基于两相磁性材料的新型可控电抗器的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种基于两相磁性材料的新型可控电抗器，包括铁心、绕组和控制系统。铁心由普通电工钢片和两相磁性材料组成；绕组由主绕组和控制绕组组成；控制系统由与电网相连的电抗器、IGBT、互感器、CPU、电压/电流检测、驱动、电容组成。通过互感器将无功分量送入控制系统，控制系统向控制绕组发出直流电流，产生电力系统需要的无功分量，进行补偿。降低电力系统损耗，节能效果明显，取得一定的经济效益，对整个电力系统具有重大的实际意义。
【专利说明】基于两相磁性材料的新型可控电抗器
【技术领域】
[0001 ] 本实用新型涉及电气工程领域，具体指一种可以利用两相磁性材料自适应补偿电 网无功电流、治理谐波电流，具有节能、智能特征的可控电抗器。
【背景技术】
[0002]近年来，随着超高压远距离输电系统的发展及电力负荷变化的加剧，电网中对无 功功率的消耗日益增大。能源危机已经遍及世界各国。开发、节约能源及提高供电质量成 为各国的主要任务。无功不足，是导致我国电能质量不高和电能浪费严重的重要因素。
[0003]理论及实践表明，调节电抗对于提高电力系统运行性能有显著的作用，特别是可 控电抗器的应用，其容量会随着传输功率的大小而自动变化，防止了线路一侧开关切合时 所产生的过高的操作过电压及相应的暂态振荡过电压，减少电网损耗、提高电力系统的输 电能量、稳定性和电网的可靠性。
[0004]1965年英国通用电气公司制造了世界上第一台可控电抗器，1977-1978年，美国 GE公司，西屋公司和ABB公司先后研制出采用晶闸管控制的静态补偿装置、超高压TCT型静 态补偿装置、晶闸管控制电抗器。1986年原苏联提出了新型的可控电抗器结构，从而使直 流饱和式可控电抗器有了突破进展，电抗器性能大大改善。随后，日本的研究人员提出了基 于控制磁通原理的正交磁心的可控电抗器。近年来，国外学者和科研机构对可控电抗器的 研究，在许多方面取得了成果，如基于PWM控制的可控电抗器、基于可控负载原理的变压器 式可控电抗器、基于磁通控制原理的正交磁心式可控电抗器、超导可控电抗器等。国内对可 控电抗器的研究主要集中在直流可控电抗器和交流可控电抗器上。武汉大学、上海交通大 学、华北电力大学、浙江大学、华中科技大学、沈阳工业大学等对直、交流可控电抗器展开了 系统研究。成功研制出基于磁阀式可控电抗器的自动调谐消弧线圈、电气化铁路用动态无 功补偿可控电抗器、百万伏特高压可控电抗器等。
[0005]现阶段，对无功补偿及谐波治理装置研究的热点主要集中在可控电抗器、电容器、 有源滤波器及其它们的组合等方面。电力系统一般电抗器的主要问题是容量无法调节，传 统可控电抗器可以解决容量调节问题，但是具有响应速度慢、连续可控性差的缺点，不能很 好的满足动态无功补偿的需要。有源滤波器结构较为复杂，其工作的可靠性以及抗电网冲 击能力偏弱。如果在可控电抗器内部建立有效的结构体系，采用新型两相磁性材料，实现电 抗实时、连续调节。将有可能从根本上解决传统可控电抗器的一系列问题，保证电力系统安 全运行。
【发明内容】
[0006]发明目的:
[0007]本实用新型提供了一种基于两相磁性材料的新型可控电抗器，采用了一种新型的 两相磁性材料，组成新的可控电抗器铁心结构，其目的在于:通过建立检测、控制系统实现 对该两相磁性材料退磁和直流励磁功能之间的智能转换，完成对可控电抗器电抗的实时、连续调节，进而实现对电力系统无功补偿及谐波抑制。
[0008]技术方案:
[0009]本实用新型是通过以下技术方案实施的:
[0010]一种基于两相磁性材料的新型可控电抗器，所述可控电抗器包括铁心、绕组和控 制系统；其特征在于:铁心由普通电工钢片和两相磁性材料组成，两相磁性材料设置在普 通电工钢片的心柱之中，普通电工钢片的上轭、下轭及第一旁柱、第二旁柱为主磁路；绕组 由主绕组和控制绕组组成，主绕组绕制在主磁路上，控制绕组绕制在两相磁性材料两侧；控 制系统与控制绕组相连接。
[0011]所述控制系统由与电网相连的电抗器、IGBT、互感器、CPU、电压和电流检测装置、 驱动、电容组成。
[0012]优点和效果:
[0013]本实用新型不同于传统的可控电抗器方案。
