CN105552891A - 一种磁控变压器用直流控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种磁控变压器专用直流控制装置，包括电流、电压的采用和调理电路、DSP主控单元、驱动电路和可控直流电源电路。该直流控制装置对磁控变压器二次侧电压和电流做闭合处理，电流和电压信号经过采样电路和调理电路后；输入直流控制装置的主控DSP进行数据采样和滤波；对所得数据，DSP进行数据计算、分析，并与控制要求进行比较，从而给出调整控制信号，即PWM脉冲信号；驱动电路收到控制信号后，直接控制IGBT的开通与关断；从而实现直流控制电路的直流电源大小的实时和快速控制。

Description

一种磁控变压器用直流控制装置

技术领域

本发明是一种用于磁控变压器的直流控制装置，属于电力电气设备技术领域。

背景技术

电力系统中在变配电过程要用到大量的变压器设备，调压设备在电力系统中扮演着不可取代的角色。近年来，电网中负载种类变得越来越多和太阳能发电、风能发电等新型绿色分散式电源的接入，这样就在电力系统中，用传统的变压器进行电压控制已经是越来越捉襟见肘了。近几年为了调压又引入了晶闸管调压器(TVR)，静态无功功率发生器(SVG)、静态无功功率补偿器(SVC)等移相设备，因为它们能够迅速并能不间断的控制电压。虽然引入移相设备可迅速和不间断的控制电压，但是这些移相设备具有结构繁杂和控制麻烦、电力电子控制对电网质量污染、花费高等缺点。

磁通控制型变压器的研究是近几年才开始的，利用直流控制电路可使控制磁通在分成两个分路的磁路中形成环流。由于一次主回路线圈和控制线圈共用控制磁路，主回路的磁阻受到控制环流而发生变化。因此，把新磁控技术融合在变压器上面，沿袭了传统的变压器所具有的效果外，还具有可迅速和不间断调节输出电压和改善无功功率的功能。可见，直流控制装置的控制直接影响到磁控变压器的性能。由于磁控变压器的直流控制装置必须根据电网和磁控变压器的工作状态，对磁控变压器进行实时及快速的控制，现有的直流控制装置多不能满足磁控变压器的控制要求。

发明内容

本发明的目的就是为了弥补上述技术缺陷而提出的一种磁控变压器专用直流控制装置，实现对磁控变压器的实时和快速控制。

本发明的磁控变压器用直流控制装置的技术方案如下：

对磁控变压器二次侧电压和电流做闭合处理，电流和电压信号经过采样电路和调理电路后；输入直流控制装置的主控DSP进行数据采样和滤波；对所得数据，DSP进行数据计算、分析，并与控制要求进行比较，从而给出调整控制信号，即PWM脉冲信号；驱动电路收到控制信号后，直接控制IGBT的开通与关断；从而实现直流控制电路的直流电源大小的实时和快速控制。直流控制装置输出的直流电流在变压器一次侧的控制线圈内起作用，影响变压器二次侧的电压，使变压器二次侧的电压值满足控制要求。

所述电流采样应用的是霍尔原理，利用电流互感器进行电流采样，并通过转换电路把电流信号转换成电压信号；电压采样利用电压互感器实现，得到电压信号。

所述调理电路利用比例和差分模拟电路，将采样所得电压信号转换与控制DSP兼容的信号，同时保持原有信号的特征，如频率、相位等。

所述DSP为直流控制装置的主控单元。利用DSP的高性能，实现信号快速和准确的AD采样；基于DSP的数据处理能力，构成整个控制系统的核心，完成采样数据的滤波、计算、分析、比较和算法实现，最终发出调整信号。而且根据二次侧电压的不同控制要求，可以改变DSP的算法，满足控制要求。

所述驱动电路将DSP主控板输出的PWM波脉冲信号进行电压和功率放大，使之能够驱动IGBT。

所述直流控制电路，首先将单相220V交流电经过桥式整流得到不可控直流电，之后经过Buck降压电路，结合IGBT电路的开通与关断控制，实现可控直流电的输出，供给磁控变压器。

