专利名称：基于磁通控制和pwm控制相结合的可控电抗器的利记博彩app
技术领域：
本实用新型涉及一种可控电抗器，具体是指一种基于磁通控制技术和电力电子控 制技术的可控电抗器，属于电学领域中电磁和电力电子技术领域。
背景技术：
现有的可控电抗器产品，按调节方式来划分，大致可分为以下几大类传统机械式可调电抗器，主要包括调匝式和调气隙式。其中，调匝式采用调节电抗 器抽头方案，成本很低，调节方便，但电感量无法连续调节；调气隙方案采用电动装置调铁 芯气隙，电感量可以连续调节，结构也简单，但是需要较为精密的机械传动装置，响应慢，噪 声也很大。晶闸管控制电抗器TCR，采用线性电抗器与反并联晶闸管串联的接线方式，通过控 制晶闸管的触发角就可以控制电抗器的等效电抗值。TCR控制灵活，响应速度快。缺点是 在调节时会产生大量的谐波，在高压大容量场合，必须采用多个晶间管串联的方式，造价高 昂。由于TCR的造价和无法避免的谐波问题，使其在高压和超高压电网中的应用受到了限 制。磁控电抗器MCR，主要包括直流磁控式和交流磁控式两类。目前应用较多的是直 流磁控式，如直流助磁式、磁阀式等。此类控制方式通过调节直流激磁电流的大小改变交流 等值磁导，从而实现电感连续可调，其响应速度快。但长期正常运行时，铁芯处于磁饱和状 态、损耗大、噪声大，谐波较大，而且要通过磁饱和使电抗器励磁阻抗变得很小是很难的。交 流磁控式除了具有直流磁控式优点外，还因为磁通不饱和的特点，能有效克服温升和噪音 问题，并且调节范围很宽。但现有交流磁控电抗器还存在一些问题，其大多采用双向晶闸管 实现阻抗调节，通过相控调节可实现连续调节电感值，但谐波严重，采用分级短路调阻抗形 式，虽然解决了谐波问题，却不能平滑调节。PWM控制电抗器。基于高频PWM控制技术，具有响应速度快、谐波含量低、电抗量可 平滑调节的优点。但由于电力电子器件的耐压条件约束，使PWM控制电抗器的应用领域里 受到了相当大的限制。
发明内容为了克服现有PWM控制电抗器的电力电子器件的耐压条件差的缺点。本案采用 交流磁控式和PWM控制相结合的技术路线。基于全控型电力电子器件IGBT构建功率变化 单元，采用脉宽调制技术，磁通调节在电抗器的二次侧实施，这样即保留了交流磁控技术和 PWM技术的优点，又很好的解决了器件耐压、谐波以及平滑调节等问题。为实现上述发明目的，本实用新型采用的技术方案如下一种基于磁通控制和PWM控制技术的可控电抗器，所述的可控电抗器包括带控制 绕组的电抗器本体Tl和数字化磁通控制器2构成，电抗器本体Tl的一次侧绕组为工作绕 组，用来串入或并入工作电路，输出可调控的电感值，电抗器本体Tl的二次侧绕组为控制绕组，通过铁芯与工作绕组相连；所述的数字化磁通控制器2分别连接在电抗器本体Tl的 两侧边，通过检测电流、电压信号对电抗器本体Tl进行控制。所述的基于磁通控制和PWM控制技术的可控电抗器，所述的数字化磁通控制器2 包括IR整流单元21、PFC功率因数校正单元22、基于IGBT的逆变主回路单元23、逆变单 元驱动单元25、一次侧边电流传感器CT1、二次侧边电流传感器CT2、一次侧边电压传感器 PT1、基于DSP的数字处理控制单元沈；所述的电抗器本体Tl的一次侧边回路接AC输入电 流，在回路中设置一次侧边电流传感器CTl和一次侧边电压传感器PT1，一次侧边电流传感 器CTl将测量的电抗器本体Tl 一次侧边线圈端电流值输出给基于DSP的数字处理控制单 元沈，一次侧边电压传感器PTl将测量的电抗器本体Tl 一次侧边线圈端电压值输出给基于 DSP的数字处理控制单元沈；所述的基于DSP的数字处理控制单元沈经过计算处理后，将 