以提高自身響應(yīng)速度為目的磁控電抗器快速性研究

磁控電抗器(MCR)作為一種SVC裝置，主要應(yīng)用在補(bǔ)償系統(tǒng)無(wú)功、抑制電壓波動(dòng)和閃變等方面，因此快速性是其至關(guān)重要的一個(gè)特性。以提高可控電抗器在接入電網(wǎng)時(shí)自身響應(yīng)速度為目的，根據(jù)其工作原理，對(duì)其快速性展開了深入探討和研究，在快速勵(lì)磁基礎(chǔ)上，提出了

快速去磁方法，通過EMTDC／PSCAD軟件進(jìn)行了仿真，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。結(jié)果表明其快速性得到了很好改善。

1 引言

可控并聯(lián)電抗器可簡(jiǎn)化系統(tǒng)無(wú)功電壓控制，抑制工頻過電壓和操作過電壓，動(dòng)態(tài)補(bǔ)償線路充電功率，抑制潛供電流等，能滿足系統(tǒng)多方面需求，因此具有廣闊的應(yīng)用前景。作為可控并聯(lián)電抗器，MCR具有適用電壓范圍寬、可靠性高、諧波小等顯著優(yōu)點(diǎn)，是一種經(jīng)濟(jì)、高性能的靜止型無(wú)功補(bǔ)償裝置。但MCR的部分特性(如諧波特性、快速性)需要進(jìn)行改善，以便更好地應(yīng)用于電力系統(tǒng)。這里針對(duì)MCR的快速性展開了相應(yīng)探討和研究，并提出一種可快速勵(lì)磁及去磁的電路方案。

2 MCR的工作原理及快速性

2．1 MCR的工作原理

MCR主鐵心分裂為兩半，即鐵心1和鐵心2，截面積為A，每一半鐵心截面積具有減小的一段，4個(gè)匝數(shù)為N／2的線圈分別對(duì)稱繞在兩個(gè)半鐵心柱上，半鐵心柱上的線圈總匝數(shù)為N，每一半鐵心柱的上下兩繞組各有一抽頭比為δ=N2／N的抽頭，它們之間接有晶閘管KP1(KP2)。不同鐵心上的上下兩個(gè)繞組交叉連接后，并聯(lián)至電網(wǎng)電源，續(xù)流二極管則橫跨在交叉端點(diǎn)上，對(duì)大容量的MCR而言，δ取值通常很小，因此KP1(KP2)的工作電壓遠(yuǎn)小于其額定電壓。圖1為MCR結(jié)構(gòu)電路。

在整個(gè)容量調(diào)節(jié)范圍內(nèi)，只有小面積段的磁路飽和，其余段均處于未飽和的線性狀態(tài)，通過改變小截面段磁路的飽和程度來(lái)改變電抗器容量。在電源的一個(gè)工頻周期內(nèi)，KP1，KP2輪流導(dǎo)通，起到了全波整流的作用，二極管起續(xù)流作用。改變KP1，KP2的觸發(fā)角便可改變控制電流的大小，從而改變電抗器鐵心飽和度，以平滑連續(xù)地調(diào)節(jié)電抗器容量。2．2 磁控電抗器的快速性

MCR的響應(yīng)時(shí)間決定于：n=(1-δ)／(2δ)，n為MCR容量從空載到額定值所需的工頻周期數(shù)。

3 快速勵(lì)磁及去磁工作原理

基于上述分析，提出MCR快速勵(lì)磁及去磁的等效電路，如圖2所示。電路由升壓斬波電路(主要用于給電容儲(chǔ)能)、電容C和V2構(gòu)成的快速勵(lì)磁電路、由去磁電阻R2和V4構(gòu)成的快速去磁電路，及MCR本體的工作回路和控制回路組成。

該電路具體工作原理為：

狀態(tài)1 根據(jù)MCR具體的應(yīng)用電壓等級(jí)場(chǎng)合，來(lái)選擇升壓斬波電路中的電壓源值，并調(diào)節(jié)其內(nèi)部IGBT的導(dǎo)通占空比，使C上電壓值滿足在控制電源電壓值最大時(shí)，其放電時(shí)間不少于一個(gè)工頻周期(20 ms)。待電容電壓值穩(wěn)定后，此時(shí)C上的儲(chǔ)能為：，U0為電容上電壓值。此狀態(tài)內(nèi)V1，V2和V4處于斷開狀態(tài)，V3閉合。

狀態(tài)2 當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生電壓波動(dòng)，需要MCR工作來(lái)補(bǔ)償無(wú)功時(shí)，V2導(dǎo)通，C向控制繞組(電感L)放電，要讓L中的電流在極短時(shí)間內(nèi)從零變?yōu)橐欢ㄖ?，由WL=LI2／2可知，需快速給控制繞組儲(chǔ)能。這就需要電容和電感間迅速的能量傳遞。其又為一個(gè)二階等效電路，具體數(shù)學(xué)模型為：

式中：RL為控制