專利名稱：阻抗可變的電抗器的制作方法
技術領域：
本發明涉及電力設備上使用的電抗器，特別是可變電抗器。
技術背景目前，可變電抗器已在很多領域廣泛使用，如中國專利公告號CN2636498Y公開的"磁飽 和式電動機調壓起動器"，該電動機調壓起動器包括可變電抗器，可變電抗器包括主繞組、接 觸器，主繞組的兩端分別與接觸器的兩個腳連接，主繞組串聯在電源和電機之間。可變電抗 器的接觸器由具有定時器和啟動指示器的控制器控制。該電動機調壓起動器中的可變電抗器， 控制器通過接觸器控制可變電抗器，接觸器只能分級調控，控制方式只能采用定時控制，控 制器的結構復雜，控制方式簡單，無法實現智能化控制。為克服上述缺陷，CN1901107A公開了 "一種可變電抗器"，該可變電抗器包括主繞組、控 制繞組、功率變換電路；控制繞組的兩端與功率變換電路連接。功率變換電路包括晶閘管電 路、觸發單元，控制繞組的兩端與晶閘管電路的電流輸出端連接，觸發單元包括用于接收控 制器控制信號的給定電流輸入端；觸發單元的觸發輸出端與晶閘管電路的觸發輸入端連接。CN1901107A公開的"一種可變電抗器"，其功率變換電路采用晶閘管電路，雖然控制容易， 能無級調控，可智能化控制，但移相調節產生的諧波成分大，造成電抗器產生諧波過大，影 響電網的穩定。 發明內容本發明所要解決的技術問題是提供一種阻抗可變的電抗器，該電抗器產生的諧波小。 本發明解決上述技術問題所采用的技術方案是阻抗可變的電抗器，它包括主繞組、控制繞組、功率變換電路；控制繞組兩端與功率變 換電路連接，功率變換電路由控制器控制；功率變換電路包括兩個絕緣門極雙極型晶體管(IGBT)，兩絕緣門極雙極型晶體管反向串 聯在控制繞組兩端，各絕緣門極雙極型晶體管兩端分別并聯一個與絕緣門極雙極型晶體管反 向的二極管；兩絕緣門極雙極型晶體管的控制端分別與控制器連接，功率變換電路接收控制器的控制 信號為脈寬調制(PWM)信號。本發明阻抗可變的電抗器，其功率變換器是由兩個絕緣門極雙極型晶體管(IGBT)組成， 產生的高頻諧波極易濾去，因此電抗器產生諧波小，使電網的諧波大大減小。
圖1是本發明阻抗可變的電抗器實施例的電路原理圖 圖2是使用本發明阻抗可變的電抗器實施例的單相拓撲結構圖 圖3是使用本發明阻抗可變的電抗器實施例的三相拓撲結構圖 圖4是本發明阻抗可變的電抗器實施例二次側輸出電壓波形示意圖 圖5是D=0時一次側(左上)和二次側(左下)輸入輸出電流仿真波形和二次側電壓仿 真波形(右)。圖6是D=l時一次側(左上)和二次側(左下)輸入輸出電流仿真波形和二次側電壓仿 真波形(右)。圖7是D在0和1之間(D=0. 6)時一次側(左上)和二次側(左下)輸入輸出電流仿真 波形和二次側電壓仿真波形(右)。圖8是不同D時阻抗可變的電抗器一次側工作電流各次諧波分布圖 圖9為控制器的電路原理中l一主繞組、2—控制器、3 —負載、4—控制繞組、5—功率變換電路。
具體實施方式
如圖l所示的本發明阻抗可變的電抗器實施例，它包括主繞組l、控制繞組4、功率變換 電路5;控制繞組4兩端與功率變換電路5連接，功率變換電路5由控制器2控制。如圖2所示，它為使用在單相拓撲結構中的本發明阻抗可變的電抗器，主繞組1與負載3串聯后并聯在單相電源上。功率變換電路包括兩個IGBT,兩IGBT反向串聯在控制繞組4兩端，各IGBT兩端分別并聯一個與IGBT反向的二極管。IGBT的控制端分別與控制器2連接，功率變換電路5接收控制器的控制信號為PWM信號。 