专利名称：一种提高磁阀式可控电抗器响应速度的装置的利记博彩app
技术领域：
本发明属于动态无功功率补偿技术领域，提供了一种提高磁阀式可控电抗器响应速度的装置，能够使磁阀式可控电抗器更好地应用于电力系统中对响应速度要求严格的场
口 O
背景技术：
磁阀式可控电抗器(Magnetically Controlled Reactor,以下简称为MCR)以其无级可调、工作稳定可靠的优点，在电力系统中已经得到广泛的应用。其中单相MCR主要用于 电气化铁道动态无功补偿、消弧线圈；三相MCR可以用于大型电机软启动、电力系统电压控制及其无功补偿等领域。然而，由于MCR的特殊结构，使得其响应速度与抽头比δ有关，响应时间通常在几十到几百毫秒。特别是对于大容量的MCR而言，其抽头比δ通常很小，使得其响应时间更是达到了 O. 19 O. 66S。与其他静止无功补偿装置相比，响应速度较慢，大大限制了其应用的场合，因而提高MCR的响应时间便是当务之急。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提高磁阀式可控电抗器响应速度的装置。它基于IGBT的PWM控制技术实现MCR输出感性无功功率的连续调节并可实现快速励磁；基于大功率电阻和IGBT串联构成的电路实现MCR的快速去磁。它无需增加专门的快速励磁控制电路，只需将MCR本体左右两端的SCR器件换成IGBT即可。对于快速退磁电路来说，只需增加一个大功率电阻及其IGBT控制器件。即保留了 MCR无功功率连续可调、工作安全稳定等优点，还克服了其快速性方面的不足，使得MCR的投入和退出电力系统的响应时间均小于一个工频周期，极大地提高了其快速性。本发明包括电力系统1、MCR本体2、IGBT直流励磁控制电路3和4、快速去磁电路5。MCR本体2的上下两输入输出端接入电力系统I ;MCR本体2中包含两个铁芯，两个铁芯上分别绕有线圈L1和1^2、1^和1^4，四组线圈为交叉并联结构，从每个铁芯上的上下两组线圈中间引出抽头，左边铁芯上下两抽头之间连接IGBT直流励磁控制电路3，右边铁芯上下两抽头之间连接IGBT直流励磁控制电路4 ;四组线圈的交叉连接点之间接有快速去磁电路5。IGBT直流励磁控制电路3和4由IGBT、反并联在IGBT两端上起保护作用的二极管和起阻止电流反向流动作用的二极管串联构成。快速去磁电路5由续流二极管D8串联IGBT4,并在IGBT4两端反并联起保护作用的二极管D7,再在IGBT4和二极管D8组成的续流支路两端并联一个大功率电阻R和二极管D6和IGBT3串联构成的支路，并在IGBT3两端反并联起保护作用的二极管D6。与传统MCR相比，本发明中MCR的抽头比根据具体情况可提高为10% 20%。再将传统MCR两端两抽头之间的SCR用全控型器件IGBT构成的IGBT直流励磁控制电路取代，通过控制IGBT直流励磁控制电路中IGBT的导通方式实现功率连续可调和快速励磁的目的。再将传统MCR本体中四组线圈的交叉连接点之间的续流二极管支路换接成快速去磁电路，通过适当地控制快速去磁电路中IGBT4和IGBT3的通断达到快速退磁的目的。基于MCR的快速励磁及去磁装置的工作原理简述如下。IGBT直流励磁控制电路中的IGBT在开始触发时，其门极所加触发脉冲的占空比的值可根据具体情况设定为50% 85%，持续O. 02秒，这期间得到的直流励磁电压，可以达到快速励磁的目的，从而使MCR的输出电流在一个工频周期内就达到系统需要的额定值。
0.02秒后IGBT所加触发脉冲的占空比的值恢复到正常工作时直流电压所对应的占空比的值。在IGBT触发导通时所加触发脉冲的具体占空比的值与MCR正常工作时所需要加载的触发脉冲的占空比的值(即MCR所需要输出的无功电流值)成一一对应的数学关系。举例说明假如，对于当前MCR所接入系统需要补偿的无功功率为Q1，要使MCR输出Ql的无功功率所对应的饱和度为β I，要使MCR的饱和度达到β I，则经计算需要使MCR中IGBT的触发脉冲的占空比为a。而为了达到快速励磁的目的，则在触发IGBT的瞬间，根据不同场合对快速性的要求差异，施加给IGBT的触发脉冲占空比的选取可为α的不同倍数，此触发脉冲加载O. 02s后，再使触发脉冲的占空比恢复到正常工作所需要的a。这样便可使MCR所输出 的无功电流在一个工频周期的时间内达到额定工作值，达到快速励磁的目的。而当MCR停止作用于系统时，快速去磁电路中与大功率电阻R串联的IGBT3先导通，O. 005秒后，与续流二极管D8串联的IGBT4再断开，让电流流经去磁电阻R，实现快速去磁的作用。去磁电路中确定IGBT3和IGBT4的先后导通是为了防止出现过大的电流冲击。当需要MCR进行下一次无功补偿时，工作过程同上，只是所需要的快速励磁电压所对应的IGBT的触发脉冲的占空比随着正常工作时所需要的触发脉冲的占空比而改变。本发明的优点在于无需增加专门的快速励磁控制电路，只需将MCR本体左右两端的SCR器件换成IGBT直流励磁控制电路即可。对于快速退磁电路来说，只需增加一个大功率电阻及其IGBT控制器件。即保留了 MCR无功功率连续可调，工作安全稳定的优点，又极大地提高了 MCR的响应速度，使得MCR的投入和退出电力系统的响应时间均小于一个工频周期。
