以提高自身響應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，主要應用在補償系統無(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)自身響應速度為目的，根據其工作原理，對其快速性展開(kāi)了深入探討和研究，在快速勵磁基礎上，提出了

快速去磁方法，通過(guò)EMTDC／PSCAD軟件進(jìn)行了仿真，并進(jìn)行了實(shí)驗驗證。結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)化系統無(wú)功電壓控制，抑制工頻過(guò)電壓和操作過(guò)電壓，動(dòng)態(tài)補償線(xiàn)路充電功率，抑制潛供電流等，能滿(mǎn)足系統多方面需求，因此具有廣闊的應用前景。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(zhù)優(yōu)點(diǎn)，是一種經(jīng)濟、高性能的靜止型無(wú)功補償裝置。但MCR的部分特性(如諧波特性、快速性)需要進(jìn)行改善，以便更好地應用于電力系統。這里針對MCR的快速性展開(kāi)了相應探討和研究，并提出一種可快速勵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)匝數為N／2的線(xiàn)圈分別對稱(chēng)繞在兩個(gè)半鐵心柱上，半鐵心柱上的線(xiàn)圈總匝數為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，續流二極管則橫跨在交叉端點(diǎn)上，對大容量的MCR而言，δ取值通常很小，因此KP1(KP2)的工作電壓遠小于其額定電壓。圖1為MCR結構電路。

在整個(gè)容量調節范圍內，只有小面積段的磁路飽和，其余段均處于未飽和的線(xiàn)性狀態(tài)，通過(guò)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，KP1，KP2輪流導通，起到了全波整流的作用，二極管起續流作用。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，以平滑連續地調節電抗器容量。2．2 磁控電抗器的快速性

MCR的響應時(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。

3 快速勵磁及去磁工作原理

基于上述分析，提出MCR快速勵磁及去磁的等效電路，如圖2所示。電路由升壓斬波電路(主要用于給電容儲能)、電容C和V2構成的快速勵磁電路、由去磁電阻R2和V4構成的快速去磁電路，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MCR具體的應用電壓等級場(chǎng)合，來(lái)選擇升壓斬波電路中的電壓源值，并調節其內部IGBT的導通占空比，使C上電壓值滿(mǎn)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)。待電容電壓值穩定后，此時(shí)C上的儲能為：，U0為電容上電壓值。此狀態(tài)內V1，V2和V4處于斷開(kāi)狀態(tài)，V3閉合。

狀態(tài)2 當電力系統發(fā)生電壓波動(dòng)，需要MCR工作來(lái)補償無(wú)功時(shí)，V2導通，C向控制繞組(電感L)放電，要讓L中的電流在極短時(shí)間內從零變?yōu)橐欢ㄖ?，由WL=LI2／2可知，需快速給控制繞組儲能。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，具體數學(xué)模型為：

式中：RL為控制