一种三相电力可控电抗器净化谐波节能变送器的制作方法

本实用新型涉及电气技术领域，具体是一种三相电力可控电抗器净化谐波节能变送器。

背景技术：

磁饱和可控电抗器是一个带铁芯的非线性电抗器，有直流和交流绕组。其工作原理是通过控制直流励磁来改变铁芯的饱和程度，从而改变电抗器电感值。本实用新型研究了在交流励磁和直流励磁共同作用下，可控电抗器的工作原理，并通过有限元仿真软件ansys建模和物理试验进行了验证。理论分析和试验证明通过对直流励磁的控制，可以有效调节电抗器的交流电感值实现节能降耗。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种三相电力可控电抗器净化谐波节能变送器，以解决所述背景技术中提出的问题。

为实现所述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种三相电力可控电抗器净化谐波节能变送器，包括三相电源、自控跟踪功率触发装置、可控电抗器单元和负载，所述三相电源通过断路器开关qs分别连接可控电抗器单元和手动旁路开关qf2，断路器开关qs与可控电抗器单元之间的线路上还并接有自控跟踪功率触发装置，三相电源通过可控电抗器单元和手动旁路开关qf2连接负载，自控跟踪功率触发装置与可控电抗器单元相连接。

作为本实用新型进一步的方案：所述负载为电动机。

作为本实用新型再进一步的方案：所述可控电抗器由晶闸管、二极管和电抗器组成，自控跟踪功率触发装置通过改变晶闸管的导通角调节电抗器的等效电抗值。

作为本实用新型再进一步的方案：所述晶闸管为单相晶闸管。

作为本实用新型再进一步的方案：所述可控电抗器还包括整流器，整流器的电压输出端通过晶闸管连接电抗器。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型利用磁饱和式可控电抗器原理制作的消弧线圈在配电系统正常运行时有高感抗，远离谐振点，在配电系统发生单相接地故障时，能快速地实现全补偿，限制电容电流，有效地熄灭电弧。

附图说明

图1为一单相磁饱和式可控电抗器的拓扑结构图。

图2为本实用新型的电路图。

图3为电网电压u与晶闸管触发角α之间的关系图。

图4为铁芯的等效电路图。

图5为可控电抗器的等效电路图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1：请参阅图1，为实现所述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种三相电力可控电抗器净化谐波节能变送器，包括三相电源、自控跟踪功率触发装置、可控电抗器单元和负载，所述三相电源通过断路器开关qs分别连接可控电抗器单元和手动旁路开关qf2，断路器开关qs与可控电抗器单元之间的线路上还并接有自控跟踪功率触发装置，三相电源通过可控电抗器单元和手动旁路开关qf2连接负载，自控跟踪功率触发装置与可控电抗器单元相连接。

图1为一单相磁饱和式可控电抗器的拓扑结构图，图2为其电路图。可控电抗器由两个等截面（截面极为a）、等长度（长度为l）的主铁芯ⅰ、ⅱ和为使电抗器电流正负半波对称的两个等截面、等长度的旁轭ⅰ、ⅱ组成。为使主铁芯饱和，主铁芯的截面积小于旁轭截面。铁芯ⅰ和旁轭ⅰ、铁芯ⅱ和旁轭ⅱ、分别组成两条交流磁通φ～的回路，铁芯ⅱ和旁轭ⅱ组成直流磁通φ-的回路。每个铁芯柱上绕有总匝数为n的上、下两个绕组，每个绕组各有一个抽头，分别与晶闸管t1、t2相联，抽头比σ=2n2/n，n=2(n1+n2)。不同铁芯的上、下两个绕组交叉联接后并联至电网，续流二极管d跨接在两个绕组的交叉处。

假设晶闸管t1、t2和二极管d均为理想元件，则可控电抗器有三种工作状态：状态1：t1、t2关断，d导通；状态2：t2、d关断，t1导通；状态3：t1、d关断，t2导通。

如图3所示，当晶闸管t1、t2关断时，可控电抗器处于空载状态。当电网电压处于正半波时，t1承受正向电压、t2承受反向电压。若t1触发导通，电源u经匝数为n2的绕组向电路提供直流控制电压和控制电流如图2所示，过渡到状态2的工作状态。同理，当t2在电网电压处于负半波（π＜α≤2π）时，t2触发导通，同样经n2绕组向电路提供同方向的直流控制电压和电流，可控电抗器按照：状态2—状态1—状态3—状态1—状态2的次序轮流切换。在电源的一个周期内，t1和轮流导通起到了全波整流的作用，二极管d在t1和t2导通和关断时起续流作用。

（a）状态1（b）状态2（c）状态3改变导通角α，即可改变控制电流id产生的直流磁通大小，使铁芯的工作点随之改变，从而达到平滑调节电抗的目的。

假设两铁芯柱的磁动势分别为f1和f2，磁通分别为ф1和φ2，每个铁芯柱绕组总电阻为r，根据基尔霍夫定律和图2、图4的等效电路图，可以推导出三种基本工作状态下的电磁方程式中ic--控制电流；i--可控电抗器总电流。

控制电压位于主回路和控制回路的电压方程分别为由式（7）、（8）可得到图5所示的等效电路。显然u≥uc，对电抗器电流起决定作用的是电感，改变晶闸管的导通角α，即可改变电抗器的电感及其容量。

依据图5所示的可控电抗器的等效电路，可以得到磁饱和式可控电抗器的调节特性。可控硅触发角α的工作范围为0˚～180˚，当α＝0˚时，晶闸管t1、t2轮流导通近180˚，这时的激磁电流最大，磁路最饱和，故磁路磁阻最大，电抗器容量最大；随着α的增大，晶闸管t1、t2的导通时间，激磁电流、电抗器容量都将减小，磁路饱和度降低；当α＝180˚时，晶闸管t1、t2截止，激磁电流为零，这时可控电抗器相当于一台空载运行的变压器，电抗器的容量亦最小。当α在20˚～150˚范围内时，可控电抗器的调节性能是一段下降的直线，且在这段线性区间内，可控电抗器可在2～3个工频周期内投入80％的容量，可见其响应速度是很快的，在工程实际中，可控电抗器的调节容量一般也在20％～80％的范围内。

根据磁饱和式可控电抗器原理制作的消弧线圈，应用于中性点经消弧线圈接地的配电系统中，如果忽略对称三相系统的对地电阻，以a相电压作为参考变量，则中性点n的位移电压为其有效值为式中un--中性点位移电压有效值；ca、cb、cc--分别为三相导线的对地电容；ic--三相总电容电流；uφ--三相系统对地电容有效值；in--流经消弧线圈的电流；改变可控消弧线圈晶闸管的触发角α，即可改变消弧线圈的电感l，可得到另一组位移电压。

实际工程中，当晶闸管的导通角很小时，该可控电抗器的感抗很大，可以达到额定容量下感抗的200倍以上，而此时即为系统的不对称故只要在导通角为0时测得系统的不对称电压uas，再在某一导通角下测得un、in，即可精确算出三相总电容电流ic。在实际测量un、in的过程中，一定要注意选择导通角，使其远离谐振点。

实施例2：在实施例1的基础上，本设计所采用的负载为电动机或其他三相交流用电设备，均可以实现节能控制的功效。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。