基于磁通控制和PWM控制相结合的可控电抗器制造技术

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。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

Controllable reactor based on combination of flux control and PWM control

A controllable reactor flux control and PWM control technology based on controllable reactor comprises a reactor body with a control winding flux and digital controller, a primary winding reactor for winding, used or incorporated into the string into the circuit, output inductance adjustable value two winding reactor. For the control of winding, iron core and winding are connected through work; the digital flux controller are respectively connected on both sides of the reactor body edge of the reactor is controlled by detecting the voltage and current signals. The system combines the technical advantages of flux control and PWM control of reactor, without affecting its original technical advantages, is a good solution to the technical limitations, in various needs continuous fast and has a very broad application prospects of the field of adjustable reactance.

【技术实现步骤摘要】

本技术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

技术介绍
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。
技术实现思路
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。为实现上述专利技术目的，本技术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。使用本技术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。附图说明图1为本技术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技术的结构和工作过程进行详细描述。如图1所示，为本技术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PT1，一次侧边本文档来自技高网...

【技术保护点】
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（Ｔ１）和数字化磁通控制器（２）构成，电抗器本体（Ｔ１）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（Ｔ１）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（Ｔ１）进行控制。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨智捷，薛爱涛，沈国崇，杨京殿，
申请(专利权)人：新华都特种电气股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：11