EU正交铁心可控电抗器

　　0 引言

　　近年来，多种可控电抗器被应用到静止无功补偿装置中[1-6]，例如基于可控硅控制电抗器(thyristorcontrolled reactor ， TCR) ，磁控电抗器 (magneticcontrolled reactor，MCR)等。其中，磁控电抗器由于其控制简单，可靠性高得到了广泛的关注[7-10]。直流控制饱和式可控电抗器在调节过程中，铁心工作在饱和区，利用磁化曲线非线性的特点，通过调节磁路中铁心的工作点，可以调节等效电抗。直流控制可控电抗器的铁心工作在饱和状态，因此其输出电流中含有大量的谐波成分[11-17]。

　　正交铁心可控电抗器属于直流控制饱和式可控电抗器的一种，传统的正交铁心可控电抗器其工作电流中含有一定的谐波成分。使用 2 个正交可控电抗器分别工作在正弦电压的半波可以降低其输出电流的谐波[13]，这种方案增加了一个正交可控电抗器，使成本增加。通过在铁心上开楔型气隙，可在一定程度上降低其工作电流中的谐波[18-19]。楔型气隙在可控电抗器的2个铁心的连接部分增加了不可靠因素，同时楔型气隙需要较高的工艺保证其加工精度。

　　本文提出了具有 EU 铁心结构的正交可控电抗器，具有谐波含量低的优点。按照工作绕组的配置不同，将 EU 铁心可控电抗器分成单相和三相两种分别进行研究。

　　1 正交 EU 铁心可控电抗器

　　1.1 单相 EU 铁心可控电抗器配置

　　EU 铁心可控电抗器的铁心由一个 E 型铁心和一个 U 型铁心相互正交装配在一起。在 E 型铁心和U 型铁心之间存在 6 个接触部分。图 1 给出了实验室用于实验测试的铁心结构配置图。图中，铁心使用厚度为 0.23mm 取向硅钢片卷绕，粘接并热处理后制作成型。

　　E 型铁心上的 3 个心柱和 U 型铁心的 2 个心柱可用来安装绕组。按照绕组的安装和连接方式不同，EU 铁心可控电抗器可分为单相和三相。

　　单相EU铁心可控电抗器的配置如图2(a)所示，在 U 型铁心的 2 个心柱上安装直流控制绕组，在 E型铁心的2个外侧心柱上安装交流工作绕组。图2(b)给出了单相 EU 铁心可控电抗器的电气符号，其中Nac为交流工作绕组的匝数，Ndc为直流控制绕组的匝数。图 3 给出了单相 EU 铁心可控电抗器的实物照片。

　　1.2 三相 EU 铁心可控电抗器配置

　　三相EU铁心可控电抗器的配置如图4(a)所示，在 U 型铁心的 2 个心柱上安装直流控制绕组，在 E型铁心的心柱上分别安装三相交流工作绕组。图4(b) 给出了三相 EU 铁心可控电抗器的电气符号，其中 Na、Nb和 Nc分别为交流三相工作绕组的匝数，Ndc为直流控制绕组的匝数。图 5 给出了三相 EU 铁心可控电抗器的实物照片。