專利名稱：鐵芯兩相磁特性轉換的控制器的制作方法
技術領域：
鐵芯兩相磁特性轉換的控制器技術領域[0001]本實用新型涉及電力電子領域，特別涉及用來實現鐵芯兩相復合材料磁特性的轉換和可控電抗器的連續調節。
背景技術：
[0002]在特高壓或超高壓、大容量的電網中，須安裝一定容量的無功補償裝置(包括并聯電抗器和靜止無功補償器)，其主要目的一是補償容性充電功率，二是在輕負荷時吸收無功功率，控制無功潮流，穩定網絡的運行電壓。理論研究和實踐證明，調節電抗對于提高電力系統運行性能有顯著作用，特別是可控電抗器的應用，其容量隨跟蹤傳輸功率的大小而自動變化，防止了線路一側開關切合所產生的過高的工頻操作過電壓及相應的暫態振蕩過電壓，從而可減少電網損耗、提高供電質量，帶來巨大的經濟效益和社會效益。可控電抗器在電力系統中的應用前景是十分廣闊和巨大的。[0003]可控電抗器是在磁放大器的基礎上發展起來的。1916年，美國的E.F.W.亞歷山德遜提出了“磁放大器”的報告。到了 40年代，隨著高磁感應強度及低損耗的晶粒取向硅鋼帶和高磁導、高矩形系數的坡莫合金材料的出現，將飽和電抗器的理論和應用提高到一個新水平。1955年美國的H. F.斯托姆著了《磁放大器》一書，1956年蘇聯的M.A.羅津布拉特也著了《磁放大器》一書，標志著磁放大器發展的高峰，當時已成為自動化系統不可缺少的基礎元件。與此同時，科技工作者把磁放大器的工作原理引入到電力系統中自動控制無功功率。1955年世界上第一臺可控電抗器在英國制造成功，其額定容量為100MVA，工作電壓為6.6kV 22kV。該可控電抗器工作繞組為兩組，均為Z形連接。這樣，對應相的兩個基波電流在相位上相差30ο，并且由于有三角形繞組，3倍頻及7次以下的奇次諧波自我抵消而不注入電網。但該可控電抗器有很大的缺點控制直流的改變會導致接成三角形線圈內部電流的變化，過渡過程的時間常數取決于三角形線圈的時間常數，其值一般很大，故調節速度很慢。另外，其有功損耗和材料消耗都較大。這些缺點限制了可控電抗器的推廣。[0004]1977 1978年，美國GE公司和Wasting house公司先后研制出采用晶閘管控制的靜補裝置。其后，世界一些大公司相繼推出各具特色的系列靜補裝置。70年代，BBC公司研制了超高壓TCT型靜補裝置，其中設置了一組接成星形的繞組，以避免3次及其奇數倍次的諧波電流進入電網。5次及以上諧波的濾波裝置接在高壓側，由于其代價高昂，損耗過大 (2%以上)，因此它并沒有被推廣使用。但這種晶閘管控制的電抗器的顯著特點是響應時間特別短(0. OlS以下)。70年代發展起來的相控電抗器由于造價高昂不適宜在電力系統中廣泛應用。[0005]隨著世界經濟的發展對電力的需求越來越高，特高壓或超高壓電網相繼投入運行，人們對電網的安全穩定運行及電能質量提出了更高的要求。特高壓或超高壓大電網的形成及負荷變化加劇，要求大量可調的無功功率源以調整電壓，維持系統無功潮流平衡，減少損耗，提高供電可靠性。因此，人們要求更加經濟可靠的可調無功補償裝置。1986年，原蘇聯科學家提出了可控電抗器磁閥的概念，從而使可控電抗器的發展有了突破性進展，電抗器性能大大改善。新型可控電抗器可直接用于直到1150kV的任何電壓等級的電網作為連續可調的無功補償裝置，因而可直接連接于特高壓或超高壓線路側，同時發揮同步補償機和并聯電抗器的作用。由于認識到可控電抗器的巨大應用潛力，歐美一些國家也開始對可控電抗器進行研究。[0006]我國的原武漢水利電力大學于1990年開始新型可控電抗器研究，并取得了一系列理論和應用成果。1997年研制成功基于磁閥式可控電抗器的自動調諧消弧線圈；1998年開發出27. 5kV電氣化鐵路動態無功補償可控電抗器，單相最大容量可達4500kVA，目前正致力于更高電壓等級、更大容量可控電抗器理論和應用的研究，在國內處于領先水平。[0007]雖然可控電抗器作用巨大，但由于一部分的可控電抗器屬于分級控制不能連續平滑的調節，導致了其在使用場合上有一定的限制。綜上所述，因此對可控電抗器進行改善， 使其實現連續無級平滑調節對超高壓和特高壓電網的建設具有重大意義。