[实用新型]基于磁通控制和PWM控制相结合的可控电抗器

说明书

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，必须采用多个晶闸管串联的方式，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。

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26；所述的电抗器本体T1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CT1和一次侧边电压传感器PT1，一次侧边电流传感器CT1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PT1将测量的电抗器本体T1一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T1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IR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T1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T1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。