柔性可调的变压器中性点接地的电路拓扑及控制方法技术

公开了柔性可调的变压器中性点接地的电路拓扑及控制方法，电路拓扑中，正向绕组和反向绕组串联连接，反向绕组与控制开关并联，通过调节控制开关在工频周期内的不同导通角，当控制开关在工频周期内全相位关断时，正向绕组对闭合磁芯正向励磁，而反向绕组对闭合磁芯反向励磁，电感器的阻抗近似为零；当控制开关在工频周期内全相位开通时，仅有正向绕组对闭合磁芯正向励磁，而反向绕组未投入，此时，电感器的阻抗很大；当控制开关在工频周期内的导通相位连续调节时，即可控制反向绕组对闭合磁芯的反向励磁的程度，从而实现电感器阻抗的柔性连续可调。

Circuit topology and control method of flexible adjustable transformer neutral grounding

The circuit topology and control method of flexible adjustable transformer neutral point grounding are disclosed. In the circuit topology, the forward winding and the reverse winding are connected in series, and the reverse winding is connected in parallel with the control switch. By adjusting the different conduction angles of the control switch in the power frequency cycle, when the control switch is closed in the power frequency cycle, the forward winding is positively excited to the closed core, while the reverse winding is When the control switch is opened in full phase in the power frequency cycle, only the forward winding excites the closed core in the forward direction, but the reverse winding is not put into operation. At this time, the impedance of the inductor is very large. When the conduction phase of the control switch is continuously adjusted in the power frequency cycle, the reverse excitation of the reverse winding to the closed core can be controlled The degree of magnetism, so as to realize the flexible and continuous adjustment of inductor impedance.

【技术实现步骤摘要】
柔性可调的变压器中性点接地的电路拓扑及控制方法
本专利技术涉及变压器
，特别是一种柔性可调的变压器中性点接地的电路拓扑及控制方法。
技术介绍
变压器中性点接地方式对电网的安全可靠性和经济性有直接的影响，同时，也会直接影响电力系统设备绝缘水平的选择、过电压水平、继电保护方式、通讯干扰等。目前，变压器中性点接地方式主要分为两大类，即直接接地方式(大电流接地系统)和经阻抗接地方式(小电流接地系统)。直接接地方式下，内部过电压低、故障点定位容易，但是其故障切除导致线路间断供电，供电可靠性低，且接地电流大，对控制系统的干扰大。经阻抗接地方式下，单相接地故障的电流小，且部分故障可自动清除，无需跳闸，但是，其过电压较高，绝缘压力大，且故障定位较困难。由此可见，变压器中性点的接地阻抗直接决定了故障电流、过电压水平、故障点定位准确性等。亟需一种柔性可调的阻抗，用于变压器中性点接地系统，通过不同阻抗的快速调节和切换，从而实现故障电流、过电压水平、故障点定位准确性等多方面的平衡，实现大电流接地系统和小电流接地系统优点的兼顾。
技术介绍
部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本专利技术背景的理解，因此可能包含不构成本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。
技术实现思路
鉴于上述问题，本专利技术的目的是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种柔性可调的变压器中性点接地的电路拓扑及控制方法，其实现电感器阻抗的柔性连续可调。本专利技术的目的是通过以下技术方案予以实现。一种柔性可调的变压器中性点接地的电路拓扑，其包括设在变压器中性点与地之间的电感器，所述电感器包括，闭合磁芯，正向绕组，其绕制在所述闭合磁芯的一侧，反向绕组，其绕制在所述闭合磁芯的另一侧，其中，正向绕组和反向绕组并联连接且匝数相等绕向相反，控制开关，其串联连接所述反向绕组，当控制开关在工频周期内的导通相位连续调节时，控制反向绕组对闭合磁芯的反向励磁的程度以实现电感器阻抗的柔性连续可调，其中，当控制开关在工频周期内全相位开通时，正向绕组对闭合磁芯正向励磁，而反向绕组对闭合磁芯反向励磁，使得电感器的阻抗近似为零；当控制开关在工频周期内全相位关断时，仅有正向绕组对闭合磁芯正向励磁，而反向绕组未投入以达到电感器的阻抗最大值。所述的柔性可调的变压器中性点接地的电路拓扑中，正向绕组和反向绕组为串联的结构，当正向绕组和反向绕组中的电流幅值相等时，两者的励磁相互抵消；当正向绕组中流过电流而反向绕组中电流为零时，两者的阻抗之和处于最大值；当正向绕组中流过电流为I+而反向绕组中电流为I-时，反向绕组存在分流，，I+大于I-，两者的阻抗之和介于最大值和0之间。所述的柔性可调的变压器中性点接地的电路拓扑中，所述匝数和闭合磁芯截面积匹配使得闭合磁芯在最大电流下不产生磁饱和。所述的柔性可调的变压器中性点接地的电路拓扑中，控制开关与反向绕组并联连接以控制反向绕组分流。所述的柔性可调的变压器中性点接地的电路拓扑中，所述控制开关包括双向可控硅器件，通过调节双向可控硅器件的导通角改变反向绕组流通电流的时间占空比以实现正向绕组和反向绕组总阻抗的柔性连续可调。所述的柔性可调的变压器中性点接地的电路拓扑中，所述控制开关包括级联的双向可控硅器件，变压器中性点的最高过电压为Umax，而双向可控硅器件的最高耐受电压为Us，双向可控硅器件的数量N为：其中，η为安全系数，取0.5-0.7；N取整数。所述的柔性可调的变压器中性点接地的电路拓扑中，当双向可控硅器件的数量N超过3时，通过改变双向可控硅投入的数量改变反向绕组投入的匝数以获得正向绕组和反向绕组总阻抗的分级可调。所述的柔性可调的变压器中性点接地的电路拓扑中，所述电感器包括基于平衡绕组的柔性可调电抗器。所述的柔性可调的变压器中性点接地的电路拓扑中，变压器的中性点最高过电压为15kV，闭合磁芯材料为非晶材料，磁芯截面积为50cm2，双向可控硅器件为8.5kV-1000A晶闸管，双向可控硅的数量优选为4，正向绕组的匝数为40匝，反向绕组分为4段，每段10匝且每段与一只双向可控硅器件并联。根据本专利技术的另一方面，一种所述柔性可调的变压器中性点接地的电路拓扑的控制方法包括以下步骤，第一步骤，电感器布置于变压器中性点与地之间，第二步骤，正向绕组对闭合磁芯正向励磁，反向绕组对闭合磁芯反向励磁，第三步骤，控制开关在工频周期内的导通相位连续调节，控制反向绕组对闭合磁芯的反向励磁的程度以实现电感器阻抗的柔性连续可调，其中，当控制开关在工频周期内全相位开通时，正向绕组对闭合磁芯正向励磁，而反向绕组对闭合磁芯反向励磁，使得电感器的阻抗近似为零；当控制开关在工频周期内全相位关断时，仅有正向绕组对闭合磁芯正向励磁，而反向绕组未投入以达到电感器的阻抗最大值。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术在变压器中性点与地之间设置一套电感器，电感器采用平衡绕组的技术方案，包括闭合磁芯、正向绕组、反向绕组和控制开关，通过控制开关改变绕组对闭合磁芯的励磁情况，从而实现电感器阻抗的连续柔性可调，实现变压器中性点接地阻抗的灵活调节。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够使得本专利技术的技术手段更加清楚明白，达到本领域技术人员可依照说明书的内容予以实施的程度，并且为了能够让本专利技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，下面以本专利技术的具体实施方式进行举例说明。附图说明通过阅读下文优选的具体实施方式中的详细描述，本专利技术各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。说明书附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。而且在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中：图1是根据本专利技术一个实施例的柔性可调的变压器中性点接地的电路拓扑的结构示意图；图2是根据本专利技术一个实施例的控制方法的步骤示意图。以下结合附图和实施例对本专利技术作进一步的解释。具体实施方式下面将参照附图更详细地描述本专利技术的具体实施例。虽然附图中显示了本专利技术的具体实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本专利技术而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本专利技术，并且能够将本专利技术的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可以理解，技术人员可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名词的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”或“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。说明书后续描述为实施本专利技术的较佳实施方式，然所述描述乃以说明书的一般原则为目的，并非用以限本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种柔性可调的变压器中性点接地的电路拓扑，其包括设在变压器中性点与地之间的电感器，所述电感器包括，/n闭合磁芯，/n正向绕组，其绕制在所述闭合磁芯的一侧，/n反向绕组，其绕制在所述闭合磁芯的另一侧，其中，正向绕组和反向绕组并联连接且匝数相等绕向相反，/n控制开关，其串联连接所述反向绕组，当控制开关在工频周期内的导通相位连续调节时，控制反向绕组对闭合磁芯的反向励磁的程度以实现电感器阻抗的柔性连续可调，其中，当控制开关在工频周期内全相位开通时，正向绕组对闭合磁芯正向励磁，而反向绕组对闭合磁芯反向励磁，使得电感器的阻抗近似为零；当控制开关在工频周期内全相位关断时，仅有正向绕组对闭合磁芯正向励磁，而反向绕组未投入以达到电感器的阻抗最大值。/n