本发明所带来的有益效果如下：

为磁控变压器提供了一种专用的直流控制装置，该直流控制装置根据电网质量现状和磁控变压器本身的特性，实时和快速控制磁控变压器的工作状态，从而使用户电压满足控制要求。而且，本发明的直流控制装置只是对磁控变压器进行控制，电力电子控制与电网不直接相关，因此对电网的污染减小。

附图说明

图1为磁控变压器用直流控制装置原理图；

图2控制要求为电压稳定性时的DSP数据处理流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明，但本发明的保护范围不限于下述实施例。

图1为磁控变压器用直流控制装置原理图。首先进行电流和电压采样和调理；所得信号输入直流控制装置的主控DSP进行数据采样和滤波；对所得数据，DSP进行数据计算、分析，并与相应的控制要求进行比较，从而给出调整控制信号，即PWM脉冲信号；驱动电路收到控制信号后，直接控制IGBT的开通与关断；从而实现直流控制电路的直流电源大小的实时和快速控制。直流控制装置输出的直流电流在变压器一次侧的控制线圈内起作用，影响变压器二次侧的电压，使变压器二次侧的电压值满足控制要求。

图2为控制要求为电压稳定性时的DSP数据处理流程图。通过采样电路和调理电路得到0～3VAC信号，DSP的A/D采样，采样频率达到6.4KHZ。然后经过数字滤波，进行数据比较，变压器二次侧220VAC对应调理电路调理后的3VDC,判断所采样的电压是否在要求的范围内，依据判断结果再发出相对应的调整信号，以电压波动范围在±5％来计算，电网电压波动在209V～231V之间；如果电压高于所要求的合理范围就发出降低控制电路直流输出的调整信号(调整输出PWM波的占空比变小)，如果电压低于所要求的范围就发出升高控制电路直流输出的调整信号(调整输出PWM波的占空比变大)，如果电压符合所要求的范围就发出保持控制电路直流输出的调整信号(调整输出PWM波的占空比不变)。

本实施例的磁控变压器用直流控制装置主要包含了硬件和软件两部分。其控制过程可分为以下步骤：

第一步：电流和电压信号采样和调理，主要对实际电压和电流信号进行采用和调理，使其信号能够直接供给DSP主控芯片，进行下一步处理。

第二步：DSP主控对信号进行采用和处理，然后对根据图2的软件算法得到相应的控制信号并输出。

第三部：对DSP输出信号进行放大后驱动IGBT的开关与关断。

第四步：IGBT控制DC-DC的Buck电路，输出可控直流电源，实现对磁控变压器的控制。

本磁控变压器用直流控制装置实现二次侧电能质量的闭环控制，而且直接作用于磁控变压器；可以根据控制要求，改变DSP的控制算法，满足不同的控制要求；直流控制装置的电力电子控制由于不直接作用于电网，直流控制装置的电力电子开关不会对电网造成污染。

Claims (3)

1.一种磁控变压器专用直流控制装置，包括了电压、电流信号采样和调理、DSP主控、驱动、IGBT控制的可控直流电路。其特征在于电流和电压信号经过采样电路和调理电路后；输入直流控制装置的主控DSP进行数据采样和滤波；对所得数据，DSP进行数据计算、分析，并与控制要求进行比较，从而给出调整控制信号，即PWM脉冲信号；驱动电路收到控制信号后，直接控制IGBT的开通与关断；从而实现直流控制电路的直流电源大小的实时和快速控制。

2.根据权利要求1中所述的磁控变压器用直流控制装置，其特征在于直流控制装置作用于磁控变压器，实现对二次侧电压实现闭环控制。

3.根据权利要求1所述的磁控变压器用直流控制装置，其特征在于根据二次侧电压的不同控制要求，可以改变DSP的算法，满足控制要求。