帶有可控電感固定電容的鬆耦合變壓器補償系統的製作方法

2023-05-17 20:59:51 2

帶有可控電感固定電容的鬆耦合變壓器補償系統的製作方法
【專利摘要】帶有可控電感固定電容的鬆耦合變壓器補償系統，它涉及一種變壓器補償系統。本實用新型的目的是為了解決現有技術中的鬆耦合變壓器的補償系統對於動態負載補償效果差的問題。本實用新型包括鬆耦合變壓器、靜態補償電路和動態補償電路，靜態補償電路為雙邊補償結構，動態補償電路包括補償電感、第一功率開關管、第二功率開關管、第一反饋驅動塊和第二反饋驅動塊，第一功率開關管的發射極與第二功率開關管的集電極通過導線分別與原線圈的輸入端建立連接，第一功率開關管的集電極和第二功率開關管的發射極分別通過導線與補償電感的一端建立連接。本實用新型使用範圍廣泛，對於高速高頻的鬆耦合旋轉情況也同樣起到準確補償的作用。
【專利說明】帶有可控電感固定電容的鬆耦合變壓器補償系統

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及變壓器補償系統，具體涉及帶有可控電感固定電容的鬆耦合變壓器補償系統，屬於鬆耦合變壓器補償領域。

【背景技術】
[0002]同步電機新方法勵磁系統中所應用的高速、高頻鬆耦合旋轉變壓器，其漏感很大，運行時消耗大量的無功功率，使系統傳輸的無功功率增加。無功功率的增加的同時，會導致系統電流增大和視在功率的增加，從而使得系統的設備容量增加，系統中器件參數和規格的加大，增加系統的尺寸和成本，並且使得電能的傳輸過程中的損耗增加，導致系統效率降低。因此必要的引入補償措施，以提高系統的傳輸能力。而現如今的大量文獻和科研技術表明應用比較廣泛的是靜態補償，和普通變壓器的動態補償。其中靜態補償又包括單邊補償形式和雙邊補償形式。但是靜態補償對恆定負載補償效果較好，對於動態負載補償就不是十分的準確了。


【發明內容】

[0003]本實用新型的目的是為了解決現有技術中的鬆耦合變壓器的補償系統對於動態負載補償效果差的問題。
[0004]本實用新型的技術方案是:本實用新型的帶有可控電感固定電容的鬆耦合變壓器補償系統，包括鬆耦合變壓器、靜態補償電路和動態補償電路，所述靜態補償電路為雙邊補償結構，所述動態補償電路並接在鬆耦合變壓器的原線圈兩端，所述動態補償電路包括補償電感、第一功率開關管、第二功率開關管、第一反饋驅動塊和第二反饋驅動塊，所述第一功率開關管的發射極與第二功率開關管的集電極通過導線分別與原線圈的輸入端建立連接，第一功率開關管的集電極和第二功率開關管的發射極分別通過導線與補償電感的一端建立連接，補償電感的另一端與原線圈輸出端建立連接，所述第一功率開關管的柵極與第一反饋驅動塊的輸出端建立連接，第二功率開關管的柵極與第二反饋驅動塊的輸出端建立連接，所述第一驅動塊和第二驅動塊的輸出端分別通過導線與原線圈的輸入端建立連接。
[0005]所述靜態補償電路包括第一補償電容和第二補償電容，所述第一補償電容並聯接入原線圈的輸入端和輸出端之間，第二補償電容並聯接入副線圈輸入端和輸出端之間，雙邊靜態補償，使補償更加準確。
[0006]所述第一功率開關管的發射極與原線圈的輸入端之間設有第一二極體，所述第一二極體的正極與第一功率開關管的發射極建立連接，第一二極體的負極通過導線與原線圈的輸入端建立連接。所述第二功率開關管的發射極與原線圈之間設有第二二極體，所述第二二極體的負極與第二功率開關管的集電極建立連接，第二二極體的正極通過導線與原線圈的輸入端建立連接，第一二極體和第二二極體起到很好的保護作用，防止工作過程中電流置加，電壓過聞，造成功率開關管的損壞。
[0007]所述第一反饋驅動塊包括電流信號輸入埠、電壓信號輸入埠、電流互感器、調理電路、電壓互感器、過零比較電路、鎖相電路、相位差計算模塊和比較模塊，所述電流互感器的輸入端通過導線與電流信號輸入埠建立連接，電流互感器的輸出端與調理電路建立連接，調理電路的輸出端接入相位差計算模塊的輸入端，所述電壓互感器的輸入端通過導線與電壓信號輸入埠建立連接，電壓互感器的輸出端連接過零比較電路的輸入端，過零比較電路的輸出端與鎖相電路的輸入端建立連接，鎖相電路的輸出端接入相位差計算模塊，相位差計算模塊的輸出端連接比較模塊的輸入端，比較模塊的輸出端與第一功率開關管的柵極建立連接，所述反饋補償塊內的各個電路部件相互配合，可以根據實時數據控制功率開關管，從而能夠更加準確的實現數據的動態控制。
[0008]所述第一反饋驅動塊和第二反饋驅動塊的結構相同。
[0009]本實用新型與現有技術相比具有以下效果:本實用新型可以用於同步電機非接觸式新方法勵磁中勵磁繞組負載系統參數變化的情況，可以維持輸入側的零相角運行條件，保證系統諧振頻率的一致，採用動態和靜態相結合的方式補償，達到良好的適應負載參數變化的情況，本實用新型的補償效果相對單純的靜態補償系統帶來的補償效果更佳準確，同時響應速度較快，使用範圍廣泛，對於高速高頻的鬆耦合旋轉情況也同樣起到準確補償的作用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是本實用新型的整體結構示意圖；
[0011]圖2是反饋驅動塊結構示意圖。
[0012]圖中1、鬆耦合變壓器，2、靜態補償電路，2-1、第一補償電容，2-2、第二補償電容，3、動態補償電路，3-1、補償電感，3-2、第一功率開關管，3-3、第二功率開關管，3-4、第一反饋驅動塊，3-5、第二反饋驅動快，3-6、第一二極體，3-7、第二二極體，4、電流信號輸入埠，5、電壓信號輸入埠，6、電流互感器，7、調理電路，8、電壓互感器，9、過零比較電路，10、鎖相電路，11、相位差計算模塊，12、比較模塊。