【技术特征摘要】
1.一种柔性可调的变压器中性点接地的电路拓扑，其包括设在变压器中性点与地之间的电感器，所述电感器包括，
闭合磁芯，
正向绕组，其绕制在所述闭合磁芯的一侧，
反向绕组，其绕制在所述闭合磁芯的另一侧，其中，正向绕组和反向绕组并联连接且匝数相等绕向相反，
控制开关，其串联连接所述反向绕组，当控制开关在工频周期内的导通相位连续调节时，控制反向绕组对闭合磁芯的反向励磁的程度以实现电感器阻抗的柔性连续可调，其中，当控制开关在工频周期内全相位开通时，正向绕组对闭合磁芯正向励磁，而反向绕组对闭合磁芯反向励磁，使得电感器的阻抗近似为零；当控制开关在工频周期内全相位关断时，仅有正向绕组对闭合磁芯正向励磁，而反向绕组未投入以达到电感器的阻抗最大值。


2.如权利要求1所述的柔性可调的变压器中性点接地的电路拓扑，其中，优选的，正向绕组和反向绕组为串联的结构，当正向绕组和反向绕组中的电流幅值相等时，两者的励磁相互抵消；当正向绕组中流过电流而反向绕组中电流为零时，两者的阻抗之和处于最大值；当正向绕组中流过电流为I+而反向绕组中电流为I-时，反向绕组存在分流，，I+大于I-，两者的阻抗之和介于最大值和0之间。


3.如权利要求1所述的柔性可调的变压器中性点接地的电路拓扑，其中，所述匝数和闭合磁芯截面积匹配使得闭合磁芯在最大电流下不产生磁饱和。


4.如权利要求1所述的柔性可调的变压器中性点接地的电路拓扑，其中，控制开关与反向绕组并联连接以控制反向绕组分流。


5.如权利要求1所述的柔性可调的变压器中性点接地的电路拓扑，其中，所述控制开关包括双向可控硅器件，通过调节双向可控硅器件的导通角改变反向绕组流通电流的时间占空比以实现正向绕组和反向绕组总阻抗的柔性连续可调。

【专利技术属性】
技术研发人员：李晓昂，张乔根，吕玉芳，庞磊，文韬，宋佳洁，刘琳，袁勰雨，孙昊晨，刘轩东，赵军平，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61