【正文】 兩次 二極管 動(dòng)作的 時(shí)間點(diǎn) 由下式?jīng)Q定： 12sinmEt FFRN? ?? （ ） 明顯可以看出 ， 12()F F N? 越 大 ， 1K 和二極管 D 都形成通路 的時(shí)間 段 就越長(zhǎng)，反之亦然 。 當(dāng) 電源為正的時(shí)候 ， MCR 中的 晶閘管 1K 并沒(méi)有關(guān)斷 ， 而 2K 兩端電壓與電源反向 ， 難以形成通路 ，二極管 D 只可能 在 電源為 正時(shí)間段內(nèi)快結(jié)束 的 某一個(gè)時(shí)候形成通路 ， 其 條件 為 ： 12[ ( ) ( ) ] sint t t mf B f B l E tNR ?? ? （ ） 根據(jù)以上分析 ，磁閥式可控電抗器在正弦電壓 的 作用下， 晶閘管 1K 、 2K 、二極管 D 輪流導(dǎo)通的情況如圖 23 所示： 2 磁閥式可控電抗器工作原理及特性 9 s inme E t??0?D導(dǎo)通導(dǎo)通D1K? 1? 1???1K導(dǎo)通D1K導(dǎo)通D導(dǎo)通2K導(dǎo)通2K導(dǎo)通 2KD導(dǎo)通t? 圖 23 磁閥式可控電抗器工作狀態(tài)變化過(guò)程 Figure 23 Working process transformation of MCR 由圖 23 可知， 1K 形成通路 后 ，二極管有兩次構(gòu)成通路的時(shí)間段 ： 一個(gè)是 ? ，另一個(gè)是 1? 。 在此我們令 從 1K 形成通路的時(shí)候 到 二極管 截?cái)噙@中間的 電角度 滯后量為 0???， 。若在 t??? 的 時(shí)候 ， 給 1K 發(fā)出 觸發(fā) 信號(hào) ， 這個(gè)時(shí)候它 將形成通路 ，而 2K 關(guān)斷 ，二極管 D 形成通路 。 當(dāng) 電源 e 電勢(shì)為 正 的情況下 ， 1K 兩端電壓與電源同 ， 2K 兩端電壓與之相差180176。這個(gè)時(shí)候， 1K 關(guān)斷、二極管 D 通路、 2K 關(guān)斷。 首先定義觸發(fā)角：假設(shè)在其 工作 接線(xiàn) 兩端加 上 sinme E t?? 的 電壓 信號(hào) ， 令從電勢(shì)為零處到給 1K 或者 2K 觸發(fā)信號(hào)的時(shí)間差 為 t??? ， 那么我們就把 ? 稱(chēng)之 為 1K 或者 2K 的 觸發(fā)角。 電抗器各工作狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換條件及判斷 （ The Transition Conditions and Judgment Between Working States of the Reactor） 要想對(duì)其進(jìn)行運(yùn)用，就必須先了解每個(gè)器件各自的工作狀態(tài)情況 ， 器件所受 電壓、電流以及控制信號(hào) 發(fā)出狀 態(tài)決定了每個(gè)器件的通斷情況 。 第三、 磁閥式可控電抗器 的 工作繞組和控制繞組 巧妙的設(shè)置在一起，而傳統(tǒng)可控飽和電抗器工作繞組和控制繞組 卻 是 分離 的，結(jié)構(gòu) 更為復(fù) 雜，損耗也就很自然的較大 。 第二、 MCR 經(jīng)抽頭線(xiàn)圈獲得自耦電壓，經(jīng)晶閘管整流成為直流控制電源，其他飽和電抗器卻需要 單獨(dú) 引入 直流電源 才能實(shí)現(xiàn)對(duì)其控制 。 不難得出： MCR 的工作與控制 回路巧妙的集成在一起 ，結(jié)構(gòu) 變得緊湊而簡(jiǎn)單 [13]。di 、 di 一致，經(jīng)一個(gè)正負(fù)交替的工頻波形周期， 1K 、 2K 輪流形成通路便等價(jià)于全波整流電路，中間轉(zhuǎn)換時(shí)所需的電流由二極管 D 所形成的通路予以支持。iii,cdab (1) 1K 導(dǎo)通等效電路圖 (2) 2K 導(dǎo)通等效電路圖 圖 22 晶閘管導(dǎo)通等效電路圖 Figure 22 Equivalent circuit diagram of thyristor conduction 對(duì)圖 22 進(jìn)行研究后我們知道：發(fā)出信號(hào)使 1K 形成通路所產(chǎn)生的控制回路電流 39。di12212N22Nef39。i39。 2 磁閥式可控電抗器工作原理及特性 7 di39。進(jìn)而很容易得出 1K 形成通路時(shí)的等效電路如圖 22(1)所示。