[实用新型]新型正交磁化直流助磁可调电抗器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种电抗器，特别是涉及一种直流助磁可调电抗器。

背景技术

电抗器是一种被广泛应用的电感器件，传统结构有空芯和铁心两种。图1是铁心电抗器的结构原理图，其中1-铁轭；21-芯柱铁心段；3-交流工作绕组；4-气隙垫块。该传统电抗器在额定电流下的电感是固定的，如需调节电感只有两个途径，一是改变匝数，调节是有级的，二是改变气隙大小，要连续调节气隙，需要有精密的机械传动装置，响应慢，噪声大。

为提高电力系统运行性能和可靠性，对电感连续可调的电抗器需求日益增加，为此我国已经把新型可调电抗器的研究列入“九五”科技攻关项目。在现有各种类型可调电抗器中，占多数的是直流助磁可调电抗器，它是通过外加直流助磁来改变铁心的磁饱和程度，即改变铁心的磁阻(或磁导)来改变电感。

按照电抗器铁心中直流(控制)磁场和交流(工作)磁场在空间方向上的关系，现有直流助磁可调电抗器分为纵向磁化和横向磁化二种类型的可调电抗器。

纵向磁化可调电抗器中，直流(控制)和交流(工作)绕组轴线在空间方向上是重合的，二者产生的磁通的方向也都沿芯柱的纵向轴线。以单相四柱为例，其结构原理图示于图2A、图2B和图2C。图2A、图2B都是直流它助磁可调电抗器。其中：20-主铁心；3-交流工作绕组；53-直流控制绕组，6-旁轭。它助磁可调电抗器有单独的直流控制绕组53，它和交流工作绕组3间没有电气连接，只有磁的耦合，而二者的区别就在于前者(图2A)由外接直流电源U＝提供直流控制电流；而后者(图2B)由直流控制绕组53自身通过二个晶闸管T在一个工频周期内轮流导通形成直流控制电流，D是续流二极管。图2C是直流自助磁可调电抗器，它将直流和交流工作绕组合二为一，由交流工作绕组3自身通过晶闸管T轮流导通产生可控的直流电流。可调电抗器由两个等截面的主铁心20和为使电抗器的电流正负半波对称的二个旁轭6组成，交流控制磁通Φ～通过轭部形成回路，直流控制磁通Φ＝通过二个主铁心20闭合，为使主铁心20易饱和，主铁心柱20的截面小于旁轭6截面。也可在主铁心20芯柱中增加一段或二段小截面段A1、A2，如图2D所示。小截面A1段犹如磁路的阀门，在调节范围内，大面积铁心段的工作状态始终处于磁路未饱和线性区，而小面积段处于逐渐饱和的曲线区，当小截面段完全饱和时，磁阻很大，犹如磁阀门关闭；反之当小截面段处于未饱和线性区，磁阻十分小，磁力线几乎完全从中通过，犹如磁阀门打开，故这种有小截面的可调电抗器又称为磁阀式可控电抗器。此外，当我们将四柱可调电抗器中二个旁轭合在一起时就成为三柱结构的可调电抗器，取消旁轭，就成为二柱可调电抗器。从图2A-2C图中可以看出直流(控制)和交流(工作)绕组产生的磁通Φ＝、Φ～的方向都是沿芯柱的纵向，故称为纵向磁化可调电抗器。

横向磁化的可调电抗器尚处在研究阶段，其中一种试验样品如图2E所示，直流(控制)绕组和交流(工作)绕组轴线在空间方向上是垂直的，二者产生的磁通相互垂直，交流控制磁通Φ～沿铁心纵向，则直流控制磁通Φ＝沿铁心横向流通。改变直流(控制)电流，即可改变铁心的饱和程度，调节电感。

以上各种可调电抗器均与传统的铁心电抗器相去甚远，结构复杂，芯柱和绕组数量多，尤其是三相可调电抗器芯柱数量多达六柱。在纵向磁化的电抗器中，交流高压和直流低压绕组套在同一芯柱上，为保证绝缘可靠增加了尺寸和重量。而自助磁电抗器中，虽然将交流和直流绕组有机地结合在一起，无需外加励磁，结构简化，损耗降低，但用于高压电网对晶闸管，续流二极管均处在高压电路中控制、隔离和元件保护等变得复杂，成本增加。在以上直流助磁电抗器中，为调节电感，铁心饱和程度逐渐增加，损耗和谐波含量也随之增加。横向磁化的电抗器结构复杂难以制造。

发明内容

本实用新型的目的在于解决现有的直流助磁式可调电抗器结构复杂，绕组和芯柱数量多，制造困难的问题，以及减少现有的直流助磁式可控电抗器谐波大的问题。

本实用新型的另一个目的是解决现有的直流助磁式可调电抗器中直流绕组与交流绕组之间需要额外的绝缘处理的问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种新型正交磁化直流助磁可调电抗器，其包括电抗器铁心，绕制在所述电抗器铁心柱上的电抗器交流工作绕组，以及直流控制单元；其特征在于：所述电抗器铁心柱包括至少一个铁心段，在所述电抗器的每相铁心柱中的至少一个铁心段的位置置换为一直流控制单元；所述直流控制单元产生与该直流控制单元所在电抗器铁心柱中的交流磁通方向同向和垂直的正交直流磁通。