电信号发送给逆变单元驱动单元25，通过逆变单元驱动单元25将电信号发送给基于IGBT 的逆变主回路单元23，从而控制逆变电源；所述的电抗器本体Tl的二次侧边回路接ABC三 项交流输入电流，在二次侧边输入电流端依次连接顶整流单元21和PFC功率因数校正单 元22，将交流电逆变为主回路供电的直流电源，为基于IGBT的逆变主回路单元23提供工作 电源，所述的基于IGBT的逆变主回路单元23与二次线圈形成二次侧边控制回路，回路中连 接二次侧边电流传感器CT2，所述的二次侧边电流传感器CT2将测量的电抗器本体Tl的二 次侧边的电流值输出给基于DSP的数字处理控制单元沈，其输出信号经基于DSP的数字处 理控制单元沈处理后，作为电抗器本体Tl的二次侧回路电流的测量值；所述的基于磁通控 制和PWM控制技术的可控电抗器，所述的PFC功率因数校正单元22通过电容的滤波与基于 IGBT的逆变主回路单元23相连，保证系统输入功率因数接近于1。所述的基于磁通控制和PWM控制技术的可控电抗器，所述的带控制绕组的电抗器 本体Tl采用带气隙的单相变压器。所述的基于磁通控制和PWM控制技术的可控电抗器，所述的基于IGBT的逆变主回 路单元23的输出端与电抗器本体Tl的二次侧边之间连接一 Ld逆变输出滤波电感单元M， 所述的Ld逆变输出滤波电感单元M滤除二次绕组电流中的高次谐波成分，避免通过电抗 器本体Tl将谐波电流耦合到电网中。使用本实用新型的有益效果在于以先进的且具有广阔发展前景的交流磁通控制 技术和PWM控制技术为基础，结合现代电力电子变流新技术实现新型的高性能可控电抗器 技术方案，符合技术发展方向，确保了技术的先进性，未来的改进空间巨大；以IGBT为功率 单元，设计执行机构，可确保控制高效；运用PWM技术使控制回路几乎不产生谐波，进一步 提升了产品性能；运用DSP构成控制系统核心，可实现快速、高性能的数字控制，并可实现 完善的保护功能，使产品能够广泛应用到各种自动化控制系统中；电流内环与电感外环的 协调控制，保证了系统的快速性和稳定性；独有的软件相位跟踪技术，确保了相位跟踪精 度，使电抗调节范围宽广，同时保证了系统的稳定性。
图1为本实用新型的电路原理结构示意图Tl带气隙的单相变压器2数字化磁通控制器[0017]21顶整流单元22 PFC功率因数校正单元23基于IGBT的逆变主回路单元24 Ld逆变输出滤波电感单元25逆变单元驱动电路单元26基于DSP数字处理及控制单元PTl 一次侧边电压传感器CTl 一次侧边电流传感器CT2 二次侧边电流传感器。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的结构和工作过程进行详细描述。如图1所示，为本实用新型电路原理结构示意图，一种基于磁通控制和PWM控制技 术的可控电抗器，所述的可控电抗器包括带控制绕组的电抗器本体Tl和数字化磁通控制 器2构成，电抗器本体Tl的一次侧绕组为工作绕组，用来串入或并入工作电路，输出可调控 的电感值，电抗器本体Tl的二次侧绕组为控制绕组，通过铁芯与工作绕组相连；所述的数 字化磁通控制器2分别连接在电抗器本体Tl的两侧边，通过检测电流、电压信号对电抗器 本体Tl进行控制。