1绪论
表 1-1可控电抗器基本类型及特点
Table 1-1 basic type and characteristic of controllable reactor
1.3常用的几种无功补偿装置(Several commonly used reactive compensation devices)
1.3.1磁阀式可控电杭器
磁阀式可控电抗器的主铁芯柱分裂为两半，面积各为Ab，长度为l?lt，不同的地方在于每一半铁芯都具有一小截面段长度为lt，其面积为Ab1(Ab1?Ab)。在磁控电抗器的整个工作范围之内，只有lt一段磁路处于饱和，而其余段均处于未饱和状态。在两个半铁芯柱上面分别对称地缠绕有两个匝数为N/2的绕组 (半铁芯柱上线圈的总匝数为N)；而且每一半铁芯柱上的上下两绕组均有一抽头比为
??N2/N的抽头，它们之间接有晶闸管K1(K2)；不同铁芯的上下两个绕组交叉连
接之后，并联至电网电源，而二极管D则横跨在交叉端点。
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硕士学位论文
eK1 bN/2图1-1磁阀式可控电抗器的结构电路
Figue1-1Magnetic Valve Controllable Reactor circuit structure
1.3.2晶闸管控制电抗器
单独的晶闸管控制电抗器只能吸收感性的无功功率，因此在实际的无功补偿系统中必须与固定电容器组配合使用才能向电网提供动态的无功。此时SVC向系统注入的总的无功功率为TCR支路产生的感性无功功率与并联电容器产生的容性无功功率相抵消后的净无功功率[16]，因而可以方便地通过调节TCR支路的电抗值来调节SVC的总体无功电流。另外，固定电容器组串联小的调谐电抗器构成LC滤波器，根据需要设置数条滤波通道，以吸收TCR产生的谐波电流。一个典型的TCR型SVC结构如图1-2所示。
TCR固定电容器固定电容器固定电容器 (FC) (FC) (FC)图1-2 与并联电容器配合使用的TCR
Figue1-2 TCR running with paralleled capacitor
1.3.3裂心式可控电杭器
??图1-3为纵横向励磁的裂芯式可控电抗器结构及电路接线图，图中A1，A2，
?B1，?B2分别表示芯式磁化区各柱的磁通，SK为每柱截面积，UKA1，UKA2，UKB1，UKB2ri为对应柱上控制绕组的感应电压，K为控制回路电阻，K为控制回路电流，
iED为直流励磁电压。?为铁轭中磁通，R为交流工作绕组电阻，L为工作绕组电流，u为交流电压，
u?Umsin?t参考方向示于图中。由励磁电流产生的偏磁磁通在芯式磁化区闭合，交流工作主
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aN/2 N1/2N2/2 cfK2e?EmsinwtN2/2N1/2d
5次7次11次（高通）
，有效值
UL。
UA，
UB为两交流绕组电压，
1绪论
磁路由上下铁轭，芯式磁化区及四段气隙组成，芯式磁化区和气隙置于交流工作绕组内部[17]，连同铁轭的转角部分共同构成了主磁路的两个边柱，为简化分析忽略漏磁现象。
rkRuIL??EDUKA1UUKA2?AUB?UKB1UKB2
图1-3裂芯式可控电抗器结构图
Figure1-3 Structre of split core type controllable reactor
1.3.4静止同步补偿器(STATCOM)
esaesbescRLT1T3T5idcicaicbiccT4系统电压连接电抗+_UdcT6电压型逆变器T2直流侧电容电压
图1-4 DSTATCAOM基本结构 Figure 1-4 Basic structure of STATCOM
如图1-4所示，STATCOM的结构由三部分组成：连接电抗器，其作用是滤除逆变器输出电压中可能存在的高次谐波，另外还起到将变流器侧和电网侧这两个交流电压源连接起来的作用；电压型逆变器，其交流侧输出接的不是无源负载，而是电网。它由三对桥臂并联组成，每对桥臂串联两只IGBT功率开关管，每只IGBT管反并联一个快速恢复二极管，起到续流的作用，开关器件的通断通过脉