如果給以信號(hào)讓 1K 形成通路，那么 a 、 b 等電位，電路的直流控制電壓 ( sinmEt??)以及電流 39。i2 2A芯 芯 B 圖 21 磁閥式可控電抗器結(jié)構(gòu)電路 Figure 21 Structure circuit diagram of magicvalve controlled reactor 對(duì)圖 21 分析可以知道，如果兩個(gè)晶閘管 1K 、 2K 都截止，鐵芯上繞組線(xiàn)圈對(duì)稱(chēng)，則整個(gè)器件可以視作變壓器空載運(yùn)行。其結(jié)構(gòu)電路 可簡(jiǎn)化 如圖 21 所示。 在其容量?jī)?nèi)，只有較小橫斷面的鐵芯能夠達(dá)到磁路飽和，其余 均 因不飽和 而呈現(xiàn) 線(xiàn)性， 可調(diào)節(jié)較小橫斷面鐵心的飽和度從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電抗器容量的調(diào)節(jié) 。 工程碩士學(xué)位論文 6 2 磁閥式可控電抗器工作原理及特性 2 Magic Valve Type Controlled Reactor Working Principle and Characteristics 工作原理 （ Working Principle） MCR（ 磁閥式可控電抗器 ） 的主鐵心 在制造時(shí) 分裂為兩 個(gè)芯柱 ：芯 A 和芯B。 本文主要內(nèi)容 （ The main content） 本章節(jié)對(duì)課題的時(shí)代背 景和工程背景進(jìn)行了簡(jiǎn)述，并對(duì)所研究的 MCR 的國(guó)內(nèi)外應(yīng)用情況及其發(fā)展情況進(jìn)行了介紹。 從最早國(guó)內(nèi)的武漢大學(xué)對(duì)其的研究，以及后來(lái)的上海交大、華電、浙大等院校對(duì)其從不同的應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行了探索 。在 一九八六 年 ， 蘇聯(lián) 解體之前便有研究人員推出了“ 可控電抗器磁閥 ” 的 概 念后可控電抗器才 獲得 突破性 的進(jìn)展 ， 極大 改善其性能，因 低價(jià) 、 高能 ， 在 超高壓可控補(bǔ)償 領(lǐng)域 成為首選。 下表為各種新型無(wú)功補(bǔ)償裝置性能比較 [6] [7] [8]。 Flexible AC Transmission SystemsFACTS（基于靈活交流輸電系統(tǒng)）技術(shù)應(yīng)用 最廣泛的無(wú)功補(bǔ)償裝置，常 常 以 如 下幾種形式 出現(xiàn) ： TSC 型 SVC（晶閘管投切電容器型）、 SR 型 SVC（飽和電抗器型）、 TCR 型 SVC（晶閘管控制電抗器）等。 在國(guó)外已經(jīng)將其 從實(shí)驗(yàn)室原理型轉(zhuǎn)變?yōu)楣I(yè)應(yīng)用型。具有 這些 特征 [5]： 對(duì)系統(tǒng) 動(dòng)態(tài)補(bǔ)償 ； 對(duì)無(wú)功補(bǔ)償無(wú)需貯能元件，對(duì) 諧波 的 補(bǔ)償 不用 較大容量 的 貯能元件； 可以 同時(shí)補(bǔ)償諧波、無(wú)功 和 負(fù)序電流，也 能夠?qū)?諧波、無(wú)功及負(fù)序電 流單獨(dú)補(bǔ)償，連續(xù)可調(diào)； 不因 補(bǔ)償電流 過(guò)大而出現(xiàn)過(guò)載 ，能正常運(yùn)行 在其額定容量?jī)?nèi) ；受電網(wǎng)阻抗影響較小 ； 受系統(tǒng)頻率影響?。粚?duì) 系統(tǒng)諧波源的補(bǔ)償比較靈活多樣 。采用適當(dāng)?shù)姆椒ㄟM(jìn)行 控制，可 按需提供 無(wú)功，是 目前相對(duì)而言更為 先進(jìn)的 一種 現(xiàn)代補(bǔ)償裝置， 若是 采用 PWM 或者多重化 等 控制技術(shù)， 可實(shí)現(xiàn) 輸出電流 的 諧波成分 達(dá)到比 較小 的水平 ， 但是 功能 簡(jiǎn)單 。然而 其對(duì)諧波比較敏感， 容易隨之快速增長(zhǎng) ， 易 與 系統(tǒng) 中 感 性 器件產(chǎn)生 諧振 ，加重危害； 同時(shí)， 因?yàn)?其阻抗 恒定不變 ，輸出無(wú)功電流將 隨 系統(tǒng)壓降 降低 ， 危及系統(tǒng)無(wú)功安全 ，無(wú)功補(bǔ)償有級(jí) 調(diào)節(jié)的結(jié)構(gòu)本身使 得 欠補(bǔ)和過(guò)補(bǔ) 不可根除 。