所述的数字化磁通控制器2包括JR整流单元21、PFC功率因数校正单 元22、基于IGBT的逆变主回路单元23、逆变单元驱动单元25、一次侧边电流传感器CT1、二 次侧边电流传感器CT2、一次侧边电压传感器PT1、基于DSP的数字处理控制单元沈；所述 的电抗器本体Tl的一次侧边回路接AC输入电流，在回路中设置一次侧边电流传感器CTl 和一次侧边电压传感器PT1，一次侧边电流传感器CTl将测量的电抗器本体Tl 一次侧边线 圈端电流值输出给基于DSP的数字处理控制单元沈，一次侧边电压传感器PTl将测量的电 抗器本体Tl 一次侧边线圈端电压值输出给基于DSP的数字处理控制单元沈；所述的基于 DSP的数字处理控制单元沈经过计算处理后，将电信号发送给逆变单元驱动单元25，通过 逆变单元驱动单元25将电信号发送给基于IGBT的逆变主回路单元23，从而控制逆变电源； 所述的电抗器本体Tl的二次侧边回路接ABC三项交流输入电流，在二次侧边输入电流端依 次连接顶整流单元21和PFC功率因数校正单元22，将交流电逆变为主回路供电的直流电 源，为基于IGBT的逆变主回路单元23提供工作电源，所述的基于IGBT的逆变主回路单元 23与二次线圈形成二次侧边控制回路，回路中连接二次侧边电流传感器CT2，所述的二次 侧边电流传感器CT2将测量的电抗器本体Tl的二次侧边的电流值输出给基于DSP的数字 处理控制单元沈，其输出信号经基于DSP的数字处理控制单元沈处理后，作为电抗器本体 Tl的二次侧回路电流的测量值；所述的基于磁通控制和PWM控制技术的可控电抗器，所述 的PFC功率因数校正单元22通过电容的滤波与基于IGBT的逆变主回路单元23相连，保证 系统输入功率因数接近于1。所述的带控制绕组的电抗器本体Tl采用带气隙的单相变压 器。述的基于IGBT的逆变主回路单元23的输出端与电抗器本体Tl的二次侧边之间连接 一 Ld逆变输出滤波电感单元M，所述的Ld逆变输出滤波电感单元M滤除二次绕组电流中 的高次谐波成分，避免通过电抗器本体Tl将谐波电流耦合到电网中。系统工作时，通过整流单元顶和功率因数校正单元PFC产生为主回路供电的直流电源，并保证系统输入功率因数接近于1。电流传感器CTl和电压传感器PTl分别用来测量单项变压器Tl的一次侧的电流 和线圈端电压，其输出信号被送到数字处理及控制单元DSP，经过处理和计算，可得到单项 变压器Tl的一次侧电感值，作为输出电感的测量值。电流传感器CT2用来测量单项变压器Tl的二次侧电流，其输出信号经数字处理及 控制单元DSP处理，作为单项变压器Tl的二次侧回路电流的测量值。以一次侧输出电感作为外环，二次侧回路电流作为内环，进行软件的双闭环数字 PI控制。内环PI输出通过计算转换为PWM控制指令，经由DSP的PWM发生单元输出PWM信 号，经由驱动单元进行功率放大，作为逆变单元IGBT的控制信号，逆变单元将PFC单元输出 的直流电源变换成交流电压，经由输出滤波电感供给Tl的二次侧绕组。在绕组中产生交流 励磁电流，用来调控Tl的主磁通，从而调控Tl的一次侧绕组电感。输出滤波电感的作用是滤除二次绕组电流中的高次谐波成分，避免通过Tl将谐 波电流耦合到电网中。此间特别说明的是，PFC功率因数校正单元22、逆变单元驱动单元25和基于DSP 的数字处理控制单元沈，均采用现有技术的电路，为本领域技术人员所公知的常识，所以，
这里就不再一一重复说明。以上说明对本实用新型而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员 理解，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可做出许多修改、变化或等效，但 都将落入本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种基于磁通控制和PWM控制技术的可控电抗器，其特征在于所述的可控电抗器 包括带控制绕组的电抗器本体(Tl)和数字化磁通控制器(2)构成，电抗器本体(Tl)的一次 侧绕组为工作绕组，用来串入或并入工作电路，输出可调控的电感值，电抗器本体(Tl)的二 次侧绕组为控制绕组，通过铁芯与工作绕组相连；所述的数字化磁通控制器(2)分别连接 在电抗器本体(T1)的两侧边，通过检测电流、电压信号对电抗器本体(Tl)进行控制。
