一种减小晶闸管耐压的直流饱和电抗器的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种减小晶闸管耐压的直流饱和电抗器。它采用的闭环铁芯至少有两根截面积相等、均有直流线圈和交流线圈的铁芯柱，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；交流线圈之间或各交流线圈与中性点间的交流回路中连接至少一个电阻；至少有两个直流线圈分别连接各自的正向整流二极管与反向整流二极管；各整流二极管分别并联反向晶闸管，晶闸管控制端连接控制电路；控制电路控制晶闸管触发角的大小，通过连续调节各个晶闸管触发角的大小，控制与整流二极管连接的直流线圈中直流电流的大小，实现控制直流饱和电抗器电抗值的大小。
【专利说明】一种减小晶闸管耐压的直流饱和电抗器
【技术领域】
[0001]本发明涉及电力系统送变电【技术领域】，特别涉及一种减小晶闸管耐压的直流饱和电抗器。
【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)是重要研宄课题。
[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《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。CN2014104617822.4，CN2014104617822.4提出串联电阻的措施，提高了直流饱和电抗器反应速度。但串联电阻使晶闸管两端电压升高，晶闸管耐压要求高。
【发明内容】
[0004]本发明的目的就是为解决上述问题，提供一种减小晶闸管耐压的直流饱和电抗器。
[0005]为实现上述目的，本发明采用如下方式:
[0006]本发明的有益效果是:可减小整流二极管与晶闸管两端电压，整流二极管与晶闸管的耐压要求低，经济。晶闸管触发角变化过程，直流线圈电流的变化平滑，产生的谐波小；晶闸管受到的冲击小，产生的干扰小。方法简单，可靠。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]图1表不第一种直流饱和电抗器。
[0008]图2表示第二种直流饱和电抗器。
[0009]图3表示第三种直流饱和电抗器。
[0010]其中，1.直流饱和电抗器端子I，2.直流饱和电抗器端子II，3.直流饱和电抗器铁芯，4.控制电路。
【具体实施方式】
[0011]下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明。
[0012]实施例1:
[0013]第一种减小晶闸管耐压的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II，直流饱和电抗器端子112，直流饱和电抗器闭环铁芯3，控制电路4。直流饱和电抗器闭环铁芯3至少有两根铁芯柱；有两根截面积相等、均有直流线圈和交流线圈的铁芯柱，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。其中一根铁芯柱上有交流线圈LI和直流线圈L2，另一根铁芯柱上有交流线圈端子L3和直流线圈L4 ;交流线圈L1、交流线圈L3的匝数相等；直流线圈L2、直流线圈L4的匝数相等。多数应用，建议:交流线圈LI与直流线圈L2的匝数相等，交流线圈LI的匝数是直流饱和电抗器同等额定电压等级的变压器一次线圈的匝数的1/2。
[0014]直流饱和电抗器铁芯3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2:三根铁芯柱，铁芯柱两端有磁轭连通三根铁芯柱，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。
[0015]交流线圈LI同名端与直流线圈L4同名端连接在一起后，连接端子Il ;直流线圈L2异名端与交流线圈L3异名端连接在一起后，连接端子112。交流线圈LI异名端串联电阻R1，然后连接交流线圈L3同名端；交流线圈LI异名端经正向整流二极管Dl连接直流线圈L2同名端；交流线圈L3同名端经正向整流二极D2连接直流线圈L4异名端；整流二极管Dl并联一反向晶闸管D3，整流二极管D2并联一反向晶闸管D4 ;晶闸管D3和晶闸管D4的触发端子分别连接控制电路4，控制电路4控制晶闸管D3和晶闸管D4触发角的大小。
[0016]设第一种直流饱和电抗器额定电压为Ul，第一种直流饱和电抗器接入额定电压为Ul的系统。当控制电路4控制晶闸管D3和晶闸管D4全导通时，整流二极管D1、整流二极管D2没有整流作用，直流线圈L2和直流线圈L4中的直流电流等于零。直流饱和电抗器的电抗值为最大值。
[0017]当控制电路4控制晶闸管D3和晶闸管D4全截止时，整流二极管D1、整流二极管D2有整流作用，流过直流线圈L2与直流线圈L4的直流电流达到最大设计值。直流饱和电抗器的电抗值为最小值。