在 比較早的時(shí)候 ， 它 在 調(diào)節(jié) 系統(tǒng)電壓和 控制 無(wú)功功率 等領(lǐng)域 中 起到舉足輕重的 作用， 由于在運(yùn)行時(shí) 損耗和噪音 較大 ，運(yùn)行維護(hù) 較為復(fù)雜，響應(yīng)速度 較 慢，不 太 適合 較大 或 較小 的無(wú)功功率調(diào)節(jié)。 在 供電系統(tǒng) 中， 如果輸變電系統(tǒng)設(shè)備 和負(fù)載所需要的無(wú)功功率都由 電能輸出設(shè)備 提供 ，顯然對(duì)于長(zhǎng)線(xiàn)路的輸變系統(tǒng)來(lái)說(shuō) 是不 合適 的 ，所以還是需要根據(jù)負(fù)荷情況進(jìn)行就地補(bǔ)償 [4]。 鑒于以上不足，為了 確保 供電系統(tǒng)的穩(wěn)定，減少電費(fèi)投資，對(duì)其原有的無(wú)功補(bǔ)償方式進(jìn)行技術(shù)改造。按照供電部門(mén)的要求，若當(dāng)功率因數(shù)達(dá)到 時(shí)，這部分費(fèi)用可以全額節(jié)約，當(dāng)功率因數(shù)大于 時(shí)，還可以得到相應(yīng)的減收電費(fèi)。 由于礦井用電負(fù)荷小，蒲池 35kV 變電站對(duì)無(wú)功補(bǔ)償采取的集中補(bǔ)償存在如下嚴(yán)重的缺陷： 這種 補(bǔ)償方法不能對(duì)系統(tǒng)無(wú)功進(jìn)行有效補(bǔ)償，要么欠補(bǔ)，要么過(guò)補(bǔ)，補(bǔ)償方案沒(méi)有機(jī)會(huì)發(fā)揮作用。 蒲池 35kV 變電站裝設(shè) 4000kVA 主變壓器兩臺(tái)，雙回路供電。 工程背景 （ Engineering Background） 晉煤集團(tuán)胡底礦井及選煤廠擴(kuò)建項(xiàng)目前身為胡底礦井原年產(chǎn) 30 萬(wàn)噸建設(shè)項(xiàng)目， 2020 年在全省煤炭資源整合兼并重組工作中，確定為單獨(dú)保留礦井，根據(jù)國(guó)家能源局關(guān)于晉城礦區(qū)總體規(guī)劃要求，將擴(kuò)建為年生產(chǎn) 400 萬(wàn)噸礦井，并確定為 2020 年省重點(diǎn)工程建設(shè)項(xiàng)目，項(xiàng)目包括生產(chǎn)礦井、配套選煤廠及鐵路運(yùn)輸專(zhuān)用線(xiàn)三大主體工程，有井田面積 平方公里， 3 號(hào)煤層地質(zhì)儲(chǔ)量 億噸，項(xiàng)目設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力 400 萬(wàn)噸 /年，配套建設(shè)年入洗能力 400 萬(wàn)噸的選煤廠及鐵路運(yùn)輸專(zhuān)用線(xiàn)，規(guī)劃占地 公頃，估算 總投資 億元，預(yù)計(jì) 2020 年竣工投產(chǎn)。無(wú)功功率增加將導(dǎo)致 系統(tǒng)的 視在功率 以及 系統(tǒng)電流增大， 將會(huì) 嚴(yán)重影響整個(gè)系統(tǒng) 正常運(yùn)行： 設(shè)備容量 增加；線(xiàn)路壓降；線(xiàn)損增大；發(fā)電機(jī)組 效率相對(duì) 變低；造成電壓波動(dòng)危及供電系統(tǒng)安全與穩(wěn)定。 要是如此大容量 的無(wú)功 完全 由 電能輸出端來(lái)解決的話(huà) ， 電能接收端 功率因數(shù) 就必然下降 ，線(xiàn)損 自然而然會(huì) 增加 ，用戶(hù)端電壓降低，電力設(shè)備不能充分利用。為改善供電系統(tǒng)質(zhì)量， 讓系統(tǒng)和負(fù)荷 無(wú)功 的調(diào)節(jié)變得更容易實(shí)現(xiàn) ， 節(jié)約能源 ， 改善供電質(zhì)量，增加企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，其重要 意義 是毋庸置疑的 。 可控電抗器 既可以 用在高壓電網(wǎng)中起抑制過(guò)電壓的作用， 又 能夠在配電網(wǎng)中作可調(diào)消弧線(xiàn)圈而對(duì)接地的容性電流進(jìn)行動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，并且， 還 能在電機(jī)起動(dòng)等過(guò)程中抑制因沖擊電流引起的電壓波動(dòng)。