[发明专利]一种柔性分合器及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统送变电技术领域，特别涉及一种柔性分合器及其控制方法。

背景技术

随着大功率电力电子器件的不断发展，大功率电力电子器件在电力系统越来越多地得到应用。自20世纪80年代美国电力科学院的N.G.Hingorani博士提出灵活交流输电系统(FACTS)的概念后，受到世界各国电力科研工作者的重视。灵活交流输电系统已经成为电力工业20多年来发展最快、影响最广的新兴技术领域。

柔性分合器是本发明提出的一种新的概念，是灵活交流输电系统的一种新型控制器。

发明内容

本发明的目的就是促进灵活交流输电系统的发展，为电力系统提供一种新型控制装置及其控制方法。它能够通过控制大功率电力电子器件来控制装置两侧电力系统之间联系的紧密程度，可合并装置两侧的电力系统，或分解电力系统；合并与分解过程连续可控。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种柔性分合器，它包括：

一个柔性分合器铁芯，铁芯上有两个交流线圈，一个是一次线圈L1，另一个是二次线圈L2；铁芯上还有两个直流线圈，一个是直流线圈L3，另一个是直流线圈L4，直流线圈L3的同名端与直流线圈L4的同名端连接，直流线圈L3的剩余端子与直流线圈L4的剩余端子分别与全桥整流电路的输出端连接，形成闭合回路；

柔性分合器铁芯有两条主要磁通闭合回路，一条由一次线圈L1和二次线圈L2组成交流磁通闭合回路，另一条由直流线圈L3和直流线圈L4组成直流磁通闭合回路；一次线圈L1与二次线圈L2安装在交流磁通路径的不同路段，其中一次线圈L1的铁芯截面积与二次线圈L2的铁芯截面积相等；直流线圈L3与直流线圈L4安装在直流磁通路径的不同路段，直流线圈L3的铁芯截面积与直流线圈L4的铁芯截面积相等；一次线圈L1铁芯与二次线圈L2铁芯的两个铁芯过渡连接处并联直流线圈L3铁芯与直流线圈L4铁芯的两个铁芯过渡连接处；一次线圈L1(或二次线圈L2)产生的交流磁通从一个连接处分别流入直流磁通回路的两个半边，从另一个连接处流回，形成闭合回路；两个半边分别有直流线圈L3和直流线圈L4，两直流线圈的匝数相等；

交流电源，交流电源输出连接反向并联的一对晶闸管，给全桥整流电路的输入供电；

一个控制电路，控制电路的两个输出分别连接两反向并联的晶闸管的触发端。

所述反向并联的晶闸管由晶闸管D5和晶闸管D6组成，两晶闸管两端为工频电压；控制电路连续控制晶闸管D5与D6的导通量，晶闸管D5和晶闸管D6的触发角小时，晶闸管D5和晶闸管D6的导通量大；晶闸管D5和晶闸管D6的触发角大时，晶闸管D5和晶闸管D6的导通量小。

所述一次线圈L1与二次线圈L2分别并行连接相同电压等级或不同电压等级的两个电力系统；直流线圈L3与直流线圈L4的直流电流为零时，一次线圈L1与二次线圈L2磁通回路不饱和。

所述交流线圈的一次线圈L1与二次线圈L2匝数相等并且串接时，两线圈两端连接于电压等级相同的两个电力系统；直流线圈L3与直流线圈L4的直流电流为零时，两串联的交流线圈加2倍工作电压时，一次线圈L1与二次线圈L2磁通回路不饱和。

一种采用并联型柔性分合器的工作方法，它的方法为：控制电路控制晶闸管D5和晶闸管D6的触发角的大小，调节直流线圈L3与直流线圈L4的直流电流的大小，从而连续调节柔性分合器两侧电力系统的耦合程度。

当控制电路触发晶闸管D5和晶闸管D6全导通或晶闸管D5和晶闸管D6全关断时，直流线圈L3与直流线圈L4流过最大直流电流；直流线圈L3与直流线圈L4所在铁芯深度饱和，一次线圈L1与二次线圈L2产生的交流磁通绝大部分都在交流磁通回路流动，一次线圈L1与二次线圈L2之间的磁耦合程度为装置的最大值；并联型柔性分合器两侧电力系统合并为一个系统；

当控制电路逐步改变晶闸管的触发角，晶闸管D5和晶闸管D6逐步改变导通量，直流线圈L3与直流线圈L4中直流电流逐渐减小；并联型柔性分合器一次线圈L1与二次线圈L2之间的磁耦合程度从装置的最大值逐渐连续变小；

当控制电路触发晶闸管D5和晶闸管D6全关断或晶闸管D5和晶闸管D6全导通时，直流线圈L3与直流线圈L4的直流电流为零；直流线圈L3与直流线圈L4所在铁芯不饱和，一次线圈L1与二次线圈L2产生的交流磁通可以顺利流到直流磁通回路，一次线圈L1与二次线圈L2之间的磁耦合程度为装置的最小值，电力系统被并联型柔性分合器分解为两个系统。