本發(fā)明涉及一種程控試驗(yàn)電源裝置，特別涉及一種多功能線圈類設(shè)備綜合參數(shù)測試裝置的程控試驗(yàn)電源裝置及應(yīng)用方法。

背景技術(shù)：

線圈類設(shè)備(如各類變壓器、互感器等)在電力系統(tǒng)的各類設(shè)備中占有極其重要的地位，而其電氣試驗(yàn)項(xiàng)目較其他設(shè)備而言項(xiàng)目往往更多且更復(fù)雜。目前市場上針對(duì)線圈類設(shè)備每項(xiàng)試驗(yàn)基本都需配置一套專用試驗(yàn)儀器，且試驗(yàn)儀器都較為笨重。因此完成一個(gè)設(shè)備的試驗(yàn)往往需要多臺(tái)儀器。受限于場地及電源等因素，在現(xiàn)場工作中需要反復(fù)將儀器搬前搬后以及多次重復(fù)接線，工作效率較低。

一直以來在互感器和電力變壓器電氣試驗(yàn)中，一般都是采用分立的檢測設(shè)備進(jìn)行測試的。試驗(yàn)電源通常采用電源控制箱(調(diào)壓器)進(jìn)行調(diào)節(jié)。再配合各種電壓表、電流表和功率表等表計(jì)進(jìn)行測量。電源控制箱主要是由一臺(tái)自耦調(diào)壓器構(gòu)成的，通常需要人工操作調(diào)節(jié)，試驗(yàn)過程需要人工邊觀察表計(jì)邊調(diào)節(jié)電壓，還得記錄相應(yīng)的測量結(jié)果。對(duì)操作人員的要求比較高，操作過程也比較繁瑣，不利于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測量。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，迎來了數(shù)字化的時(shí)代，測量儀器也朝著智能化，數(shù)字化發(fā)展，目前大部分的測量儀器都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，但在工頻耐壓、空負(fù)載及伏安特性等試驗(yàn)中還是普遍采用自耦調(diào)壓器作為試驗(yàn)電源，基本上以手工操作為主。試驗(yàn)時(shí)需要現(xiàn)場連接電源控制箱和測量表計(jì)，比較費(fèi)時(shí)費(fèi)力，自動(dòng)化程度不高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的是提供一種程控試驗(yàn)電源裝置及應(yīng)用方法，通過采用可程控的電子調(diào)壓裝置代替?zhèn)鹘y(tǒng)的自耦調(diào)壓器，實(shí)現(xiàn)使所述程控試驗(yàn)電源裝置具有可調(diào)壓調(diào)頻功能，輸出電壓頻率穩(wěn)定性好的電壓連續(xù)可調(diào)的正弦波試驗(yàn)電源的目的。

為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種程控試驗(yàn)電源裝置，包含：波形發(fā)生器，其生成并輸出正弦模擬信號(hào)；三角調(diào)制波發(fā)生器，其生成并輸出雙向三角載波；所述波形發(fā)生器與三角調(diào)制波發(fā)生器的輸出端與比較電路模塊的輸入端連接；spwm調(diào)制模塊，其輸入端與所述比較電路模塊的輸出端連接；所述大功率ipm開關(guān)模塊，其輸入端與所述spwm調(diào)制模塊的輸出端連接；低通濾波器，其輸入端與所述大功率ipm開關(guān)模塊的輸出端連接。

優(yōu)選地，所述波形發(fā)生器進(jìn)一步包含：所述波形發(fā)生器的時(shí)鐘發(fā)生器產(chǎn)生的脈沖驅(qū)動(dòng)所述波形發(fā)生器的計(jì)數(shù)器，所述計(jì)數(shù)器輸出掃描波形數(shù)據(jù)rom的地址線，并依次將所述rom中正弦變化的數(shù)據(jù)輸出至所述波形發(fā)生器的d/a轉(zhuǎn)換器的輸入端，所述d/a轉(zhuǎn)換器的輸出端輸出正弦模擬信號(hào)。

