[发明专利]可控电抗器及其组装方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力传输，特别涉及可控电抗器及其组装方法。

背景技术

作为在许多领域中廉价的解决方案(诸如无功补偿、电压调节、电能质量改善)，可控电抗器具有极高的市场潜力。其高速的调节能力(＜100ms)需要用于电流调节的高功率DC变换器，其会至少带来如下一项或多项缺陷：设计和组装困难、成本高、谐波含量高、无可控电抗器的辅助电源。就低速的调节能力(500-1000ms)而言，DC控制绕组需要明显低的功率但是其市场应用受到限制。

发明内容

因此，本发明的目的是提供简化具有横向DC绕组的可控电抗器的设计和组装。

根据本发明的实施方式，用于电力传输系统的可控电抗器包括绕有主绕组的铁芯结构，其可与电力传输系统连接，以及可与控制电源连接的控制绕组。通过在铁芯结构中产生可变磁场，控制绕组控制铁芯结构的电感。控制绕组环绕控制部件的控制铁芯，其自身也是铁芯结构的组成部分。因此，主绕组整体上环绕控制绕组，并且该两个绕组可以分别组装并且彼此独立。

根据本发明的另一个实施方式，控制绕组产生的磁场基本上垂直于主绕组产生的磁场。由此，抑制控制绕组中感生的AC电流纹波。

根据本发明的另一个实施方式，铁芯结构包括非可控部件，即通过施加控制磁场其电感不发生变化的部件。这些非可控部件包括传统磁性铁芯材料(诸如铁)的铁饼，或者在相邻控制部件之间的气隙。假设铁芯结构由气隙、控制部件和非可控部件构成，由此如果期望通过改变控制部件的体积来改变电抗器的控制范围，则气隙的体积或者非可控部件的体积应当相应地改变。因此，通过变化气隙的体积或者非可控部件的体积以及相应变化控制部件的体积，电抗器的控制范围是可变的。

根据本发明的另一个实施方式，控制绕组包括至少一匝环绕控制铁芯的绕组。随着环绕在控制铁芯上的绕组匝数的变化，尽管流过控制绕组的电流值不变，其磁场也会相应地改变。

根据本发明的另一个实施方式，用于电力传输系统的可控电抗器包括两组铁芯结构，每一组绕有可连接到电力系统的主绕组，以及串联或并联至控制电源的或分别连接至两个控制电源的两组控制绕组。因此，可减小可控电抗器的尺寸。

根据本发明的另一个实施方式，组装具有绕有主绕组和控制绕组的铁芯结构的可控电抗器的方法，控制绕组用于控制铁芯结构的电感，包括：预组装具有绕有控制绕组的控制铁芯的控制部件，然后堆叠多个预组装的控制部件和非可控部件来形成可控电抗器的铁芯结构。

附图说明

将结合如下附图和具体实施例详细说明本发明：

图1示出根据本发明具体实施方式的可控电抗器的结构；

图2示出根据本发明具体实施方式的铁芯结构的控制部件的结构；

图3示出根据本发明具体实施方式的控制铁芯中的合成磁通；

图4示出根据本发明具体实施方式、在不同控制电流的条件下铁芯结构的磁化曲线；

图5示出根据本发明具体实施方式的可控电抗器的结构；

图6A和6B示出根据本发明具体实施方式的可控电抗器的结构；和

图7示出根据本发明具体实施方式的可控电抗器的结构。

相同的标号表示相同的部件。

具体实施方式

图1示出根据本发明具体实施方式的可控电抗器的结构。如图1所示，可控电抗器1包括：绕有主绕组3的铁芯结构2和铁轭4。铁芯结构2的横截面为环形、椭环形或矩形，并且其包括控制部件。铁轭4的横截面为环形、椭环形或矩形，并且其用于闭合铁芯结构2的磁路。最好，可控电抗器1还包括安置于铁芯结构2和铁轭4之间的导磁板5，其降低磁路磁通的泄露。导磁板5的横截面为环形、椭环形或矩形，并且导磁板5由硅钢或者非晶合金构成。如图1所示，铁芯结构2与可控电抗器1的其他部件同轴安装，如导磁板5，但是铁芯结构2相对于导磁板5的其他位置也是可能的。比如，铁芯结构2可被安置于偏离导磁板5的轴的位置。

图2示出根据本发明具体实施方式的具有绕有控制绕组201的铁芯结构200的控制部件20的结构。如图2所示，控制铁芯200由诸如硅钢或者非晶合金一样的磁性材料构成。控制绕组201包括至少一匝环绕控制铁芯200。如图2所示，对于具有中心孔的环形控制铁芯，至少一匝的控制绕组201穿过中心孔，由此产生控制铁芯200中的环形控制磁场。对于多匝，控制绕组201需要较低的控制电流来产生相同的控制场并且由此需要较小的DC电源。最好，控制绕组201在环状控制铁芯的表面基本均匀分布。