专利名称：三相磁控电抗器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及的是一种电器技术领域的产品，具体是一种三相磁控电抗器。
背景技术：
随着社会经济发展，可控电抗器在电力系统变电所、电气化铁路牵引变、城市地铁逐渐得到广泛实用，用以解决传统无功补偿装置不能补偿无功倒送和稳定电压的问题。可控电抗器主要功能是(1)吸收系统过剩无功，维持无功就地平衡；(2)减小电压波动，稳定系统电压；(3)可以实现不平衡补偿，减小负荷负序电流；(4)超高压输电线路中可以限制末端电压升高，保证设备安全运行。与电容器组并联使用，可以实现无功功率实时动态补偿。
按照结构原理分，可控电抗器有相控电抗器型(TCR)、晶闸管控制高短路阻抗变压器型(TCT)、电感连续可调型。这几种可控电抗器各有自己的优缺点，可以根据不同场合和不同要求进行选用。电感连续可调的方式有改变间隙和调节偏磁两种，改变间隙是通过连续改变磁路中的气隙长度来实现电感的连续可调。这种调节方式要求采用精密的机械传动机构，其响应速度慢，噪声大，易产生机械动作失灵。磁控电抗器是通过调节偏磁方式的连续可调电抗器。由于其控制的是直流偏磁，控制电压仅为额定电压的一小部分，故所需的晶闸管耐压低、功率小，控制简单可靠，具有广泛的应用前景。
发明内容
本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，提供一种三相磁控电抗器，使其采用CPLD数字触发、光纤隔离控制，实现电力系统无功平衡和电压稳定，提高磁控电抗器触发控制可靠性和抗干扰性能。
本实用新型是通过以下技术方案实现的，本实用新型包括三相六柱环氧浇注干式磁控电抗器本体、触发控制模块、控制器、电光转换模块，三者连接关系为三相六柱环氧浇注干式磁控电抗器本体一次侧并联在电网母线上，其绕组中间抽头连接触发控制模块，触发控制模块经电光转换模块连接控制器，接收控制器发出的触发脉冲信号。控制器连接三相六柱环氧浇注干式磁控电抗器本体外部电流互感器CT二次侧和断路器DLQ的控制线圈。
所述的三相六柱环氧浇注干式磁控电抗器本体，包含六根铁心柱TA1、TB2、TC1、TC2、TB1、TA2、六组线圈A1、B2、C1、C2、B1、A2。线圈A1、A2并联构成电抗器A相，B1、B2并联构成电抗器B相，C1、C2并联构成电抗器C相，ABC三相一次主接线为三角形联结，铁心柱TA1、TB2、TC1、TC2、TB1、TA2冲缺形成小截面段，每柱小截面段数为7段，铁心柱TA1、TB2、TC1、TC2、TB1、TA2的每只线圈提供了交、直流磁通的通路，每只线圈中间3根或者5根抽头形成各自控制绕组。
所述的触发控制模块共有六只即触发控制模块MA1、MB2、MC1、MC2、MB1、MA2，每只触发控制模块对地绝缘，通过环氧绝缘支柱支撑安装固定。
线圈A1套在铁心柱TA1上，A1线圈中间3根抽头连接触发控制模块MA1，线圈B2套在铁心柱TB2上，B2线圈中间3根抽头连接触发控制模块MB2，线圈C1套在铁心柱TC1上，C1线圈中间3根抽头连接触发控制模块MC1，线圈C2套在铁心柱TC2上，C2线圈中间5根抽头连接触发控制模块MC2，线圈B1套在铁心柱TB1上，B1线圈中间5根抽头连接触发控制模块MB1，线圈A2套在铁心柱TA2上，A2线圈中间5根抽头连接触发控制模块MA2。
触发控制模块MA1、MB2、MC1、MC2、MB1、MA2中，均包括可控硅、散热器、触发驱动板、光纤、温控开关和风扇，可控硅和触发驱动板设置在散热器表面，散热器整体固定在外壳内，光纤与触发驱动板连接，风扇电源与触发驱动板电源并联，风扇设置在散热器下侧。