優(yōu)選地，所述程控試驗(yàn)電源裝置進(jìn)一步設(shè)有數(shù)字調(diào)幅電路：所述數(shù)字調(diào)幅電路設(shè)有的d/a轉(zhuǎn)換器接收所述波形發(fā)生器產(chǎn)生的正弦模擬信號(hào)，設(shè)置所述d/a轉(zhuǎn)換器的調(diào)幅數(shù)據(jù)，對(duì)所述正弦模擬信號(hào)的調(diào)幅，并通過所述d/a轉(zhuǎn)換器輸出經(jīng)調(diào)幅后的正弦信號(hào)。

優(yōu)選地，所述程控試驗(yàn)電源裝置進(jìn)一步包含一整流器，其與大功率ipm開關(guān)模塊連接。

優(yōu)選地，所述spwm調(diào)制模塊進(jìn)一步設(shè)有反相器、第一功率驅(qū)動(dòng)模塊與第二功率驅(qū)動(dòng)模塊；所述反相器的輸入端與比較電路模塊的輸出端連接，所述反相器的輸出端與第二功率驅(qū)動(dòng)模塊的第一端連接；所述第二功率驅(qū)動(dòng)模塊的第二端與大功率ipm開關(guān)模塊的輸入端連接；所述第一功率驅(qū)動(dòng)模塊的第一端與比較電路模塊的輸出端連接，其第二端與大功率ipm開關(guān)模塊的輸入端連接。

本發(fā)明另一個(gè)技術(shù)方案為一種利用上述程控試驗(yàn)電源裝置的應(yīng)用方法，包含：通過比較電路模塊對(duì)所述正弦模擬信號(hào)與所述雙向三角載波做比較處理并輸出；所述spwm調(diào)制模塊對(duì)所述經(jīng)比較電路模塊處理的信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，并輸出；所述大功率ipm開關(guān)模塊對(duì)所述調(diào)制后的信號(hào)進(jìn)行輸出幅值為300v，頻率為30hz到300hz的交流電壓。

優(yōu)選地，所述spwm調(diào)制模塊通過利用波形發(fā)生器產(chǎn)生兩個(gè)極性相反的參考正弦波與三角調(diào)制波發(fā)生器產(chǎn)生的雙向三角載波交截，通過比較器產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)，來驅(qū)動(dòng)所述spwm調(diào)制模塊。

通過所述第一與第二功率驅(qū)動(dòng)模塊對(duì)所述穩(wěn)壓信號(hào)進(jìn)行spwm調(diào)制，輸入所述第一功率驅(qū)動(dòng)模塊的穩(wěn)壓信號(hào)進(jìn)一步分為兩個(gè)極性相反的參考正弦波μg和-μg，所述第二功率驅(qū)動(dòng)模塊中的穩(wěn)壓信號(hào)為雙向三角載波μc，所述參考正弦波μg和-μg與雙向三角載波μc交截產(chǎn)生的功率開關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行調(diào)制；所述參考正弦波含有2個(gè)基波μg和-μg。所述μg基波與所述三角波μc交截產(chǎn)生μa和與其互補(bǔ)信號(hào)所述-μg基波與μc基波交截也產(chǎn)生μb信號(hào)和信號(hào)；疏忽電壓μo的正半周是由μa和μb的與邏輯決定的；當(dāng)μa，μb為高電平時(shí)，使得μo＝μd；當(dāng)μa或μb有一個(gè)為低電平時(shí)，使得μo＝0；在正半周內(nèi)，μa的高電平一直比μb的低電平區(qū)寬，輸出電壓μo中包含μd和0兩個(gè)電平；在負(fù)半周輸出電壓μo由μa和的與邏輯決定，它只包含0和-μd兩個(gè)電平。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：

