新型正交铁芯三相磁控电抗器的研究.pdf

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1、2014正1月郑州大学学报(工学版)Jan．2014第35卷第1期JournalofZhengzhouUniversity(EngineeringScience)Vo1．35N0．1文章编号：1671—6833(2014)01—0015一O5新型正交铁芯三相磁控电抗器的研究赵国生，程子霞，孙可钦(郑卅l大学电气工程学院，河南郑州450001)摘要：目前的正交铁芯磁控电抗器都是单相结构，按这种结构制造成三相磁控电抗器时成本高．为此．提出一种正交铁芯三相磁控电抗器，首先介绍了该正交铁芯三相磁控电抗器的结构和工作原理，并对其进行了场路耦合

2、电气特性分析，然后用Ansofl电磁场分析软件建立该新型三相磁控电抗器三维仿真模型，通过仿真分析验证了该电抗器的空载电流谐波含量很小，且通过调节晶闸管的触发角可以平滑地调节电抗器的电抗特性，最后对该三相磁控电抗器的电磁场分布情况进行了仿真分析．关键词：正交铁芯三相磁控电抗器(MCR)；Ansofl；电磁场仿真中图分类号：TM72文献标志码：Adoi：10．3969／j．issn．1671—6833．2014．01．004音，制造厂家需要使用昂贵的铁芯固定胶进行粘0引言合，即使这样处理后，其噪音水平仍很高．目前基于磁控电抗器的动态无功

3、补偿装置的正交铁芯磁控电抗器由于其交直流铁芯磁路优点主要体现在以下几个方面：补偿容量连续平相分离，通过控制正交铁芯上的直流偏磁场可以滑可调、设备自身产生的谐波电流含量小、设备抗问接控制交流磁场，它的空载电流接近标准正弦冲击干扰能力强、使用寿命长、且不需要加滤波装电流波形，谐波成分极小，且由于正交铁芯磁控电置叫J，同时由于磁控电抗器使用的晶闸管承受抗器不需要在铁芯柱上制造磁阀，可同时节省制的电压很低，其品闸管不需要串并联使用，使其控造成本、降低磁控电抗器的噪音水平．但国内外学制部分成本降低，从而在电力系统中得到广泛的者提出的正交铁芯磁

4、控电抗器都是单相结应用．构，这种电抗器的铁芯制造工艺复杂、制造成电力系统中的三相磁控电抗器都采用每个铁本高，这是因为需要制作两个独立的工艺复杂的柱加磁阀的三相六柱式磁控电抗器，这种电抗u形铁芯柱(轭)，不仅浪费材料，而且占据很大器的铁芯柱与磁轭中的交直流磁通相互叠加，在的空间，制作三相磁控电抗器时不适合采用这种空载(不加触发角)时其电流波形为间断的尖峰结构．为了克服当前磁控电抗器的上述缺陷，笔者形状、谐波含量很大，随着触发角的减小，其电流提出一种正交铁芯三相磁控电抗器，对磁控电抗波形的导通宽度逐渐变大，谐波电流成分逐渐减器的结构进行

5、改进．该正交铁芯三相磁控电抗器小．虽然设计与制造工艺可以保证磁阀结构的三的制造工艺简单，可有效降低三相磁控电抗器的相磁控电抗器的谐波电流含量都在其额定电流的空载电流，同时还可以降低三相磁控电抗器的噪3％以下，但三相磁阀式可控电抗器仍有其自身的音水平，该结构的正交铁芯磁控电抗器有很好的缺陷，这主要表现在以下两个方面：①铁芯制造工工程应用价值．艺复杂，特别是多级磁阀结构磁控电抗器，制造时1正交铁芯三相磁控电抗器结构及原理需要定制昂贵的铁芯开口刀具，硅钢片的加工工作量大量增加，相应地制造成本增加．②磁控电抗1．1正交铁芯三相磁控电抗器的结

6、构器的噪音增大，其噪音水平远大于同容量变压器笔者提出的正交铁芯三相磁控电抗器的结构的噪音，对环境有较大的噪音干扰，为了减小其噪如图1所示，其铁芯结构为两个三相三柱式(1、收稿日期：2013—09—01；修订日期：2013—11—09基金项目：河南省重大科技攻关计划资助项目(092101210105)作者简介：赵国生(1965一)，男，河南南阳人，郑州大学副教授，硕士，主要从事电力电子、滤波器、磁控电抗器等方面的研究，E—mail：zgs410@ZZH．edu．cn．16郑州大学学报(工学版)2014钲2)铁芯前后并列放置，前面的三柱

7、铁芯左边柱与生的磁通沿着图1侧视图所示的铁芯回路构成闭后面的三柱铁芯的左边柱通过侧视图中两个截面合路经，而其两个铁芯柱上的交流磁通并不沿该积较小的磁轭构成A相铁芯柱，两个铁芯柱上的侧视图所示的闭合磁路流过，而是沿正视图中的绕组结构与晶闸管连接方式同单相四柱式磁阀式闭合铁芯磁路流通，交叉连接的二极管D起到续电抗器的中间两柱连接方式完全相同．同样，前后流的作用．这样，通过改变晶闸管的触发角，可以两个三柱铁芯的中柱通过它们之问的连接磁轭构调节绕组中流过的直流电流，绕组中流过的直流成B相铁芯柱，前后两个三柱铁芯的右边柱铁芯电流大小控制该相铁

8、芯柱的饱和程度，进而起到通过它们之间的连接磁轭构成c相铁芯柱，B、C调节轭部磁阀的交流磁通通过量的大小从而改变两相绕组的结构与连接方式的侧视图同A相相工作绕组中通过的交流电流的大小．同．设每柱的铁芯柱面积为，长度为f，正视与在正交铁心