触发控制模块MC2、MB1、MA2中，还包括二极管，二极管固定在散热器表面。
所述的控制器包括电压电流处理板、开关量输入输出板、触发脉冲板、通信板、电源板、CPU板、模拟量采集板、液晶屏、打印机、飞梭旋钮、母板，连接关系为电压电流处理板、触发脉冲板、通信板、开关量输入输出板、CPU板、电源板、模拟量采集板都插在母板上，液晶屏、打印机和飞梭旋钮与CPU板连接。
外部母线A、B、C三相电压经过外部电压互感器PT变换为100V信号，作为同步电压送入控制器。磁控电抗器本体的三相电流由电流互感器CT测得，送给控制器，控制器根据需要的电流大小发出相应触发角，触发角与同步电压比较后生成同步脉冲，同步脉冲由电光转换模块转变为光脉冲信号，再由光纤送给触发控制模块。触发控制模块的触发板将光信号转变为电信号，驱动后对模块内可控硅触发，控制线圈内直流大小，改变电抗器铁心饱和程度，从而改变电抗器输出容量大小。
本实用新型中，控制器主要根据要求和同步电压，发出特定角度的触发脉冲。触发控制模块根据触发角大小调节可控硅导通时间改变电抗器组偏磁电流大小，实现电抗器容量连续可调。
本实用新型与传统单相三柱式或者四柱式相比，整体结构紧凑，占地面积小，运行损耗和噪音都降低。铁心磁阀由多段小截面铁心组成。新型磁控电抗器采用数字CPLD逻辑控制和光纤隔离触发，触发控制模块从电抗器本体取电，触发控制可靠、精度高、抗干扰能力强。本实用新型使用较小的空间和较高的可靠性实现电力系统电压稳定和无功平衡。
图1为本实用新型结构示意图图2为本实用新型三相六柱环氧浇注干式电抗器本体结构示意图其中(A)为磁控电抗器本体铁心结构图，(B)为磁控电抗器本体结构示意图图3为本实用新型触发控制模块结构示意图图4为本实用新型控制器结构示意图具体实施方式
如图1所示，本实用新型包括三相六柱环氧浇注干式磁控电抗器本体1、触发控制模块2、控制器3、电光转换模块5，连接关系为三相六柱环氧浇注干式磁控电抗器本体1一次侧并联在电网母线上，其绕组中间抽头连接触发控制模块2，触发控制模块2经电光转换模块5连接控制器3，控制器3连接外部电流互感器CT二次侧和断路器DLQ的控制线圈。
所述的三相六柱环氧浇注干式磁控电抗器本体1，包含六根铁心柱TA1、TB2、TC1、TC2、TB1、TA2、六组线圈A1、B2、C1、C2、B1、A2，线圈A1、A2并联构成电抗器A相，B1、B2并联构成电抗器B相，C1、C2并联构成电抗器C相，ABC三相一次主接线为三角形联结，铁心柱TA1、TB2、TC1、TC2、TB1、TA2冲缺形成小截面段，每柱小截面段数为7段，铁心柱TA1、TB2、TC1、TC2、TB1、TA2的每只线圈提供了交、直流磁通的通路，每只线圈中间3根或者5根抽头形成各自控制绕组。
所述的触发控制模块2有六只即触发控制模块MA1、MB2、MC1、MC2、MB1、MA2，每只触发控制模块对地绝缘，通过环氧绝缘支柱支撑安装固定。
线圈A1套在铁心柱TA1上，A1线圈中间3根抽头连接触发控制模块MA1，线圈B2套在铁心柱TB2上，B2线圈中间3根抽头连接触发控制模块MB2，线圈C1套在铁心柱TC1上，C1线圈中间3根抽头连接触发控制模块MC1，线圈C2套在铁心柱TC2上，C2线圈中间5根抽头连接触发控制模块MC2，线圈B1套在铁心柱TB1上，B1线圈中间5根抽头连接触发控制模块MB1，线圈A2套在铁心柱TA2上，A2线圈中间5根抽头连接触发控制模块MA2。
