摘  要： 簡要介紹了磁閥式可控電抗器（MCR）的結(jié)構(gòu)和工作原理,，通過對磁飽和技術(shù)進行分析,，指出了影響磁閥式可控電抗器響應(yīng)時間的直接因素，并據(jù)此提出了提高響應(yīng)速度的方法以及這些方法的優(yōu)劣性和可行性,。
關(guān)鍵詞： 磁閥式可控電抗器,；響應(yīng)時間；磁飽和

　磁閥式可控電抗器MCR（Magnetically Controlled Reactor）型動態(tài)無功補償裝置（SVC）作為近年來受到廣泛關(guān)注的動態(tài)無功補償裝置,，具有可靠性高,、壽命長、維護簡單,、適用電壓范圍廣,、產(chǎn)生諧波小和成本較低等顯著優(yōu)點[1-2]，很好地克服了晶閘管控制電抗器（TCR）型動態(tài)無功補償裝置的諸多缺點,。作為MCR型SVC的核心部分,，磁閥式可控電抗器本身的性能很大程度上決定了整個動態(tài)無功補償裝置的性能[3]，相比于TCR的直接控制晶閘管導(dǎo)通角調(diào)節(jié)電抗器容量的技術(shù),，磁閥式可控電抗器采用的是磁飽和技術(shù)控制電抗器容量的變化,，受磁飽和響應(yīng)時間的影響，整個動態(tài)無功補償裝置的響應(yīng)時間就成為了一個不可忽視的問題,。
1 磁閥式可控電抗器的電路分析
1.1 結(jié)構(gòu)原理和等效電路
　圖1為MCR的結(jié)構(gòu)原理圖,，關(guān)于MCR的結(jié)構(gòu)原理，參考文獻[4]和[5]中都有詳細說明,。

　在MCR工作過程中,，只有小截面段鐵芯處于磁飽和狀態(tài)，其余段均處于未飽和的線性狀態(tài),，輪流觸發(fā)導(dǎo)通晶閘管K1和K2,，產(chǎn)生直流控制電流,，控制鐵芯的飽和程度，從而達到控制電抗器容量的目的,。
1.2 響應(yīng)時間
　磁閥式可控電抗器的響應(yīng)時間指的是電抗器容量從空載變化到額定值時所需的調(diào)節(jié)時間,。可控電抗器的響應(yīng)時間由下式確定[6]：

1.3 有功損耗
　由于磁閥式可控電抗器的品質(zhì)因數(shù)在100以上,，因此其繞組電阻值相對來說很小,。大量的計算和實測數(shù)據(jù)表明，磁閥式可控電抗器的有功損耗與無功功率的比值只與其抽頭比δ有關(guān)：

　但是,，在某些應(yīng)用中（如抑制沖擊負荷引起的電壓閃變和波動,、自動調(diào)諧消弧線圈等）要求動補裝置具有很快的響應(yīng)速度，要在幾個甚至1個工頻周期內(nèi)達到額定工作狀態(tài),。而磁閥式可控電抗器的最快響應(yīng)時間為10個工頻周期,，難以達到控制要求，因此必須縮短響應(yīng)時間,。
3 縮短響應(yīng)時間的方法
3.1 增加直流控制電壓
　磁閥式可控電抗器的響應(yīng)時間雖然與δ成反比，但實際上影響響應(yīng)時間的直接因素是鐵芯飽和度（或鐵芯磁導(dǎo)率μ）達到定值的時間,，即控制回路直流電流達到定值的時間,。可控電抗器容量隨著磁感應(yīng)強度直流分量的增減而增減,，控制回路中直流電流越大,，鐵芯中磁感應(yīng)強度的直流分量到達定值的時間就越短，可控電抗器的響應(yīng)時間就越短,。而在控制回路中增加直流電流最直接的方法就是增加直流控制電壓,。
3.1.1 增大抽頭比來增加直流控制電壓

　顯然，磁閥式可控電抗器在空載時相當(dāng)于自耦變壓器,，增加抽頭比就可以增加控制電壓,。當(dāng)然，增加抽頭比會導(dǎo)致電抗器有功損耗的增加,，然而通過控制晶閘管的導(dǎo)通時間可以有效地減少有功損耗,。



　但是，利用電容放電提高響應(yīng)速度存在著明顯的缺點：（1）充電電容器和可控電抗器控制繞組的連接問題,；（2）充電電容器的初始電壓要很大,，如何充電的問題；（3）充電電容器放電只適合電抗器一開始的響應(yīng),，在負載無功功率變化過程中的動態(tài)響應(yīng)時間不能夠靠電容器放電來提高,；（4）外加直流電源、晶閘管等使線路和控制變得更加復(fù)雜,。因此,，目前來看,，該方法并不能應(yīng)用于實際電抗器當(dāng)中。
3.3 外加直流勵磁繞組
　外加直流勵磁繞組即在響應(yīng)時間段加入直流勵磁繞組來縮短響應(yīng)時間,，這和增加直流控制電壓來縮短響應(yīng)時間的方法在原理上是類似的,。可控電抗器的復(fù)勵式結(jié)構(gòu)如圖7所示,，其中,，直流勵磁繞組產(chǎn)生的磁通可在兩鐵芯內(nèi)閉合，無需第3個鐵芯構(gòu)成閉合回路,。直流勵磁控制系統(tǒng)一方面在K1和K2導(dǎo)通時產(chǎn)生相同方向的助磁,，另一方面，當(dāng)K1和K2的導(dǎo)通角調(diào)整時也要產(chǎn)生相應(yīng)的助磁或去磁,，要求直流勵磁控制電路能夠及時地通斷,，能對勵磁程度和方向進行快速地調(diào)整和改變，這對檢測回路和控制回路都有很高的要求,。此外,，由于外加了直流勵磁繞組，使得電抗器的結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜,。

　磁閥式可控電抗器在動態(tài)無功補償領(lǐng)域中起到了越來越重要的作用,，然而在某些需要快速無功補償?shù)膱龊希砰y式可控電抗器的響應(yīng)時間是制約其應(yīng)用的主要因素,。本文根據(jù)影響磁閥式可控電抗器響應(yīng)時間的直接因素,，提出了幾種提高響應(yīng)速度的方法，并通過仿真探討了這些方法的優(yōu)劣性和可行性,。
參考文獻
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[6] 陳柏超.新型可控飽和電抗器的理論及應(yīng)用[M].武漢：武漢水利電力大學(xué)出版社,，1999.