專利名稱：一種大容量可控電抗器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬可控電抗器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種大容量可控電抗器。
本發(fā)明的一種大容量的可控電抗器，主要由五個(gè)單元組成電流檢測(cè)單元、補(bǔ)償電流發(fā)生單元、變壓器、主控單元、電流信號(hào)給定單元；電流檢測(cè)單元包括位于變壓器一次側(cè)母線上的電流互感器，及與電流互感器輸出端相連接的電流檢測(cè)環(huán)節(jié)，該單元從母線電流波形中檢測(cè)出電流信號(hào)i1S；其特征在于所述電流檢測(cè)環(huán)節(jié)輸出的電流信號(hào)i1S輸出到電流信號(hào)給定單元，主控單元輸出補(bǔ)償電流系數(shù)α到電流信號(hào)給定單元，電流信號(hào)給定單元根據(jù)i1s和α兩個(gè)電流信號(hào)產(chǎn)生輸出電流信號(hào)αi1S/N；所述補(bǔ)償電流發(fā)生單元由N個(gè)相同的補(bǔ)償電流發(fā)生子單元構(gòu)成，N≤500，其輸入端與電流信號(hào)給定單元的輸出端相連接，N個(gè)子單元均產(chǎn)生大小相等、相位相同，且與變壓器一次側(cè)母線上的電流信號(hào)i1S反相位的補(bǔ)償電流αi2/N，自動(dòng)跟蹤電流信號(hào)i1S其中α為補(bǔ)償系數(shù)，i2＝-(W1/W2)i1，W1為變壓器一次側(cè)的匝數(shù)，W2為二次側(cè)單個(gè)繞組的匝數(shù)；變壓器的二次側(cè)設(shè)有N個(gè)繞組，各繞組的匝數(shù)相同，幾何尺寸相等，每個(gè)繞組與對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償電流發(fā)生單元中的子單元相連接；一次繞組連接在電網(wǎng)母線上，變壓器對(duì)電流呈現(xiàn)的阻抗在(0 Zm)之間可控變化。
本發(fā)明保留了現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，只需要從變壓器一次側(cè)繞組所在的電網(wǎng)電流中檢測(cè)出電流(基本是基波電流)，利用補(bǔ)償裝置產(chǎn)生一個(gè)與檢測(cè)到的電流頻率相同、大小成比例的補(bǔ)償電流，與現(xiàn)有的其他技術(shù)相比，它不產(chǎn)生諧波電流，響應(yīng)更穩(wěn)定。
此外，本發(fā)明還具有下述二方面的優(yōu)點(diǎn)(1)本發(fā)明在變壓器二次側(cè)設(shè)置N個(gè)繞組，每個(gè)繞組配置有一個(gè)補(bǔ)償電流發(fā)生子單元，共N個(gè)子單元，這N個(gè)子單元發(fā)生的補(bǔ)償電流大小相等(均為αi2/N)，相位相同，但與一次側(cè)電流反相位，從而能利用較低電壓、較小電流的器件制作適用于高壓、大電流工況下的可控電抗器。
(2)本發(fā)明將變壓器聯(lián)接在電網(wǎng)上，當(dāng)在變壓器二次側(cè)N個(gè)繞組中都輸入大小相等、相位相同的電流αi2/N，α在(1 0)之間變化時(shí)，變壓器一次側(cè)AX端口對(duì)電流呈現(xiàn)阻抗ZAx在(0 Zm)之間可控變化。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
如

圖1所示，本發(fā)明所說(shuō)的可控電抗器，主要由五個(gè)單元組成電流檢測(cè)單元I、補(bǔ)償電流發(fā)生單元II、變壓器III、主控單元IV、電流信號(hào)給定單元V。電流檢測(cè)單元I包括位于變壓器一次側(cè)電網(wǎng)母線1上的電流互感器2，及與電流互感器2輸出端相連接的電流檢測(cè)環(huán)節(jié)3。補(bǔ)償電流發(fā)生單元II由N(N≤500)個(gè)相同的補(bǔ)償電流發(fā)生子單元II’構(gòu)成。變壓器III，其二次側(cè)設(shè)有N個(gè)繞組，每個(gè)繞組的匝數(shù)均為W2，幾何尺寸相同。