图I为本发明的基于MCR的快速励磁及去磁装置的电路结构图。其中，电力系统
1、MCR本体2、第一IGBT直流励磁控制电路3、第二 IGBT直流励磁控制电路4、快速去磁电路5。
具体实施例方式本发明包括电力系统1、MCR本体2、IGBT直流励磁控制电路3和4、快速去磁电路5。MCR本体2的上下两输入输出端接入电力系统I ;MCR本体2中包含两个铁芯，两个铁芯上分别绕有线圈L1和1^2、1^和1^4，四组线圈为交叉并联结构，从每个铁芯上的上下两组线圈中间引出抽头，左边铁芯上下两抽头之间连接IGBT直流励磁控制电路3，右边铁芯上下两抽头之间连接IGBT直流励磁控制电路4 ;四组线圈的交叉连接点之间接有快速去磁电路5。IGBT直流励磁控制电路3和4由IGBT、反并联在IGBT两端上起保护作用的二极管和起阻止电流反向流动作用的二极管串联构成。快速去磁电路5由续流二极管D8串联IGBT4,并在IGBT4两端反并联起保护作用的二极管D7,再在IGBT4和二极管D8组成的续流支路两端并联一个大功率电阻R和二极管D6和IGBT3串联构成的支路，并在IGBT3两端反并联起保护作用的二极管D6。如图I所示。电力系统I的两端e、f输入电压作为MCR的工作电压。MCR本体2中包含两个铁芯，两个铁芯上分别绕有线圈L1和L2、L3和L4,四组线圈为交叉并联结构；从左边铁芯上线圈L1和L2中引出抽头a、b，右边铁芯上线圈L3和L4中引出抽头c、d，并且抽头a、c的位置上移，b、d的位置下移，即与通常的MCR相比，增大了绕组的抽头比。在左端抽头a和b间连接直流励磁控制电路3，具体为抽头a接IGBT1的集电极，IGBT1的发射极接二极管D2的阳极，二极管D2的阴极接抽头b。并且，用二极管D2反并联在IGBT1两端，对IGBT1起保护作用，二极管D2则防止电流反向流动。在右端抽头c和d间连接直流励磁控制电路4，具体为抽头d接IGBT2的集电极，IGBT2的发射极接二极管D4的阳极，二极管D4的阴极接抽头C。并且，用二极管D3反并联在IGBT2两端，对IGBT2起保护作用，二极管D4则防止电流反向流动。MCR本体2上下绕组交叉连接点g和h点间连接快速去磁电路5，具体为g点接IGBT4的集电极，IGBT4的发射极接二极管D8的阳极，二极管D8的阴极连接h点。二极管D7反并联在IGBT4两端，对IGBT4起保护作用。此支路为MCR的续流支路。同时，g和h点间并联另一支路，具体为g点接IGBT3的集电极，IGBT3的发射极接二极管D6的阳极，二极管D6的阴极连接快速去磁电阻R的一端，R的另外一端接回h点。二极管D5反并联在IGBT3的两端，对IGBT3起保护作用，二极管D6则防止电流反向流动。当MCR要停止工作时，IGBT3先导通，O. 005秒后，IGBT4断开，让电流流经去磁电阻R，实现快速去磁的作用。
本电路中所有IGBT均通过DSP来控制，快速去磁电阻R使用大功率高阻值器件。
权利要求
1.一种提高磁阀式可控电抗器响应速度的装置，其特征在于，包括电力系统(I)、MCR本体(2 )、IGBT直流励磁控制电路、快速去磁电路(5 ) ；MCR本体(2 )的上下两输入输出端接入电力系统(I) ;MCR本体(2)中包含两个铁芯，两个铁芯上分别绕有线圈L1和L2、L3和L4，四组线圈为交叉并联结构，从每个铁芯上的上下两组线圈中间引出抽头，左边铁芯上下两抽头之间连接第一 IGBT直流励磁控制电路(3)，右边铁芯上下两抽头之间连接第二 IGBT直流励磁控制电路(4);四组线圈的交叉连接点之间接有快速去磁电路(5);快速去磁电路(5)由续流二极管D8串联IGBT4，并在IGBT4两端反并联起保护作用的二极管D7，再在IGBT4和二极管D8组成的续流支路两端并联一个大功率电阻R和二极管D6和IGBT3串联构成的支路，并在IGBT3两端反并联起保护作用的二极管D6。
2.根据权利要求I所述的装置，其特征在于，IGBT直流励磁控制电路由IGBT、反并联在IGBT两端上起保护作用的二极管和起阻止电流反向流动作用的二极管串联构成。
全文摘要
一种提高磁阀式可控电抗器响应速度的装置，属于动态无功功率补偿技术领域。包括电力系统、MCR本体、IGBT直流励磁控制电路、快速去磁电路；MCR本体的上下两输入输出端接入电力系统；MCR本体中包含两个铁芯,两个铁芯上分别绕有线圈L1 和L2、L3和L4，四组线圈为交叉并联结构，从每个铁芯上的上下两组线圈中间引出抽头，左边铁芯上下两抽头之间连接第一IGBT直流励磁控制电路，右边铁芯上下两抽头之间连接第二IGBT直流励磁控制电路；四组线圈的交叉连接点之间接有快速去磁电路。优点在于无需增加专门的快速励磁控制电路，只需控制IGBT触发脉冲的占空比即可实现快速励磁。即保留了MCR无功功率连续可调，工作安全稳定，又极大地提高了MCR的响应速度。
文档编号H01F27/42GK102867629SQ20121037686
公开日2013年1月9日 申请日期2012年9月29日 优先权日2012年9月29日
发明者尹忠东, 刘海鹏, 赵士硕, 李和明 申请人:华北电力大学