【具體實施方式】
[0013]結合【專利附圖】

【附圖說明】本實施方式，本實施方式的帶有可控電感固定電容的鬆耦合變壓器補償系統，包括鬆耦合變壓器1、靜態補償電路2和動態補償電路3，所述靜態補償電路2為雙邊補償結構，所述動態補償電路3並接在鬆耦合變壓器I的原線圈兩端，所述動態補償電路3包括補償電感3-1、第一功率開關管3-2、第二功率開關管3-3、第一反饋驅動塊3-4和第二反饋驅動塊3-5，所述第一功率開關管3-2的發射極與第二功率開關管3-3的集電極通過導線分別與原線圈的輸入端建立連接，第一功率開關管3-2的集電極和第二功率開關管3-3的發射極分別通過導線與補償電感3-1的一端端建立連接，補償電感3-1的另一端端與原線圈輸出端建立連接，所述第一功率開關管3-2的柵極與第一反饋驅動塊3-4的輸出端建立連接，第二功率開關管3-3的柵極與第二反饋驅動塊3-5的輸出端建立連接，所述第一驅動塊3-4和第二驅動塊3-5的輸出端分別通過導線與原線圈的輸入端建立連接。
[0014]所述靜態補償電路2包括第一補償電容2-1和第二補償電容2-2，所述第一補償電容2-1並聯接入原線圈的輸入端和輸出端之間，第二補償電容2-2並聯接入副線圈輸入端和輸出端之間。
[0015]所述第一功率開關管3-2的發射極與原線圈的輸入端之間設有第一二極體3-6，所述第一二極體3-6的正極與第一功率開關管3-2的發射極建立連接，第一二極體3-6的負極通過導線與原線圈的輸入端建立連接。
[0016]所述第二功率開關管3-3的發射極與原線圈之間設有第二二極體3-7，所述第二二極體3-7的負極與第二功率開關管3-3的集電極建立連接，第二二極體3-7的正極通過導線與原線圈的輸入端建立連接。
[0017]所述第一反饋驅動塊3-4包括電流信號輸入埠 4、電壓信號輸入埠 5、電流互感器6、調理電路7、電壓互感器8、過零比較電路9、鎖相電路10、相位差計算模塊11和比較模塊12，所述電流互感器6的輸入端通過導線與電流信號輸入埠 4建立連接，電流互感器6的輸出端與調理電路7建立連接，調理電路7的輸出端接入相位差計算模塊11的輸入端，所述電壓互感器8的輸入端通過導線與電壓信號輸入埠 5建立連接，電壓互感器8的輸出端連接過零比較電路9的輸入端，過零比較電路9的輸出端與鎖相電路10的輸入端建立連接，鎖相電路10的輸出端接入相位差計算模塊11，相位差計算模塊11的輸出端連接比較模塊12的輸入端，比較模塊12的輸出端與第一功率開關管3-2的柵極建立連接。
[0018]所述第一反饋驅動塊3-4和第二反饋驅動塊3-5的結構相同。
[0019]所述第一功率開關管3-2和第二功率開關管3-3均為絕緣柵雙極型電晶體。
[0020]本實用新型通過電壓互感器8和電流互感器6檢測電壓Uv和電流Jp的相位差來進行反饋調節，產生SPWM信號來控制第一功率開關管3-2和第二功率開關管3-3的導通。由於要求零相角的控制，因此諧振部分的電壓和電流通過負反饋來達到。適當選取補償電感3-1、第一補償電容2-1和第二補償電容2-2，通過控制SPWM獲得系統的零相角運行條件。
[0021]所述鬆耦合變壓器I的原線圈接入逆變器，副線圈接入可變負載，所述電流互感器6採集電流信號，同時轉換為電壓信號，通過調理電路7使得電壓等級滿足電壓互感器8信號的要求，進入相位差計算環節。同時通過電壓互感器8採集電壓信號，通過過零比較電路9之後確定的相位與電流信號轉換來的電壓信號進行相位差計算。通過改相位差的數值的得出，並和標準驅動信號相比較得到新的驅動信號來控制功率開關管的導通情況，來滿足諧振條件。