如圖2所示，當主繞組l輸入電壓時，其控制繞組4的電壓設為Un (其最大值為Unm)，若IGBT采用P麗控制(PWM波均為A)，則控制繞組4電壓變為U2，其波形如圖4所示設f為開關函數，并定義為f = <fi IGBT1正向導通或IGBT2反向導通 —1G IGBT1正向截止或IGBT2反向截止將f用傅立葉級數展開得<formula>formula see original document page 5</formula>則控制繞組4電壓 將(1)式代入(2)式得(<formula>formula see original document page 5</formula>由(3)式可知，[/2中除包含基波V崖sin誠外，還包含其它諧波，由于采用IGBT管(k 值較大)，電路中產生的諧波次數較高，通過控制繞組4電感和二次回路電容抑制諧波，高次諧波被抑制，U2中只須考慮基波，即<formula>formula see original document page 5</formula>則二次側電流<formula>formula see original document page 5</formula>式中Z2為二次繞組基波阻抗值伊，為基波阻抗角。設主繞組1和控制繞組4的匝數比為K,則 根據電磁轉換原理有一次繞組電流 <formula>formula see original document page 5</formula>(4)由(4)式和(5)式可得<formula>formula see original document page 5</formula>則主繞組1的阻抗的模(當D不等于0時)由(7)式可知，改變占空比D即可改變主繞組1的阻抗即可變電抗的阻抗。當D增大時， 可變電抗的阻抗的模減小；當D減小時，可變電抗的阻抗的模增大。可變電抗的阻抗是無極 可調的。對本阻抗可變的電抗器進行仿真，得到圖5—圖8，表明當D改變時可變電抗器的二次側 的電壓、電流改變，且一次側電流諧波很小。控制器為PWM發生器，其電路原理圖如圖9所示，它為控制一個IGBT的PWM發生器，它 的輸出端與一個IGBT的控制端G極、C極連接。如圖3所示，使用在三相拓撲結構中的本發明阻抗可變的電抗器為三個，其中三個主 繞組1分別與負載3串聯后并聯在三相電源上。各電抗器中的控制繞組4、功率變換電路5 相互并聯。
權利要求
1、阻抗可變的電抗器，它包括主繞組(1)、控制繞組(4)、功率變換電路(5)；控制繞組(4)兩端與功率變換電路(5)連接，功率變換電路(5)由控制器控制；其特征在于功率變換電路包括兩個絕緣門極雙極型晶體管，兩絕緣門極雙極型晶體管反向串聯在控制繞組(4)兩端，各絕緣門極雙極型晶體管兩端分別并聯一個與絕緣門極雙極型晶體管反向的二極管；兩絕緣門極雙極型晶體管的控制端分別與控制器連接，功率變換電路(5)接收控制器的控制信號為脈寬調制信號。
全文摘要
本發明涉及阻抗可變的電抗器，它包括主繞組(1)、控制繞組(4)、功率變換電路(5)；功率變換電路包括兩個絕緣門極雙極型晶體管，兩絕緣門極雙極型晶體管反向串聯在控制繞組(4)兩端，各絕緣門極雙極型晶體管兩端分別并聯一個與絕緣門極雙極型晶體管反向的二極管；兩絕緣門極雙極型晶體管的控制端分別與控制器連接，功率變換電路(5)接收控制器的控制信號為脈寬調制信號。本發明阻抗可變的電抗器，其功率變換器是由兩個絕緣門極雙極型晶體管(IGBT)組成，產生的高頻諧波極易濾去，因此電抗器產生諧波小，使電網的諧波大大減小。
文檔編號H02M1/12GK101256879SQ200710169070
公開日2008年9月3日 申請日期2007年12月27日 優先權日2007年12月27日
發明者馗 向, 夏澤中, 純 肖, 肖義平, 胡紅明, 亮 袁, 袁佑新, 許湘蓮, 靜 陳 申請人:武漢理工大學