通過采用數(shù)字波形合成技術(shù)與大功率spwm脈寬調(diào)制技術(shù)，使所述程控試驗(yàn)電源裝置具有自動(dòng)化輸出調(diào)頻調(diào)幅的三相變頻電源的優(yōu)點(diǎn)。采用了可程控的電子調(diào)壓裝置代替?zhèn)鹘y(tǒng)的自耦調(diào)壓器，它具有可調(diào)壓調(diào)頻功能，輸出電壓頻率穩(wěn)定性好。本程控電源采用spwm調(diào)制波，控制大功率ipm開關(guān)模塊的工作。這樣由高性能數(shù)字信號(hào)處理器進(jìn)行控制的spwm調(diào)制技術(shù)設(shè)計(jì)的數(shù)字電源，可輸出電壓連續(xù)可調(diào)的正弦波試驗(yàn)電源，可減少設(shè)備投資，縮短現(xiàn)場試驗(yàn)時(shí)間，提高工作效率，產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種程控試驗(yàn)電源裝置的波形發(fā)生器的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2為本發(fā)明一種程控試驗(yàn)電源裝置的波形發(fā)生器發(fā)出的正弦信號(hào)數(shù)字調(diào)幅電路原理框圖；

圖3為本發(fā)明一種程控試驗(yàn)電源裝置的結(jié)構(gòu)框圖；

圖4為本發(fā)明一種程控試驗(yàn)電源spwm調(diào)制原理的示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖，通過詳細(xì)說明一個(gè)較佳的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步闡述。

結(jié)合如圖1至圖4所示，本發(fā)明一種程控試驗(yàn)電源裝置，包含：波形發(fā)生器，三角調(diào)制波發(fā)生器，比較電路模塊，spwm調(diào)制模塊，大功率ipm開關(guān)模塊與低通濾波器。

所述波形發(fā)生器與三角調(diào)制波發(fā)生器的輸出端與所述比較電路模塊的輸入端連接，所述比較電路模塊的輸出端與所述spwm調(diào)制模塊的輸入端連接，所述spwm調(diào)制模塊的輸出端與所述大功率ipm(intelligentpowermodule智能功率模塊)開關(guān)模塊的輸入端連接，所述大功率ipm開關(guān)模塊的輸出端與所述低通濾波器的輸入端連接；

所述三角調(diào)制波發(fā)生器用于生成并輸出雙向三角載波。

如圖1所示，所述波形發(fā)生器進(jìn)一步包含:時(shí)鐘發(fā)生器，計(jì)數(shù)器，波形數(shù)據(jù)rom模塊與d/a轉(zhuǎn)換器，

所述波形發(fā)生器的工作原理為：通過所述波形發(fā)生器的時(shí)鐘發(fā)生器產(chǎn)生的脈沖，去驅(qū)動(dòng)所述波形發(fā)生器的計(jì)數(shù)器，所述計(jì)數(shù)器輸出用于掃描波形數(shù)據(jù)rom的地址線，這樣依次將所述rom中正弦變化的數(shù)據(jù)輸出至所述波形發(fā)生器的d/a轉(zhuǎn)換器的輸入端，通過d/a轉(zhuǎn)換器的輸出端輸出正弦模擬信號(hào)。

如圖2所示，所述程控試驗(yàn)電源裝置進(jìn)一步設(shè)有數(shù)字調(diào)幅電路，將所述波形發(fā)生器產(chǎn)生的正弦模擬信號(hào)輸入到調(diào)幅電路設(shè)有的d/a轉(zhuǎn)換器中，主控機(jī)通過設(shè)置所述d/a轉(zhuǎn)換器的調(diào)幅數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)所述正弦模擬信號(hào)的調(diào)幅，并通過所述d/a轉(zhuǎn)換器輸出經(jīng)調(diào)幅后的正弦信號(hào)。