上述可控電抗器的工作原理為(1)電流傳感器2將電網(wǎng)母線1的電流(i)波形送到電流檢測(cè)環(huán)節(jié)3中，從電流波形中檢測(cè)出其電流信號(hào)i1S；(2)將從電流檢測(cè)單元I中檢測(cè)出的電流信號(hào)i1S，輸送到補(bǔ)償電流發(fā)生單元II中的每個(gè)補(bǔ)償電流發(fā)生子單元II’中，每個(gè)子單元II’根據(jù)收到的電流信號(hào)i1S，產(chǎn)生電流αi2/N(α為補(bǔ)償系數(shù)；i2＝-(W1/W2)i1)，并自動(dòng)跟蹤i1S；補(bǔ)償電流發(fā)生子單元II’可以利用現(xiàn)有的電流跟綜技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
(3)將子單元II1’發(fā)生的電流αi2/N送到變壓器的第1個(gè)二次繞組a1x1中，將子單元II2’發(fā)生的電流αi2/N送到變壓器第2個(gè)二次繞組a2x2中；……將子單元IIN’發(fā)生的電流αi2/N送到變壓器第N個(gè)二次繞組中。
顯然，輸送到每個(gè)二次繞組的電流大小相等、相位相同，但與一次側(cè)電網(wǎng)母線的電流i1反相位，使得鐵心中一次側(cè)、二次側(cè)繞組磁動(dòng)勢(shì)之和Fm＝W1i1+W2(αi2/N+αi2/N+…+αi2/N)N項(xiàng)＝(1-α)W1i1當(dāng)α在(0 1)之間變化時(shí)，變壓器鐵心中主磁通Φm在(ΦmN 0)之間可控變化，從而變壓器一次側(cè)AX端口對(duì)電流呈現(xiàn)阻抗ZAx在(Zm 0)之間可控變化。
圖1是一種單相可控電抗器，可以采用三套單相可控電抗器構(gòu)成三相可控電抗器。
主控單元IV用于確定并輸出α值，使變壓器III一次側(cè)端口對(duì)電流呈現(xiàn)的阻抗在(0 Zm)之間可控變化。
上述可控電抗器可以作并聯(lián)電抗器并聯(lián)在電網(wǎng)上，此時(shí)主控單元IV用于根據(jù)電網(wǎng)的電壓、電流、cosΦ等信號(hào)決定輸出的α值。
該電抗器也可以接在電網(wǎng)的中性點(diǎn)與地之間，用作自動(dòng)跟蹤消弧線圈。此時(shí)，主控單元IV用于根據(jù)另外單元檢測(cè)到的對(duì)地電容電流決定輸出的α值。
該電抗器也可以串聯(lián)在電網(wǎng)母線上，作為故障電流限制器使用。在正常工作時(shí)，主控單元IV輸出的α＝1，當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，輸出α＝0。
當(dāng)變壓器一次側(cè)電流中含有較大諧波時(shí)，為了削減這些諧波，可將圖3中的電流檢測(cè)環(huán)節(jié)3改為基波電流檢測(cè)環(huán)節(jié)，其輸出為一次側(cè)電流的基波電流信號(hào)。
圖2為一個(gè)實(shí)施例，補(bǔ)償電流發(fā)生子單元II’采用電流跟蹤技術(shù)，具體包括四個(gè)環(huán)節(jié)反饋電流檢測(cè)環(huán)節(jié)7、電流控制環(huán)節(jié)8、PWM控制及驅(qū)動(dòng)環(huán)節(jié)9和逆變器與開(kāi)關(guān)頻率濾波器10。ZL負(fù)載，逆變器與開(kāi)關(guān)頻率濾波器10包括逆變器4和開(kāi)關(guān)頻率濾波器Ld Cd。
從電流檢測(cè)環(huán)節(jié)3輸出的電流信號(hào)i1S輸出到電流信號(hào)給定單元V，主控單元IV輸出補(bǔ)償電流系數(shù)α到電流信號(hào)給定單元，電流信號(hào)給定單元V根據(jù)i1S和α兩個(gè)電流信號(hào)產(chǎn)生輸出電流信號(hào)αi1S/N；反饋電流檢測(cè)環(huán)節(jié)7接收電流αi2/N的信號(hào)，產(chǎn)生反饋電流信號(hào)i1f，電流控制環(huán)節(jié)8根據(jù)αi1S/N和i1f兩個(gè)電流信號(hào)控制PWM控制及驅(qū)動(dòng)環(huán)節(jié)9，產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)指令驅(qū)動(dòng)逆變器4，再經(jīng)開(kāi)關(guān)頻率濾波器Ld Cd濾除關(guān)頻率，輸出正弦波電流αi2/N。