發明內容[0008]本實用新型提供一種控制器用來實現鐵芯兩相復合材料磁特性的轉換和可控電抗器的連續調節。[0009]為實現上述目的，本實用新型是通過以下技術方案實施的[0010]鐵芯兩相磁特性轉換的控制器，其特征在于所述控制器包括與電網連接的電抗器，電抗器連接PWM可控整流器，PWM可控整流器分別與電容和控制繞組并聯，控制繞組與兩相復合磁性材料一端連接，兩相復合磁性材料另一端連接檢測繞組，檢測繞組連接檢測電路，檢測電路連接CPU，CPU連接PWM可控整流器；PWM可控整流器是由IGBT與續流二極管構成的三相橋式連接組成。[0011]優點及效果本控制器實現了對兩相復合磁性材料磁特性的轉換的功能，將此功能應用于可控電抗器中，可實現可控電抗器連續無級平滑調節。對超高壓和特高壓電網的建設乃至整個電力系統都具有重大意義。[0012]
[0013]圖1為本實用新型的結構示意圖；[0014]附圖標記說明[0015]1.電網、2.電抗器、3. PWM可控整流器、4.電容、5.檢測繞組、6.控制繞組、7. IGBT、8.續流二極管、9.兩相復合磁性材料、10. CPUU1.檢測電路。[0016]具體實施方式
[0017]
以下結合附圖對本實用新型進行具體說明[0018]圖1為本實用新型的結構示意圖，如圖所示，所述控制器包括與電網1連接的電抗器2，電抗器2連接PWM可控整流器3，PWM可控整流器3分別與電容4和控制繞組6并聯， 控制繞組6與兩相復合磁性材料9 一端連接，兩相復合磁性材料9另一端連接檢測繞組5， 檢測繞組5連接檢測電路11，檢測電路11連接CPUlO，CPUlO連接PWM可控整流器3 ；PWM 可控整流器3是由IGBT7與續流二極管8構成的三相橋式連接組成。[0019]該控制器可以實現兩相復合磁性材料9的磁特性轉換，即硬磁特性與軟磁特性的轉換。兩相復合磁性材料9最初呈現軟磁特性，當兩相復合磁性材料9需要進行磁特性轉換時，由控制系統發出高頻脈沖信號，對兩相復合磁性材料9進行充磁，兩相復合磁性材料49即可呈現硬磁特性；同理，對兩相復合磁性材料9進行放磁，兩相復合磁性材料9又可恢復到初始狀態呈現軟磁特性。[0020]鐵芯兩相磁特性轉換的控制器的檢測繞組5和控制繞組6與電抗器本體兩側鐵芯相連，檢測繞組5將檢測到的磁阻(電流)信號，傳送給檢測電路11，再送入CPU 10進行處理，CPU 10根據需要發出電壓信號，加到控制繞組6上，通過對控制繞組6的調節來改變電抗器的磁阻(電流)，以實現可控電抗器的連續無級平滑調節。[0021]本實用新型在可連續輸出穩定直流的同時，可對該直流脈沖化，并且二者可進行相互轉化。本發明較傳統控制器可實現直流電流方向的改變即根據檢測繞組5和控制繞組 6的不同工況可實現脈沖電流由正到負的無級變化。具有低電壓、大電流的輸出特點。
權利要求1.鐵芯兩相磁特性轉換的控制器，其特征在于所述控制器包括與電網(1)連接的電抗器(2 )，電抗器(2 )連接PWM可控整流器(3 )，PWM可控整流器(3 )分別與電容(4 )和控制繞組(6)并聯，控制繞組(6)與兩相復合磁性材料(9) 一端連接，兩相復合磁性材料(9)另一端連接檢測繞組(5 )，檢測繞組(5 )連接檢測電路(11)，檢測電路(11)連接CPU (10 )，CPU (10)連接PWM可控整流器(3) ；PWM可控整流器(3)是由IGBT (7)與續流二極管(8)構成的三相橋式連接組成。
專利摘要鐵芯兩相磁特性轉換的控制器，所述系統包括由電網連接的電抗器、PWM可控整流器、電容、檢測繞組、控制繞組依次連接組成。檢測繞組和控制繞組均與兩相復合磁性材料相連接，通過CPU對檢測信號的控制，實現兩相復合磁性材料磁特性的轉換。利用此功能，將本控制連接到可控電抗器上，可實現可控電抗器連續無級平滑調節，對超高壓和特高壓電網的建設乃至整個電力系統都具有重大意義。
文檔編號H01F13/00GK202333823SQ20112049505
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月2日 優先權日2011年12月2日
發明者康博, 張志佳, 白保東, 陳德志 申請人:沈陽工業大學