【權利要求】
1.帶有可控電感固定電容的鬆耦合變壓器補償系統，包括鬆耦合變壓器(I)、靜態補償電路(2)和動態補償電路(3)，所述靜態補償電路(2)為雙邊補償結構，其特徵在於:所述動態補償電路(3)並接在鬆耦合變壓器(I)的原線圈兩端，所述動態補償電路(3)包括補償電感(3-1)、第一功率開關管(3-2)、第二功率開關管(3-3)、第一反饋驅動塊(3-4)和第二反饋驅動塊(3-5 )，所述第一功率開關管(3-2 )的發射極與第二功率開關管(3-3 )的集電極通過導線分別與原線圈的輸入端建立連接，第一功率開關管(3-2)的集電極和第二功率開關管(3-3)的發射極分別通過導線與補償電感(3-1)的一端建立連接，補償電感(3-1)的輸出端與原線圈另一端建立連接，所述第一功率開關管(3-2)的柵極與第一反饋驅動塊(3-4)的輸出端建立連接，第二功率開關管(3-3)的柵極與第二反饋驅動塊(3-5)的輸出端建立連接，所述第一反饋驅動塊(3-4)和第二反饋驅動塊(3-5)的輸出端分別通過導線與原線圈的輸入端建立連接。
2.根據權利要求1所述帶有可控電感固定電容的鬆耦合變壓器補償系統，其特徵在於:所述靜態補償電路(2)包括第一補償電容(2-1)和第二補償電容(2-2)，所述第一補償電容(2-1)並聯接入原線圈的輸入端和輸出端之間，第二補償電容(2-2)並聯接入副線圈輸入端和輸出端之間。
3.根據權利要求2所述帶有可控電感固定電容的鬆耦合變壓器補償系統，其特徵在於:所述第一功率開關管(3-2)的發射極與原線圈的輸入端之間設有第一二極體(3-6)，所述第一二極體(3-6 )的正極與第一功率開關管(3-2 )的發射極建立連接，第一二極體(3-6 )的負極通過導線與原線圈的輸入端建立連接，所述第二功率開關管(3-3)的發射極與原線圈之間設有第二二極體(3-7)，所述第二二極體(3-7)的負極與第二功率開關管(3-3)的集電極建立連接，第二二極體(3-7)的正極通過導線與原線圈的輸入端建立連接。
4.根據權利要求3所述帶有可控電感固定電容的鬆耦合變壓器補償系統，其特徵在於:所述第一反饋驅動塊(3-4)包括電流信號輸入埠(4)、電壓信號輸入埠(5)、電流互感器(6)、調理電路(7)、電壓互感器(8)、過零比較電路(9)、鎖相電路(10)、相位差計算模塊(11)和比較模塊(12)，所述電流互感器(6)的輸入端通過導線與電流信號輸入埠(4)建立連接，電流互感器(6)的輸出端與調理電路(7)建立連接，調理電路(7)的輸出端接入相位差計算模塊(11)的輸入端，所述電壓互感器(8)的輸入端通過導線與電壓信號輸入埠( 5 )建立連接，電壓互感器(8 )的輸出端連接過零比較電路(9 )的輸入端，過零比較電路(9)的輸出端與鎖相電路(10)的輸入端建立連接，鎖相電路(10)的輸出端接入相位差計算模塊(11 )，相位差計算模塊(11)的輸出端連接比較模塊(12 )的輸入端，比較模塊(12 )的輸出端與第一功率開關管(3-2)的柵極建立連接。
5.根據權利要求4所述帶有可控電感固定電容的鬆耦合變壓器補償系統，其特徵在於:所述第一反饋驅動塊(3-4)和第二反饋驅動塊(3-5)的結構相同。
【文檔編號】H02M1/42GK204103758SQ201420688800
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年11月18日 優先權日:2014年11月18日
【發明者】王旭東, 於勇, 劉金鳳, 閆美存 申請人:哈爾濱理工大學