[0014]首先，利用两相磁性材料进行调节电抗节能效果显著，其次利用两相磁性材料进 行实时、连续调节电抗产生谐波较少，仅需很小的直流，就能够产生较强的调节磁通，且可 实现断电补偿，保证电力系统的安全运行。
[0015]【专利附图】
【附图说明】:
[0016]图1为本实用新型的结构示意图。
[0017]附图标记说明:
[0018]1、普通电工钢片，2、两相磁性材料，3、上轭，4、下轭，5、第一旁柱，6、第二旁柱，7、 主磁路，8、主绕组，9、控制绕组，10、控制系统，11、电网，12、电抗器，13、IGBT, 14、互感器， 15、CPU, 16、电压和电流检测装置，17、驱动，18、电容。
[0019]【具体实施方式】:
[0020]下面结合附图对本实用新型进行具体说明:
[0021]本实用新型提供一种全新的可控电抗器，将两相磁性材料植入到传统可控电抗器 中，形成一种利用材料剩磁调节电抗的新型可控电抗器。通过建立检测、控制系统实现对两 相磁性材料直流励磁功能连续调节，完成对电抗的实时、连续、平滑调节。这种新型可控电 抗器取消了原有电抗器由外电路引入电流调节电抗的方式。针对电力系统无功补偿时，基 于两相磁性材料的新型可控电抗器具有利用材料剩磁自身调节电抗的特点，可实现断电调 节，保障电力系统安全运行。
[0022]一种基于两相磁性材料的新型可控电抗器，所述可控电抗器包括铁心、绕组和控 制系统；其特征在于:铁心由普通电工钢片I和两相磁性材料2组成，两相磁性材料2设置 在普通电工钢片I的心柱之中，普通电工钢片I的上部为上轭3，下部为下轭4，左侧为第一 旁柱5，右侧为第二旁柱6，普通电工钢片I的上轭3、下轭4及第一旁柱5、第二旁柱6为主 磁路7 ;绕组由主绕组8和控制绕组9组成，主绕组8绕制在主磁路7上，控制绕组9绕制 在两相磁性材料2两侧；控制系统10与控制绕组9相连接。
[0023]所述控制系统10由与电网11相连的电抗器12、IGBT13、互感器14、CPU15、电压和 电流检测装置16、驱动17和电容18组成。
[0024]电抗器12连接IGBT13，互感器14连接主绕组8，IGBT13还与驱动17相连接，驱动 17连接电压和电流检测装置16，电压和电流检测装置16连接CPU15，电容18并联在IGBT13靠近控制绕组9的一侧。
[0025]本实用新型这种基于两相磁性材料的新型可控电抗器的工作原理如下:
[0026]当电力系统需要无功补偿时，通过互感器14将无功分量送入控制系统10，控制系 统10向控制绕组发出直流电流，产生电力系统需要的无功分量，进行补偿。当电力系统需 要无功变化时，通过互感器14将无功分量送入控制系统10，控制系统10中的电容18与控 制绕组9组成RLC振荡器对两相磁性材料2进行退磁。
[0027]结论:本实用新型这种基于两相磁性材料的新型可控电抗器，通过建立互感器检 测无功分量，通过控制系统实现对两相磁性材料在直流励磁及退磁功能之间的转换，完成 对电力系统的无功补偿及谐波抑制。降低电力系统损耗，节能效果明显，取得一定的经济效 益,对整个电力系统具有重大的实际意义。
【权利要求】
1.一种基于两相磁性材料的新型可控电抗器，所述可控电抗器包括铁心、绕组和控制 系统；其特征在于:铁心由普通电工钢片(I)和两相磁性材料(2)组成，两相磁性材料(2)设 置在普通电工钢片(I)的心柱之中，普通电工钢片(I)的上轭(3)、下轭(4)及第一旁柱(5)、 第二旁柱(6)为主磁路(7);绕组由主绕组(8)和控制绕组(9)组成，主绕组(8)绕制在主磁 路(7)上，控制绕组(9)绕制在两相磁性材料(2)两侧；控制系统(10)与控制绕组(9)相连 接。
2.根据权利要求1所述的基于两相磁性材料的新型可控电抗器，其特征在于:所述控 制系统(10)由与电网(11)相连的电抗器(12)、IGBT (13)、互感器(14)、CPU (15)、电压和 电流检测装置(16),驱动(17)、电容(18)组成。
【文档编号】H01F27/24GK203397849SQ201320525237
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2013年8月27日 优先权日:2013年8月27日
【发明者】白保东, 陈德志, 李宝鹏, 杜宁 申请人:沈阳工业大学