n級飽和磁閥式可控電抗器結構特性和仿真方法

田銘興，石鵬太，馬亞珍

（蘭州交通大學 自動化與電氣工程學院，甘肅 蘭州 730070）

0 引言

A.M.Bryantsev基于磁放大器的基本原理，創造性地提出了磁閥式可控電抗器MCR（Magneticvalve Controllable Reactor）的設計原理和方法［1-2］。 其突出貢獻在于提出“磁閥”的概念，即在主鐵芯柱的中間部分設置小截面段作為“磁閥”，以便在大磁通時只有磁閥段磁路飽和，其余磁路不飽和，這為減小MCR輸出電流中的諧波提供了重要的理論依據且指明了實踐方向。

然而，長期以來所設計的MCR的鐵芯柱只有一段磁閥，即單級飽和磁閥式可控電抗器SSMCR（Single-stage Saturable Magnetic-valve Controllable Reactor）。單相SSMCR的3次及5次諧波電流最大值可分別達到額定輸出電流的6.89%和2.52%［3］。這樣，對于大容量的單相SSMCR，其諧波電流最大值就會超過國家電力諧波標準中的限定值［4］。

為了減小MCR注入電網的諧波電流，常用的諧波抑制方法可以分為被動法和主動法。被動法是指采用適當的MCR外部連接方式（如三相MCR的三相繞組連接為三角形［5］、2 組單相 MCR 并聯［6］）來減小MCR輸出的諧波電流；也可以采用和MCR并聯各類濾波器的方法［7-9］來減小MCR注入到電網的諧波電流。主動法是指通過改進MCR的結構，使其自身產生較小的諧波電流。顯然，被動法具有投資大和運行維護困難的缺點，應積極采用主動法。

文獻［10-14］根據SSMCR抑制諧波的原理，提出了雙級飽和磁閥式可控電抗器TSMCR（Two-stage Saturable Magnetic-valve Controllable Reactor），并對其數學模型、諧波電流與各級磁閥的幾何尺寸的關系以及各級磁閥的結構尺寸的優化進行了研究。文獻［15］采用與TSMCR類似的研究方法，對多級飽和磁閥式可控電抗器MSMCR（Multi-stage Saturable Magnetic-valve Controllable Reactor）的諧波抑制原理進行了研究。……