2.根据权利要求1所述的基于磁通控制和PWM控制技术的可控电抗器，其特征在于 所述的数字化磁通控制器(2)包括顶整流单元(21)、PFC功率因数校正单元(22)、基于 IGBT的逆变主回路单元(23)、逆变单元驱动单元(25)、一次侧边电流传感器(CT1)、二次侧 边电流传感器(CT2)、一次侧边电压传感器(PT1)、基于DSP的数字处理控制单元(26)；所述的电抗器本体(Tl)的一次侧边回路接AC输入电流，在回路中设置一次侧边电流 传感器(CTl)和一次侧边电压传感器(PT1)，一次侧边电流传感器(CTl)将测量的电抗器本 体(T1)一次侧边线圈端电流值输出给基于DSP的数字处理控制单元(26 )，一次侧边电压传 感器(PTl)将测量的电抗器本体(Tl)一次侧边线圈端电压值输出给基于DSP的数字处理控 制单元(26 )；所述的基于DSP的数字处理控制单元(26 )经过计算处理后，将电信号发送给 逆变单元驱动单元(25)，通过逆变单元驱动单元(25)将电信号发送给基于IGBT的逆变主 回路单元(23)，从而控制逆变电源；所述的电抗器本体(Tl)的二次侧边回路接ABC三项交流输入电流，在二次侧边输入 电流端依次连接顶整流单元(21)和PFC功率因数校正单元(22)，将交流电逆变为主回路 供电的直流电源，为基于IGBT的逆变主回路单元(23)提供工作电源，所述的基于IGBT的 逆变主回路单元(23)与二次线圈形成二次侧边控制回路，回路中连接二次侧边电流传感 器(CT2)，所述的二次侧边电流传感器(CT2)将测量的电抗器本体(Tl)的二次侧边的电流 值输出给基于DSP的数字处理控制单元(26)，其输出信号经基于DSP的数字处理控制单元 (26)处理后，作为电抗器本体(Tl)的二次侧回路电流的测量值。
3.根据权利要求2所述的基于磁通控制和PWM控制技术的可控电抗器，其特征在于所述 的PFC功率因数校正单元(22)通过电容的滤波与基于IGBT的逆变主回路单元(23)相连， 保证系统输入功率因数接近于1。
4.根据权利要求1所述的基于磁通控制和PWM控制技术的可控电抗器，其特征在于所述 的带控制绕组的电抗器本体(T1)采用带气隙的单相变压器。
5.根据权利要求1所述的基于磁通控制和PWM控制技术的可控电抗器，其特征在于所述 的基于IGBT的逆变主回路单元(23)的输出端与电抗器本体(Tl)的二次侧边之间连接一 Ld逆变输出滤波电感单元(24)，所述的Ld逆变输出滤波电感单元(24)滤除二次绕组电流 中的高次谐波成分，避免通过电抗器本体(Tl)将谐波电流耦合到电网中。
专利摘要一种基于磁通控制和PWM控制技术的可控电抗器，所述的可控电抗器包括带控制绕组的电抗器本体和数字化磁通控制器构成，电抗器本体的一次侧绕组为工作绕组，用来串入或并入工作电路，输出可调控的电感值，电抗器本体的二次侧绕组为控制绕组，通过铁芯与工作绕组相连；所述的数字化磁通控制器分别连接在电抗器本体的两侧边，通过检测电流、电压信号对电抗器本体进行控制。系统结合了磁通控制和PWM控制电抗器的技术优势，在不影响其原有技术优势的前提下，很好解决了其技术局限，在各种需要连续快速可调电抗的领域具有非常广阔的应用前景。
文档编号H02P13/00GK201937535SQ20112004419
公开日2011年8月17日 申请日期2011年2月22日 优先权日2011年2月22日
发明者杨京殿, 杨智捷, 沈国崇, 薛爱涛 申请人:新华都特种电气股份有限公司