如圖3所示，所述經(jīng)調(diào)幅后的正弦信號(hào)作為反饋電壓，所述雙向三角載波作為采樣電壓，通過所述比較電路模塊，將所述反饋電壓與采樣電壓比例比較控制占空比并輸出穩(wěn)壓信號(hào)，所述spwm調(diào)制模塊接收所述穩(wěn)壓信號(hào)，所述穩(wěn)壓信號(hào)分為兩路，其中一路直接輸出至所述spwm調(diào)制模塊設(shè)有的第一功率驅(qū)動(dòng)模塊，另一路通過所述spwm調(diào)制模塊設(shè)有的反相器對(duì)所述穩(wěn)壓信號(hào)進(jìn)行反相并輸出至所述spwm調(diào)制模塊設(shè)有的第二功率驅(qū)動(dòng)模塊。

所述程控試驗(yàn)電源裝置進(jìn)一步設(shè)有整流器采用模數(shù)-數(shù)模變換，將輸入50hz，220v交流的市電整流成300v無高頻、低頻電壓瑕疵的純凈直流電壓，輸入大功率ipm開關(guān)模塊。

如圖4所示，通過所述第一與第二功率驅(qū)動(dòng)模塊對(duì)所述穩(wěn)壓信號(hào)進(jìn)行spwm調(diào)制：即輸入所述第一功率驅(qū)動(dòng)模塊的穩(wěn)壓信號(hào)進(jìn)一步分為兩個(gè)極性相反的參考正弦波μg和-μg，所述第二功率驅(qū)動(dòng)模塊中的穩(wěn)壓信號(hào)為雙向三角載波μc，所述參考正弦波μg和-μg與雙向三角載波μc交截產(chǎn)生的功率開關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行調(diào)制；所述參考正弦波含有2個(gè)基波μg和-μg。所述μg基波與所述三角波μc交截產(chǎn)生μa和與其互補(bǔ)信號(hào)所述-μg基波與μc基波交截也產(chǎn)生μb信號(hào)和信號(hào)。疏忽電壓μo的正半周是由μa和μb的與邏輯決定的。當(dāng)μa，μb為高電平時(shí)，使得μo＝μd；當(dāng)μa或μb有一個(gè)為低電平時(shí)，使得μo＝0。因?yàn)樵谡胫軆?nèi)，μa的高電平一直比μb的低電平區(qū)寬，使得輸出電壓μo中只包含μd和0兩個(gè)電平。同理，在負(fù)半周輸出電壓μo由μa和的與邏輯決定，它只包含0和-μd兩個(gè)電平。

將上述經(jīng)正弦波脈寬調(diào)制技術(shù)(簡稱spwm)調(diào)制后的信號(hào)通過功率驅(qū)動(dòng)電路即大功率ipm開關(guān)模塊與低通濾波器進(jìn)行處理，通過與所述程控試驗(yàn)電源連接的隔離變壓器進(jìn)行輸出；即可輸出電壓連續(xù)可調(diào)的正弦波試驗(yàn)電源。

綜上所述，電壓連續(xù)可調(diào)的正弦波試驗(yàn)電源是裝置的關(guān)鍵部分，它在多功能線圈類設(shè)備綜合參數(shù)測試裝置設(shè)有的主控板的控制下，輸出可連續(xù)調(diào)壓的試驗(yàn)電源。該電源運(yùn)用了數(shù)字波形合成技術(shù)以及大功率spwm脈寬調(diào)制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了調(diào)幅電源輸出。

程控試驗(yàn)電源裝置是大功率部件，使用中為了保護(hù)試驗(yàn)設(shè)備和被試品的安全，設(shè)計(jì)有多種保護(hù)功能，如過流過壓過溫等保護(hù)功能。在硬件及軟件中都設(shè)計(jì)了保護(hù)功能。

盡管本發(fā)明的內(nèi)容已經(jīng)通過上述優(yōu)選實(shí)施例作了詳細(xì)介紹，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到上述的描述不應(yīng)被認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對(duì)于本發(fā)明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求來限定。