈匝数的百分数δ =1%。
4.如权利要求1所述的反应快速的直流饱和电抗器，其特征是，所述各铁芯柱上均有两个交流线圈，即第一交流线圈和第二交流线圈；以及，一个直流线圈； 所述铁芯柱上的第一交流线圈异名端与相邻铁芯柱上的第二交流线圈同名端交叉连接。
5.如权利要求4所述的反应快速的直流饱和电抗器，其特征是，所述各交流线圈的匝数是相同电压等级变压器一次线圈匝数的K倍，K = 0.5?I。
6.如权利要求4所述的反应快速的直流饱和电抗器，其特征是，所述同一铁芯柱上两交流线圈匝数之和，减同一铁芯柱上的直流线圈匝数，再除以所述两交流线圈的匝数之和的百分数δ = 1%。
7.一种反应快速的直流饱和电抗器，其特征是，它是三相的，包括三相直流饱和电抗器铁芯I，三相直流饱和电抗器铁芯II ;两铁芯都各有三根铁芯柱:Α相铁芯柱，B相铁芯柱，C相铁芯柱；所述各铁芯的三根铁芯柱两端有磁轭使三根铁芯柱相互形成磁通闭环，双三柱铁芯上端磁轭有三个横轭连接，双三柱铁芯下端磁轭有三个横轭连接，三相直流饱和电抗器铁芯I与三相直流饱和电抗器铁芯II被六个横轭连接成一个整体；任何两根铁芯柱都可形成磁通闭环；六根铁芯柱的截面积相等； 所述所有铁芯柱分别有至少一交流线圈与至少一直流线圈；各直流线圈匝数相同，各交流线圈匝数相同； 所述两A相铁芯柱的交流线圈与直流线圈的同名端连接端子4Α，两B相铁芯柱的交流线圈与直流线圈的同名端连接端子4Β，两C相铁芯柱的交流线圈与直流线圈的同名端连接端子4C ； 所述两三相直流饱和电抗器铁芯的各交流线圈剩余端子分别连接在一起后，分别经过一个电阻接端子4Ν，且所述该电阻阻值相同； 所述两三相直流饱和电抗器铁芯的各直流线圈剩余端子分别串接相应的晶闸管后，分别经过一个电阻接端子4N，且所述该电阻阻值相同；其中一个三相直流饱和电抗器铁芯的各直流线圈剩余端子接正向晶闸管，另一个三相直流饱和电抗器铁芯的各直流线圈剩余端子接反向晶闸管； 所述各晶闸管的控制端均与三相控制电路连接； 三相控制电路控制各晶闸管触发角的大小；连续调节晶闸管整流量的大小，实现连续调节直流饱和电抗器电抗值的大小。
8.一种反应快速的直流饱和电抗器，其特征是，它是三相的，包括三相直流饱和电抗器铁芯I，三相直流饱和电抗器铁芯II ;两铁芯都各有三根铁芯柱:A相铁芯柱，B相铁芯柱，C相铁芯柱；所述各铁芯的三根铁芯柱两端有磁轭使三根铁芯柱相互形成磁通闭环，双三柱铁芯上端磁轭有三个横轭连接，双三柱铁芯下端磁轭有三个横轭连接，三相直流饱和电抗器铁芯I与三相直流饱和电抗器铁芯II被六个横轭连接成一个整体；任何两根铁芯柱都可形成磁通闭环；六根铁芯柱的截面积相等； 所述所有铁芯柱分别有至少一交流线圈与至少一直流线圈；各直流线圈匝数相同，各交流线圈匝数相同； 所述两A相铁芯柱的交流线圈与直流线圈的同名端连接端子4A，两B相铁芯柱的交流线圈与直流线圈的同名端连接端子4B，两C相铁芯柱的交流线圈与直流线圈的同名端连接端子4C ； 所述两三相直流饱和电抗器铁芯的各交流线圈剩余端子分别连接在一起后，分别经过一个电阻接端子4N，且所述该电阻阻值相同； 所述两三相直流饱和电抗器铁芯的各直流线圈剩余端子分别串接相应的晶闸管后，共同经过一个电阻接端子4N;其中一个三相直流饱和电抗器铁芯的各直流线圈剩余端子接正向晶闸管，另一个三相直流饱和电抗器铁芯的各直流线圈剩余端子接反向晶闸管； 所述各晶闸管的控制端均与三相控制电路连接； 三相控制电路控制各晶闸管触发角的大小；连续调节晶闸管整流量的大小，实现连续调节直流饱和电抗器电抗值的大小。
9.如权利要求7或8所述的反应快速的直流饱和电抗器，其特征是，所述两三相直流饱和电抗器铁芯的各交流线圈的匝数是相同电压等级三相变压器一次线圈匝数的K倍，K =I?2。
10.如权利要求7或8所述的反应快速的直流饱和电抗器，其特征是，在没有磁阀的条件下，所述与各直流线圈串联的晶闸管连接的电阻阻值小于与各交流线圈串联的电阻阻值。
11.如权利要求7或8所述的反应快速的直流饱和电抗器，其特征是，所述各铁芯柱上有两个交流线圈，分别为第一交流线圈和第二交流线圈；各相铁芯柱上的第一交流线圈同名端与直流线圈同名端连接后分别连接对应的端子4A、4B、4C ； 所述三相直流饱和电抗器铁芯I中各铁芯柱上第一交流线圈的异名端与三相直流饱和电抗器铁芯II中对应相铁芯柱的第二交流线圈同名端连接；三相直流饱和电抗器铁芯I中各铁芯柱上第二交流线圈同名端则与三相直流饱和电抗器铁芯II中对应相铁芯柱的第一交流线圈异名端连接。
【文档编号】H02P13/12GK104376967SQ201410714156
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年11月28日 优先权日:2014年11月28日
【发明者】李晓明 申请人:山东大学