[0018]控制电路4控制晶闸管D3和晶闸管D4触发角的大小，可控制直流线圈L2和直流线圈L4中直流电流的大小，实现控制直流饱和电抗器电抗值的大小。控制电路4连续控制晶闸管D3和晶闸管D4触发角的大小，可连续控制直流线圈L2和直流线圈L4中直流电流的大小，实现直流饱和电抗器电抗值的连续调节，直流饱和电抗器电抗值在最大值与最小值之间调节、变化。
[0019]实验表明:整流二极管Dl与晶闸管D3反向并联，可减小整流二极管Dl与晶闸管D3两端电压；整流二极管D2与晶闸管D4反向并联，可减小整流二极管D2与晶闸管D4两端电压，整流二极管与晶闸管的耐压要求低，经济。晶闸管D3与晶闸管D4导通与关断过程中，或晶闸管触发角变化过程，直流线圈电流的变化平滑，产生的谐波小；晶闸管受到的冲击小，产生的干扰小。
[0020]可以看出，晶闸管D3和晶闸管D4可以分别用全控电力电子器件代替。例如:晶闸管D3和晶闸管D4可以分别用IGBT器件代替，以便获得更好的控制特性。IGBT器件的控制方法是公共知识，不再赘述。
[0021]实施例2:
[0022]第二种减小晶闸管耐压的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II，直流饱和电抗器端子112，直流饱和电抗器闭环铁芯3，控制电路
4。直流饱和电抗器闭环铁芯3至少有两根铁芯柱；有两根截面积相等、均有直流线圈和交流线圈的铁芯柱，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。其中一根铁芯柱上有交流线圈L5和直流线圈L6，另一根铁芯柱上有交流线圈L7和直流线圈L8 ;交流线圈L5、交流线圈L7的匝数相等；直流线圈L6、直流线圈L8的匝数相等。多数应用，建议:交流线圈L5与直流线圈L6的匝数相等，交流线圈L5的匝数与直流饱和电抗器同等额定电压等级的变压器一次线圈的匝数相同。
[0023]交流线圈L5同名端，直流线圈L6同名端，交流线圈L7同名端，直流线圈L8同名端连接端子II。交流线圈L5剩余端子经电阻R3连接端子112，交流线圈L7剩余端子经电阻R4连接端子112，直流线圈L6剩余端子经正向整流二极管D5连接端子112，直流线圈L8剩余端子经反向整流二极管D6连接端子112。整流二极管D5并联一反向晶闸管D7，整流二极管D6并联一反向晶闸管D8 ;晶闸管D7和晶闸管D8的触发端子分别连接控制电路4，控制电路4控制晶闸管D7和晶闸管D8触发角的大小。
[0024]设第一种直流饱和电抗器额定电压为Ul，第一种直流饱和电抗器接入额定电压为Ul的系统。当控制电路4控制晶闸管D7和晶闸管D8全导通时，整流二极管D5、整流二极管D6没有整流作用，直流线圈L6和直流线圈L8中的直流电流等于零。直流饱和电抗器的电抗值为最大值。
[0025]当控制电路4控制晶闸管D7和晶闸管D8全截止时，整流二极管D5、整流二极管D6有整流作用，流过直流线圈L6与直流线圈L8的直流电流达到最大设计值。直流饱和电抗器的电抗值为最小值。
[0026]控制电路4控制晶闸管D7和晶闸管D8触发角的大小，可控制直流线圈L6和直流线圈L8中直流电流的大小，实现控制直流饱和电抗器电抗值的大小。控制电路4连续控制晶闸管D7和晶闸管D8触发角的大小，可连续控制直流线圈L7和直流线圈L8中直流电流的大小，实现直流饱和电抗器电抗值的连续调节，直流饱和电抗器电抗值在最大值与最小值之间调节、变化。
[0027]与实施例1相同的部分，不再赘述。
[0028]实施例3:
[0029]第三种减小晶闸管耐压的直流饱和电抗器的结构与连接方式如图3所示。包括直流饱和电抗器端子II，直流饱和电抗器端子112，直流饱和电抗器闭环铁芯3，控制电路4。直流饱和电抗器闭环铁芯3至少有两根铁芯柱；有两根截面积相等、均有直流线圈和交流线圈的铁芯柱，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。其中一根铁芯柱上有交流线圈L9(l)，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 (I)，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。多数应用，建议:交流线圈L9(l)是直流线圈LlO的匝数1/2，交流线圈L9(l)的匝数是直流饱和电抗器同等额定电压等级的变压器一次线圈的匝数的1/2。
[0030]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II。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R5连接端子112，交流线圈Lll (2)剩余端子经电阻R6连接端子112，直流线圈LlO剩余端子经正向整流二极管D9连接端子112，直流线圈L12剩余端子经反向整流二极管DlO连接端子112。整流二极管D9并联一反向晶闸管D11，整流二极管DlO并联一反向晶闸管D12。晶闸管Dll和晶闸管D12的触发端子分别连接控制电路4，控制电路4控制晶闸管D11和晶闸管D12触发角的大小。
