互感型桥式超导限流器的结构与特点

在上述两种桥式超导限流器中，只有当电路电流增大到超导线圈电流时，超导线圈才自动投入电路中限流，因此，限流效率不高。同时，在高电压系统中，往往需要多个开关管串联组成桥路，且串联的开关管必须进行均压控制，而均压控制难度较大。为了提高超导限流器的限流能力，减小开关管的均压难度，研制高电压、大电流超导限流器，研究人员提出了互感型方案。

互感型桥式超导限流器的电路结构如图6.3所示。在一般桥路型超导限流器的桥臂上串入互感器Tr（普通互感器或超导互感器均可），互感器的两个绕组L_w和超导线圈L_SC呈星形联结，两个绕组的同名端反向连接。

图6.3　互感型桥式超导限流器电路结构图

电路正常工作时，二极管VD₁～VD₄分别处于正偏或续流状态而导通，整流桥对电网造成的电压跌落很小，互感绕组对稳态线路的影响可以通过优化其电感来加以消除，分析如下。

超导线圈L_SC电流i_SC为i_SC=i₁+i₂，i₁和i₂分别是两个互感绕组上的电流。在线路正常工作稳态时，互感绕组的电流可分别表示为

式中，

和i_ac分别表示互感绕组中电流的直流分量和交流分量，且i_ac可表示为

i_ac=I_wcosωt，I_w是互感绕组电流交流分量的幅值。

假定超导线圈L_SC和互感绕组L_w的电感满足L_SC＞＞L_w，则互感绕组的交、直流分量的关系为(www.xing528.com)

这时，互感绕组的交流分量可以忽略，互感绕组上的电压

所以，互感绕组对线路的影响是可以忽略的，即互感型超导限流器和基本二极管型桥式超导限流器一样，对电路造成的稳态影响很小，线路电流i₀的波形畸变较小。

故障发生之后，超导线圈电感L_SC和互感绕组L_w自动投入来限制故障电流的上升速度，互感绕组L_w一直串入其所在桥臂，限制其电流变化，而超导线圈L_SC则是周期性地投入电路限流。互感型超导限流器的电流随线路电流的极性而发生相应的改变，在故障电流到来时，I_w将大幅度迅速增加，这时，电流i₁和i₂的变化趋势相反，同时互感绕组的极性相反，所以互感绕组的互感有助于限制故障电流。

随着限流过程的进行，作为储能元件的超导电感和互感绕组，其限流能力将逐渐减小。互感绕组的存在，使得超导限流器限流能力的下降速度延缓。为了进一步提高互感型超导限流器的限流能力，对互感型超导限流器的电路原理图（图6.3）进行改进，用可关断晶闸管等可控管T₁和T₄分别代替二极管VD₁和VD₄，如图6.4所示为改进后的电路原理图。在故障发生后，通过控制VT₁、VT₄的导通角，从而控制互感绕组和超导磁体的充电时间，延长超导限流器的限流时间。

图6.4　可控互感型超导限流器的电路原理图

互感型超导限流器为了提高超导线圈的限流能力，在桥路中引入了辅助电感，其主要优点在于能够限制故障电流峰值，并对故障电流的稳态值有一定的限制作用。互感绕组的引入，不但限制了电流的变化速度，降低了多开关管串联使用的难度，而且，在故障发生初期和故障过程中，互感绕组和超导磁体电感相配合，提高了限流器的限流能力。故障过程中，超导电感不失超，有利于实现自动重合闸。

可控互感型超导限流器在桥路中采用开关管，通过控制可以延长超导磁体电感串入线路的时间，从而增大故障电路的阻抗，提高限流器的限流能力。互感绕组可以减小限流器对线路电流的影响，减小稳态和故障态线路电流的波形畸变。互感型超导限流器的主要缺点是结构比较复杂，互感绕组的引入可能造成一定的线路电压降落^[3，6，7]。