触发控制模块MA1、MB2、MC1、MC2、MB1、MA2中，均包括光纤4、可控硅16、散热器17、触发驱动板19、温控开关20和风扇21，可控硅16和触发驱动板19设置在散热器17表面，光纤4与触发驱动板19连接，风扇21电源与触发驱动板19电源并联，风扇21设置在散热器17下侧。
触发控制模块MC2、MB1、MA2中，还包括二极管18，二极管(18)固定在散热器17表面。
控制器3发出触发脉冲，经过脉冲电光转换电路5变成光信号、经光纤4传输到触发控制模块2的触发驱动板19，触发驱动板19再进行光电转换、放大触发信号后触发可控硅16。温控开关20直接紧贴散热器17安装，其节点串联在风扇21控制回路中，散热器17温度高时，温控开关20自动启动风扇21进行散热。风扇21电源与触发驱动板19电源并联，都由三相六柱环氧浇注干式磁控电抗器本体1对应线圈供电。
所述的控制器3包括电压电流处理板6、开关量输入输出板7、通信板8、触发脉冲板9、电源板10、CPU板11、模拟量采集板12、液晶屏13、打印机14和飞梭旋钮15、母板16，连接关系为电压电流处理板6、开关量输入输出板7、触发脉冲板9、通信板8、电源板10、CPU板11、模拟量采集板12都插在母板16上，液晶屏13、打印机14和飞梭旋钮15与CPU11板连接。
外部电压互感器和电流互感器二次信号进入电压电流处理板6，经过处理后送给模拟量采集板12，模拟量采集板12内部DSP采样计算后将结果送给CPU板11中PC104模块。电抗器外部断路器的分合位状态接到开关量输入输出板7，结果送给CPU板11监视相关量变化。磁控电抗器本体1触发角由CPU板11送给触发脉冲板9，由触发脉冲板9生成同步触发脉冲输出。飞梭旋钮15和液晶屏13提供人机接口，用户运行状态查询和参数设定。需要打印结果时，CPU板11发出打印机14。通信板8也与CPU板11直接相连，用于对外信息交换和数据上传。
可控硅16与主线圈有直接电联系，而且可控硅16触发需要一定的触发功率，这样就存在高压隔离和触发驱动问题。采用传统脉冲变压器对可控硅进行隔离触发存在体积大、可靠性低和抗干扰能力差弊端。本实用新型可控硅触发控制采用CPLD数字触发、光纤隔离方式。系统三相同步电压进入控制器后，过零比较生成同相位的三相方波。同时，对同步电压进行锁相变频，生成同步时钟信号。CPU板11根据计算发出触发角度，进入CPLD后进行逻辑处理，并和三相同步电压比较，得到ABC各相同步触发脉冲(方波信号)。该同步脉冲经过电光转换，运用光纤4传到高电位的触发控制模块2。触发控制模块2先进行光电转换，还原触发脉冲信号后经进一步恒流源放大和处理后，发出同步强脉冲信号触发可控硅16。可控硅16触发需要的电源由电抗器本体1提供。与现有的脉冲变压器触发可控硅方式相比，采用绕组供电、光纤隔离触发方式具有体积小、可靠性高、触发分散性小等优点。该方式既解决了高电位可控硅触发隔离问题，又增强了抗干扰性，进一步提高了触发性能。
权利要求1.一种三相磁控电抗器，包括三相六柱环氧浇注干式磁控电抗器本体(1)、触发控制模块(2)、控制器(3)、电光转换模块(5)，其特征在于，三相六柱环氧浇注干式磁控电抗器本体(1)一次侧并联在电网母线上，其绕组中间抽头连接触发控制模块(2)，触发控制模块(2)经电光转换模块(5)连接控制器(3)，控制器(3)连接三相六柱环氧浇注干式磁控电抗器本体(1)外部电流互感器CT二次侧和断路器DLQ的控制线圈。