圖3中，TA2為電流傳感器，屬于反饋電流檢測(cè)環(huán)節(jié)7。
本領(lǐng)域一般技術(shù)人員可以根據(jù)上述公開(kāi)的內(nèi)容采用多種具體方式對(duì)本發(fā)明加以實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種大容量的可控電抗器，主要由五個(gè)單元組成電流檢測(cè)單元(I)、補(bǔ)償電流發(fā)生單元(II)、變壓器(III)、主控單元(IV)、電流信號(hào)給定單元(V)；電流檢測(cè)單元(I)包括位于變壓器一次側(cè)母線上的電流互感器，及與電流互感器輸出端相連接的電流檢測(cè)環(huán)節(jié)(3)，該單元從母線電流波形中檢測(cè)出電流信號(hào)i1S；其特征在于所述電流檢測(cè)環(huán)節(jié)(3)輸出的電流信號(hào)i1S輸出到電流信號(hào)給定單元(V)，主控單元(IV)輸出補(bǔ)償電流系數(shù)α到電流信號(hào)給定單元(V)，電流信號(hào)給定單元(V)根據(jù)i1S和α兩個(gè)電流信號(hào)產(chǎn)生輸出電流信號(hào)αi1S/N；所述補(bǔ)償電流發(fā)生單元(II)由N個(gè)相同的補(bǔ)償電流發(fā)生子單元(II’)構(gòu)成，N≤500，其輸入端與電流信號(hào)給定單元(V)的輸出端相連接，N個(gè)子單元(II’)均產(chǎn)生大小相等、相位相同，且與變壓器一次側(cè)母線上的電流信號(hào)i1S反相位的補(bǔ)償電流αi2/N，自動(dòng)跟蹤電流信號(hào)i1S，其中α為補(bǔ)償系數(shù)，i2＝-(W1/W2)i1，W1為變壓器一次側(cè)的匝數(shù)，W2為二次側(cè)單個(gè)繞組的匝數(shù)；變壓器(III)的二次側(cè)設(shè)有N個(gè)繞組，各繞組的匝數(shù)相同，幾何尺寸相等，每個(gè)繞組與對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償電流發(fā)生單元(II)中的子單元(II’)相連接；一次繞組連接在電網(wǎng)母線上，變壓器(III)對(duì)電流呈現(xiàn)的阻抗在(0 Zm)之間可控變化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大容量的可控電抗器，其特征在于所述基波補(bǔ)償電流發(fā)生子單元(II’)的結(jié)構(gòu)為反饋電流檢測(cè)環(huán)節(jié)(7)接收電流αi2/N的信號(hào)，產(chǎn)生反饋電流信號(hào)(i1f)，電流控制環(huán)節(jié)(8)根據(jù)這兩個(gè)電流信號(hào)αi1S/N和i1f控制PWM控制及驅(qū)動(dòng)環(huán)節(jié)(9)，產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)指令驅(qū)動(dòng)逆變器(4)，再經(jīng)開(kāi)關(guān)頻率濾波器LdCd，輸出正弦波電流αi2/N。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)的一種大容量的可控電抗器，包括電流檢測(cè)單元I、補(bǔ)償電流發(fā)生單元II、變壓器III、主控單元IV、電流信號(hào)給定單元V；所述補(bǔ)償電流發(fā)生單元由N個(gè)相同的補(bǔ)償電流發(fā)生子單元II’構(gòu)成，N個(gè)子單元均產(chǎn)生大小相等、相位相同，且與變壓器一次側(cè)母線上的電流信號(hào)i
文檔編號(hào)H02H9/08GK1455486SQ0312811
公開(kāi)日2003年11月12日 申請(qǐng)日期2003年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月5日
發(fā)明者陳喬夫 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)