专利名称：阻抗可变的电抗器的制作方法
技术领域：
本发明涉及电力设备上使用的电抗器，特别是可变电抗器。
技术背景目前，可变电抗器已在很多领域广泛使用，如中国专利公告号CN2636498Y公开的"磁饱 和式电动机调压起动器"，该电动机调压起动器包括可变电抗器，可变电抗器包括主绕组、接 触器，主绕组的两端分别与接触器的两个脚连接，主绕组串联在电源和电机之间。可变电抗 器的接触器由具有定时器和启动指示器的控制器控制。该电动机调压起动器中的可变电抗器， 控制器通过接触器控制可变电抗器，接触器只能分级调控，控制方式只能采用定时控制，控 制器的结构复杂，控制方式简单，无法实现智能化控制。为克服上述缺陷，CN1901107A公开了 "一种可变电抗器"，该可变电抗器包括主绕组、控 制绕组、功率变换电路；控制绕组的两端与功率变换电路连接。功率变换电路包括晶闸管电 路、触发单元，控制绕组的两端与晶闸管电路的电流输出端连接，触发单元包括用于接收控 制器控制信号的给定电流输入端；触发单元的触发输出端与晶闸管电路的触发输入端连接。CN1901107A公开的"一种可变电抗器"，其功率变换电路采用晶闸管电路，虽然控制容易， 能无级调控，可智能化控制，但移相调节产生的谐波成分大，造成电抗器产生谐波过大，影 响电网的稳定。 发明内容本发明所要解决的技术问题是提供一种阻抗可变的电抗器，该电抗器产生的谐波小。 本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是阻抗可变的电抗器，它包括主绕组、控制绕组、功率变换电路；控制绕组两端与功率变 换电路连接，功率变换电路由控制器控制；功率变换电路包括两个绝缘门极双极型晶体管(IGBT)，两绝缘门极双极型晶体管反向串 联在控制绕组两端，各绝缘门极双极型晶体管两端分别并联一个与绝缘门极双极型晶体管反 向的二极管；两绝缘门极双极型晶体管的控制端分别与控制器连接，功率变换电路接收控制器的控制 信号为脉宽调制(PWM)信号。本发明阻抗可变的电抗器，其功率变换器是由两个绝缘门极双极型晶体管(IGBT)组成， 产生的高频谐波极易滤去，因此电抗器产生谐波小，使电网的谐波大大减小。
图1是本发明阻抗可变的电抗器实施例的电路原理图 图2是使用本发明阻抗可变的电抗器实施例的单相拓扑结构图 图3是使用本发明阻抗可变的电抗器实施例的三相拓扑结构图 图4是本发明阻抗可变的电抗器实施例二次侧输出电压波形示意图 图5是D=0时一次侧(左上)和二次侧(左下)输入输出电流仿真波形和二次侧电压仿 真波形(右)。图6是D=l时一次侧(左上)和二次侧(左下)输入输出电流仿真波形和二次侧电压仿 真波形(右)。图7是D在0和1之间(D=0. 6)时一次侧(左上)和二次侧(左下)输入输出电流仿真 波形和二次侧电压仿真波形(右)。图8是不同D时阻抗可变的电抗器一次侧工作电流各次谐波分布图 图9为控制器的电路原理中l一主绕组、2—控制器、3 —负载、4—控制绕组、5—功率变换电路。
具体实施方式
如图l所示的本发明阻抗可变的电抗器实施例，它包括主绕组l、控制绕组4、功率变换 电路5;控制绕组4两端与功率变换电路5连接，功率变换电路5由控制器2控制。如图2所示，它为使用在单相拓扑结构中的本发明阻抗可变的电抗器，主绕组1与负载3串联后并联在单相电源上。功率变换电路包括两个IGBT,两IGBT反向串联在控制绕组4两端，各IGBT两端分别并联一个与IGBT反向的二极管。IGBT的控制端分别与控制器2连接，功率变换电路5接收控制器的控制信号为PWM信号。 如图2所示，当主绕组l输入电压时，其控制绕组4的电压设为Un (其最大值为Unm)，若IGBT采用P丽控制(PWM波均为A)，则控制绕组4电压变为U2，其波形如图4所示设f为开关函数，并定义为f = <fi IGBT1正向导通或IGBT2反向导通 —1G IGBT1正向截止或IGBT2反向截止将f用傅立叶级数展开得<formula>formula see original document page 5</formula>则控制绕组4电压 将(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诚外，还包含其它谐波，由于采用IGBT管(k 值较大)，电路中产生的谐波次数较高，通过控制绕组4电感和二次回路电容抑制谐波，高次谐波被抑制，U2中只须考虑基波，即<formula>formula see original document page 5</formula>则二次侧电流<formula>formula see original document page 5</formula>式中Z2为二次绕组基波阻抗值伊，为基波阻抗角。设主绕组1和控制绕组4的匝数比为K,则 根据电磁转换原理有一次绕组电流 <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>则主绕组1的阻抗的模(当D不等于0时)由(7)式可知，改变占空比D即可改变主绕组1的阻抗即可变电抗的阻抗。当D增大时， 可变电抗的阻抗的模减小；当D减小时，可变电抗的阻抗的模增大。可变电抗的阻抗是无极 可调的。对本阻抗可变的电抗器进行仿真，得到图5—图8，表明当D改变时可变电抗器的二次侧 的电压、电流改变，且一次侧电流谐波很小。控制器为PWM发生器，其电路原理图如图9所示，它为控制一个IGBT的PWM发生器，它 的输出端与一个IGBT的控制端G极、C极连接。如图3所示，使用在三相拓扑结构中的本发明阻抗可变的电抗器为三个，其中三个主 绕组1分别与负载3串联后并联在三相电源上。各电抗器中的控制绕组4、功率变换电路5 相互并联。
权利要求
1、阻抗可变的电抗器，它包括主绕组(1)、控制绕组(4)、功率变换电路(5)；控制绕组(4)两端与功率变换电路(5)连接，功率变换电路(5)由控制器控制；其特征在于功率变换电路包括两个绝缘门极双极型晶体管，两绝缘门极双极型晶体管反向串联在控制绕组(4)两端，各绝缘门极双极型晶体管两端分别并联一个与绝缘门极双极型晶体管反向的二极管；两绝缘门极双极型晶体管的控制端分别与控制器连接，功率变换电路(5)接收控制器的控制信号为脉宽调制信号。
全文摘要
本发明涉及阻抗可变的电抗器，它包括主绕组(1)、控制绕组(4)、功率变换电路(5)；功率变换电路包括两个绝缘门极双极型晶体管，两绝缘门极双极型晶体管反向串联在控制绕组(4)两端，各绝缘门极双极型晶体管两端分别并联一个与绝缘门极双极型晶体管反向的二极管；两绝缘门极双极型晶体管的控制端分别与控制器连接，功率变换电路(5)接收控制器的控制信号为脉宽调制信号。本发明阻抗可变的电抗器，其功率变换器是由两个绝缘门极双极型晶体管(IGBT)组成，产生的高频谐波极易滤去，因此电抗器产生谐波小，使电网的谐波大大减小。
文档编号H02M1/12GK101256879SQ200710169070
公开日2008年9月3日 申请日期2007年12月27日 优先权日2007年12月27日
发明者馗 向, 夏泽中, 纯 肖, 肖义平, 胡红明, 亮 袁, 袁佑新, 许湘莲, 静 陈 申请人:武汉理工大学