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硕士学位论文
宽调制技术来控制，使得电容器上的直流电压变换为具有一定幅值和频率的交流电压；直流侧电容，其主要作用是为装置提供一个电压支撑。
1.4本文的研究内容及主要工作(Research Content and Main Work of this Article)
论文阐述磁阀式可控电抗器的主电路结构和工作原理，分析了磁阀式可控电抗器的工作特性；对MCR的谐波抑制及快速励磁进行了探讨，并进行了相应的仿真。各章的主要内容如下：
第一章，介绍了课题背景及研究意义，阐述了磁阀式可控电抗器国内外研究概况，并分析了磁阀式可控电抗器的应用前景。
第二章，介绍了磁阀式可控电抗器的主电路结构和工作原理，分析了电抗器各工作状态之间的转换条件及判断；并分析了磁阀式可控电抗器的等效电路、谐波特性、伏安特性、控制特性、响应速度、有功损耗等工作特性。
第三章，对瞬时无功功率理论进行了简明扼要的阐述，在此基础上分析了基于瞬时无功理论的两种无功检测方法。
第四章，对磁阀式可控电抗器的谐波抑制及快速励磁进行了探讨。分析了移相电抗器的工作原理，通过理论分析得出加装移相电抗器以后，谐波在很大程度上得到了有效控制，电流畸变率也有明显的降低。并基于PSCAD/EMTDC软件进行了相应的验证，说明采用移相电抗器对抑制谐波效果明显。
第五章，介绍了岱庄煤矿无功补偿的现状，分析了对现行的无功补偿方式进行提升和改造的必要性。运行结果表明磁阀式可控电抗器运行可靠、维护方便,对稳定系统电压和平衡无功发挥了重要作用。
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2 磁阀式可控电抗器工作原理及数学模型
2磁阀式可控电抗器工作原理及数学模型 2 The principle and mathematical model of MCR
2.1 磁阀式可控电抗器的工作原理 (Principle of MCR)
磁阀式可控电抗器的主铁芯柱分裂为两半，面积各为Ab，长度为l?lt，不同的地方在于每一半铁芯都具有一小截面段长度为lt，其面积为Ab1(Ab1?Ab)。在磁控电抗器的整个工作范围之内，只有lt一段磁路处于饱和，而其余段均处于未饱和状态。在两个半铁芯柱上面分别对称地缠绕有两个匝数为N/2的绕组(半铁芯柱上线圈的总匝数为N)；而且每一半铁芯柱上的上下两绕组均有一抽头比为
??N2/N的抽头，它们之间接有晶闸管K1(K2)；不同铁芯的上下两个绕组交叉连
接之后，并联至电网电源，而二极管D则横跨在交叉端点[18]。
eK1 bN/2图2-1磁阀式可控电抗器的结构电路
Figue2-1Magnetic Valve Controllable Reactor circuit structure
如图2-1所示，若K1、K2处于截止时，可控电抗器此时即处于空载的状态，根据绕组结构的对称性可以知道此时可控电抗器与空载变压器相同。当电源e处于正半个周期的时候，此时晶闸管K1承受正向的电压，而K2承受反向的电压。若K1触发导通(即a、b点等电位)，电源e经变比为?的线圈(N/2)自耦变压以后
ik'ik''N2由匝数为的线圈向电路提供直流控制电流，。
因而可以得到K1导通时的等效电路，如图2.2(a)所示。同样，若K2在电源的负半个周期导通(此时c、d等电位)，则可得出其等效电路如图2.2(b)所示。从图2.2可以清楚地看出，K2导通时所产生的控制电流ik(ik)方向与K1导通时所产生的控制电流方向是一样的，因此也可以说在电源的一个工频周期之内，由于K1、K2的轮流导通起到了全波整流的作用，而二极管D的作用在于在K1和K2导通和关断的时候起到续流的作用。MCR与一般可控整流的工作原理一样，其有利于晶闸管K1、K2的导通和关断，来提高整流的效率[19-23]。
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''' aN/2 N1/2N2/2 cfK2e?EmsinwtN2/2N1/2d