2.根据权利要求1所述的三相磁控电抗器，其特征是，所述的三相六柱环氧浇注干式磁控电抗器本体(1)，包含六根铁心柱TA1、TB2、TC1、TC2、TB1、TA2、六组线圈A1、B2、C1、C2、B1、A2，线圈A1、A2并联构成电抗器A相，B1、B2并联构成电抗器B相，C1、C2并联构成电抗器C相，ABC三相一次主接线为三角形联结，铁心柱TA1、TB2、TC1、TC2、TB1、TA2冲缺形成小截面段，每柱小截面段数为7段，铁心柱TA1、TB2、TC1、TC2、TB1、TA2的每只线圈提供了交、直流磁通的通路，每只线圈中间3根或者5根抽头形成各自控制绕组。
3.根据权利要求1所述的三相磁控电抗器，其特征是，所述的触发控制模块(2)有六只即触发控制模块MA1、MB2、MC1、MC2、MB1、MA2，每只触发控制模块(2)对地绝缘，通过环氧绝缘支柱支撑安装固定。
4.根据权利要求2或者3所述的三相磁控电抗器，其特征是，线圈A1套在铁心柱TA1上，A1线圈中间3根抽头连接触发控制模块MA1，线圈B2套在铁心柱TB2上，B2线圈中间3根抽头连接触发控制模块MB2，线圈C1套在铁心柱TC1上，C1线圈中间3根抽头连接触发控制模块MC1，线圈C2套在铁心柱TC2上，C2线圈中间5根抽头连接触发控制模块MC2，线圈B1套在铁心柱TB1上，B1线圈中间5根抽头连接触发控制模块MB1，线圈A2套在铁心柱TA2上，A2线圈中间5根抽头连接触发控制模块MA2。
5.根据权利要求3所述的三相磁控电抗器，其特征是，触发控制模块MA1、MB2、MC1、MC2、MB1、MA2中，均包括光纤(4)、可控硅(16)、散热器(17)、触发驱动板(19)、温控开关(20)和风扇(21)，可控硅(16)和触发驱动板(19)设置在散热器(17)表面，光纤(4)与触发驱动板(19)连接，风扇(21)电源与触发驱动板(19)电源并联，风扇(21)设置在散热器(17)下侧。
6.根据权利要求3或者5所述的三相磁控电抗器，其特征是，触发控制模块MC2、MB1、MA2中，还包括二极管(18)，二极管(18)固定在散热器(17)表面。
7.根据权利要求1所述的三相磁控电抗器，其特征是，所述的控制器(3)包括电压电流处理板(6)、开关量输入输出板(7)、触发脉冲板(9)、通信板(8)、电源板(10)、CPU板(11)、模拟量采集板(12)、液晶屏(13)、打印机(14)和飞梭旋钮(15)、母板(16)，电压电流处理板(6)、开关量输入输出板(7)、触发脉冲板(9)、通信板(8)、电源板(10)、CPU板(11)、模拟量采集板(12)都插在母板(16)上，液晶屏(13)、打印机(14)和飞梭旋钮(15)与CPU(11)板连接。
专利摘要一种电力系统领域的三相磁控电抗器。本实用新型包括三相六柱环氧浇注干式磁控电抗器本体、触发控制模块、控制器、电光转换模块，三相六柱环氧浇注干式磁控电抗器本体一次侧并联在电网母线上，其绕组中间抽头连接触发控制模块，触发控制模块经电光转换模块连接控制器，控制器连接三相六柱环氧浇注干式磁控电抗器本体外部电流互感器CT二次侧和断路器DLQ的控制线圈。本实用新型整体结构紧凑，占地面积小，触发控制可靠、精度高、抗干扰能力强，使用较小的空间和较高的可靠性实现电力系统电压稳定和无功就地平衡。
文档编号H02P13/00GK2867689SQ20052004659
公开日2007年2月7日 申请日期2005年11月17日 优先权日2005年11月17日
发明者侯建国, 黄祥伟, 李锋 申请人:上海思源电气股份有限公司