然而， 要是在運(yùn) 行 時(shí)負(fù)荷較小， 處于低谷 期間 不切除電容器組 的話(huà)，多余 的容性無(wú)功 就 會(huì)在線(xiàn)路中流動(dòng)， 勢(shì)必導(dǎo)致 電壓波動(dòng)并 使得 線(xiàn)路損耗 增大 。 基于此，投入人力、物力、財(cái)力來(lái)研究 大容量、 快 響應(yīng)、調(diào)節(jié)連續(xù)靈活、 價(jià)廉物美 、 后續(xù)維護(hù)簡(jiǎn)單 的無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備 的課題與技術(shù)顯得越來(lái)越迫切與重要 ，對(duì)新型無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的研究和應(yīng)用 在較 大范圍 內(nèi)進(jìn)行 大力推廣就顯得特別 緊迫 ， 任重道遠(yuǎn) 。在系統(tǒng)中安裝滯后分量的 調(diào)節(jié)裝置，例如， 并聯(lián)電抗器 能夠 限制操作過(guò)電壓和工頻過(guò)電壓、吸收超前無(wú)功。800kV 糯扎渡送廣東直流工程、 177。 正因?yàn)樗?不僅僅是確保 電力系統(tǒng) 能夠高質(zhì)量運(yùn)行的一個(gè)主要措施，同時(shí)也是如今電力系統(tǒng)和電氣自動(dòng)化技術(shù)研究領(lǐng)域所面臨的一個(gè)重大課題 ，所以 無(wú)功補(bǔ)償裝置正在受到 日益廣泛 的關(guān)注與研究。 在 長(zhǎng) 時(shí)間 實(shí)際工作 經(jīng)驗(yàn)總結(jié) 的基礎(chǔ)上 ，在 整個(gè) 電力行業(yè) 形成這樣一種幾近相同的觀點(diǎn) ： 要 讓 電網(wǎng)運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性以及電能的質(zhì)量 得到 提高，不僅僅要有合理的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，還 需采取 先進(jìn)的調(diào)節(jié)控制手段 對(duì)其作為保障 。 it can achieve the purpose of saving energy。 the magic valve type controlled reactor has been simulated on the platform of MATLAB. From the running situation of the controller for the reactive power pensation which based on magic valve type controlled reactor of Hudi coal mine Jincheng city, it can pensate the reactive power effectively。 the principle of reactive power pensation and the methods of reactive detection have been analyzed。 it can effectively restrain the voltage fluctuations and power oscillation. Compared with some dynamic reactive pensation device, it has many advantages， such as the broader voltage applied range, the higher reliability, the smaller harmonic, the smaller land area, the more convenient maintenance etc, so it has used widely. Combined with the magic valve type controlled reactor on reactive power pensation technology used by the PuChi substation of Hudi coal mine Jincheng city technical renovation programs, in this paper, the research situation of the reactive power pensation and controlled reactor has been introduced。