可控晶闸管调节变压器电压升压

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1、可控晶闸管调节变压器电压升压Prof.J.Arrillaga,M.Sc.Ph.D.,C.Eng.,F.I.E.E.,B.Barrett,M.Sc,andN.A.Vovos,M.Sc.索引术语：电压互感器，晶闸管应用，电压控制，电压调节摘要：基于升压变压器的工作原理，一种新型的电压调节器可以通过控制相控晶闸管开关的方法来选择供给电压波形的一部分以此提供快速可变的电压升压。为了两种不同控制方法的分析以及研究不同种类的负荷。各种实验被用来证实分析和调查。主要符号列表：a=触发角i=瞬时电流v=瞬时电压=负载电流与无升压时的电压之间的相角差=负载电流与最大升压时的电压之间的相角差

2、x=负载电流截止角y=变压器截止角=角频率t=时间,t2=时间常数=串联变压器=并联变压器N,=变压器匝数比=T2一次侧绕组的漏感=T2二次侧绕组的漏感=T2原方绕组电阻=T2副方绕组电阻=等效电感=等效电阻1引言理想电压调节器应能快速平滑地响应负载的需求，更应不能引起电压波形显著的变形。现存的所有系统都至少在一方面无法上述的这些要求。电压升压可以通过三种不同的基本方法得到，例如电容器组，同步补偿器以及调节变压器。前两种被广泛地用在电力系统电压等级的调节，然而第三种方法一般用于控制输电等级。同步补偿器的应用经常因为其应用时发生的费用，维护和响应速度而遭到质疑，然而现在的观

3、点还是较为喜欢这种静态的解决方法。当调节无功功率的速率不够快时必须按需往电路中投入或切除并联电容。然而这样会导致梯层电平和引起电流冲击。串联电容经常被用于消除高压传输线的串联电感，但是他们的可靠性还没有被完全地建立。用饱和电抗器组成的一系列器件并联电容器组也是可行的。由铁芯的饱和特性控制的电压调节调节过程是光滑的但是在这个过程中会产生谐波失真。饱和电抗器型调节器相对于依靠直流励磁的控制的同步补偿器响应速度较慢。然而交流饱和电抗器没有必要控制以及完全依靠电抗器的电磁特性。他们可以在第一个半周期就响应良好并提供光滑电压控制。他们的临界电压需要额外的电压调节，这种调节一般以有载

4、调压的形式调节。他们较为有效但不够经济。近几年，由于晶闸管（或可控硅整流器）能够不移除部件就能开断大电流，因此他们的发展已经开拓了新的探索途径。另一种被提议的解决办法是用一个电容和一个电感并联负载，他们拥有相同的数量级和阻抗，并且电感还串联了一个背靠背的晶闸管开关。如果负载需要最大的无功电流，开关要被打开，电容器提供补偿。为了满足纯电阻电流的需求时，开关需要被合上，电感要消除电容器的效应。当电流处在这两种极限情况之间时，开关被相控提供不同的补偿。这种在电容器里用相控晶闸管来开断的方法，也已经被提倡。分接头可调的变压器经常用作电压升压电路来控制流经传输线的无功功率。然而，自

5、动调节器只能仅仅达到有载调节控制的要求，当通过机械的方式来控制开关调节分接头时会引起恶化和维护问题。此外，可动原件的惯性会严重限制响应的速度。在本中提到的附加晶闸管型可调升压变压器，它拥有和上述提到的静态调节器一样的表现，可以消除要并联电容器的需要。图1相控可调节升压变压器的一相2.主电路的提出图1电路是在常规可调变压器的并联互感器T2和串联互感器T1之间引入一个背靠背晶闸管部分C1。另一晶闸管部分C2为了减小串联互感器二次侧由于要躲避较大电磁感应电流而开路的C1所引起的开路绕组的饱和和绝缘危险的问题。当功率等级下降1MW时，他比起串联晶闸管提供的高电压额定值能够更简单的

6、用并联晶闸管提供高电流额定值。这就是为什么要要引入一个串联互感器来隔绝负载和向晶闸管开关供给。一个拥有较为合适变比的串联互感器能较好的利用晶闸管的额定值。当C2合上C1打开时，瞬时负载电压是（忽略晶闸管正向电压的压降）。相应的通过C1的电压是并且通过一个门信号给合适的晶闸管，C1可以合上。当C1合上通过C2的极性将被反转，这个开关将自动打开。当C1合上C2打开时，负载电压变为。当电流极性反转时，C1的开关打开，C2一定合上。在C2合上后C1必须被180合上来避免直流分量和偶次谐波。当C2合上时负载电压需要同步。电压调节器因此能够达到C2触发角的要求。通过这种方法，电压变换

7、的范围是由两个互感器相对应的匝数比所决定的。3.运行模式图1图示的电路有两种运行模式。模式一当负载电流过零时相控晶闸管导通，模式二当负载电压过零时相控晶闸管导通。3.1在模式一下运行串联负载的T1绕组作为原方。连接晶闸管关断的绕组是副方。假定没有晶闸管控制的副方电压同相位彼此之间都是真正的正弦波。在图1中，在a、c、e点相对于b、d、f点方向相反。参考图1图2可知，当晶闸管Th3导通时区间0<