[0031 ] 设第一种直流饱和电抗器额定电压为Ul，第一种直流饱和电抗器接入额定电压为Ul的系统。当控制电路4控制晶闸管Dll和晶闸管D12全导通时，整流二极管D9、整流二极管DlO没有整流作用，直流线圈LlO和直流线圈L12中的直流电流等于零。直流饱和电抗器的电抗值为最大值。
[0032]当控制电路4控制晶闸管Dll和晶闸管D12全截止时，整流二极管D9、整流二极管DlO有整流作用，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。直流饱和电抗器的电抗值为最小值。
[0033]控制电路4控制晶闸管Dll和晶闸管D12触发角的大小，可控制直流线圈LlO和直流线圈L12中直流电流的大小，实现控制直流饱和电抗器电抗值的大小。控制电路4连续控制晶闸管Dll和晶闸管D12触发角的大小，可连续控制直流线圈LlO和直流线圈L12中直流电流的大小，实现直流饱和电抗器电抗值的连续调节，直流饱和电抗器电抗值在最大值与最小值之间调节、变化。
[0034]与实施例1相同的部分，不再赘述。
[0035]本发明的一种减小晶闸管耐压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】
1.一种减小晶闸管耐压的直流饱和电抗器，其特征是，它包括直流饱和电抗器；所述直流饱和电抗器采用闭环铁芯，所述闭环铁芯至少有两根截面积相等、均有直流线圈和交流线圈的铁芯柱，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； 两铁芯柱的一组交流线圈和直流线圈同名端连接在一起，剩余一组交流线圈和直流线圈的异名端连接在一起； 所述不同铁芯柱的交流线圈正向串联，串联交流线圈的交流回路中连接至少一个电阻； 同一铁芯柱的直流线圈与交流线圈之间分别连接各自的正向整流二极管与反向整流二极管； 各整流二极管分别并联反向晶闸管，晶闸管控制端连接控制电路； 控制电路控制晶闸管触发角的大小，通过连续调节各个晶闸管触发角的大小，控制与整流二极管连接的直流线圈中直流电流的大小，实现控制直流饱和电抗器电抗值的大小。
2.一种减小晶闸管耐压的直流饱和电抗器，其特征是，它包括直流饱和电抗器；所述直流饱和电抗器采用闭环铁芯，所述闭环铁芯至少有两根截面积相等、均有直流线圈和交流线圈的铁芯柱，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； 各交流线圈和直流线圈同名端连接在一起； 各交流线圈的剩余端子分别经各自的电阻，各直流线圈则经各自的正向整流二极管和反向整流二极管连接在一起； 所述各整流二极管则分别并联相应的反向晶闸管； 所述各晶闸管的控制端与控制电路连接； 控制电路控制晶闸管触发角的大小，通过连续调节各个晶闸管触发角的大小，控制与整流二极管连接的直流线圈中直流电流的大小，实现控制直流饱和电抗器电抗值的大小。
3.一种减小晶闸管耐压的直流饱和电抗器，其特征是，它包括直流饱和电抗器；所述直流饱和电抗器采用闭环铁芯，所述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； 各铁芯柱上分别设有第一交流线圈、第二交流线圈和直流线圈； 其中，所述各第一交流线圈的同名端以及各直流线圈的同名端连接在一起； 各铁芯柱的第一交流线圈异名端与另一铁芯柱的第二交流线圈同名端连接； 各第二交流线圈异名端分别经各自电阻，各直流线圈异名端经各自的正向整流二极管和反向整流二极管连接在一起； 同时各整流二极管还分别并联相应的反向晶闸管； 所述各晶闸管的控制端与控制电路连接； 控制电路控制晶闸管触发角的大小，通过连续调节各个晶闸管触发角的大小，控制与整流二极管连接的直流线圈中直流电流的大小，实现控制直流饱和电抗器电抗值的大小。
4.如权利要求1或2或3所述的减小晶闸管耐压的直流饱和电抗器，其特征是，所述各交流线圈的匝数相同；各直流线圈的匝数相同。
5.如权利要求1或2或3所述的减小晶闸管耐压的直流饱和电抗器，其特征是，所述交流线圈匝数是直流饱和电抗器同等额定电压等级的变压器一次线圈的匝数的1/2。
6.如权利要求1或2或3所述的减小晶闸管耐压的直流饱和电抗器，其特征是，所述控制电路连续控制所述两晶闸管触发角的大小，可连续控制各直流线圈中直流电流的大小，实现直流饱和电抗器电抗值的连续调节，直流饱和电抗器电抗值在最大值与最小值之间调节、变化。
【文档编号】H01F27/28GK104485213SQ201510003314
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2015年1月4日 优先权日:2015年1月4日
【发明者】李晓明 申请人:山东大学