專利名稱：變頻諧振電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是一種變頻諧振電源，用于高壓串聯(lián)諧振試驗(yàn)的變頻電源，屬于電力系統(tǒng)試驗(yàn)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。
在電力系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行高電壓試驗(yàn)時，用串聯(lián)諧振的方式提供試驗(yàn)所需的高電壓，其主要由變頻電源、勵磁變壓器和高壓電抗器等設(shè)備組成。通過變頻電源輸出一頻率幅值可調(diào)的SPWM調(diào)制波，輸入到勵磁變壓器，加到由電抗器和試品電容構(gòu)成的串聯(lián)諧振回路。改變變頻電源輸出頻率，使回路達(dá)到諧振狀態(tài)，試品上承受交流試驗(yàn)所需的試驗(yàn)電壓，主要對大容量設(shè)備進(jìn)行現(xiàn)場交流耐壓試驗(yàn)及現(xiàn)場局放、介損的測試。
在現(xiàn)有技術(shù)中，高壓試驗(yàn)主要使用控制電機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的變頻電源，這種變頻電源作為串聯(lián)諧振試驗(yàn)使用時有如下缺點(diǎn)輸出電壓頻率的調(diào)節(jié)不便，電壓一般不能在運(yùn)行中調(diào)節(jié)；調(diào)節(jié)精度不高；電壓不能從零調(diào)節(jié)；電壓的最高幅值不調(diào)整，沖擊電流較大等。
本實(shí)用新型的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，設(shè)計(jì)提供一種新的專用于串聯(lián)諧振試驗(yàn)用的變頻電源，使試驗(yàn)電壓可以從零調(diào)節(jié)，并能在運(yùn)行中平滑地調(diào)整，滿足現(xiàn)場高壓試驗(yàn)的條件。
為了實(shí)現(xiàn)這樣的目的，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的變頻電源包括可控整流電路、斬波穩(wěn)壓電路、橋式輸出電路及計(jì)算機(jī)控制電路等?？煽卣麟娐凡捎冒肟厝嗾麟娐罚股想姇r整流輸出電壓緩慢上升，減小對整流回路及平波電容的涌流沖擊。斬波穩(wěn)壓電路采用大功率IGBT斬波管及續(xù)流二極管、平波電抗、平波電容構(gòu)成主穩(wěn)壓電路，調(diào)節(jié)主功率回路的電源電壓，改善輸出波形。由單片機(jī)計(jì)算產(chǎn)生SPWM調(diào)制波的控制信號，以控制橋式斬波電路輸出穩(wěn)定可靠的大功率SPWM調(diào)制波形信號，保證試驗(yàn)波形的精度及可靠性。電壓頻率調(diào)節(jié)設(shè)粗調(diào)、細(xì)調(diào)兩檔，從而能在運(yùn)行中精細(xì)平滑地調(diào)整，滿足現(xiàn)場高壓試驗(yàn)的條件。
為更清楚地說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，
以下結(jié)合附圖作進(jìn)一步描述。


圖1為本實(shí)用新型的電路原理框圖。
圖中，變頻諧振電源包括可控整流電路1、斬波穩(wěn)壓電路2、橋式輸出電路3及計(jì)算機(jī)控制電路4等，三相交流電壓經(jīng)開關(guān)K連接到可控整流電路1，可控整流電路1的輸出連接到斬波穩(wěn)壓電路2，斬波穩(wěn)壓電路2的輸出連接到橋式輸出電路3，可控整流電路1經(jīng)整流控制電路5、電壓信號采樣電路6連接到計(jì)算機(jī)控制電路4，斬波穩(wěn)壓電路2經(jīng)斬波控制電路7、輸出信號采樣電路8連接到計(jì)算機(jī)控制電路4，橋式輸出電路3的輸出也連接到計(jì)算機(jī)控制電路4。
三相交流電壓經(jīng)開關(guān)K加至可控整流電路1，上電時由可控整流電路1控制其輸出電壓緩慢上升，其輸出由斬波穩(wěn)壓電路2控制調(diào)整到穩(wěn)壓值，加到橋式輸出電路3，由單片機(jī)控制橋式電路輸出所需的SPWM調(diào)制波形。
圖2為本實(shí)用新型的可控整流電路的原理圖。
如圖所示，可控整流電路中，由三個可控硅D1～D3和三個二極管D4～D6組成半控三相整流電路，每相的可控硅和二極管分別與整流控制電路5及電壓信號采樣電路6相連接，電壓信號采樣電路6和整流控制電路5均與計(jì)算機(jī)控制電路4相連，受計(jì)算機(jī)控制電路4的控制調(diào)節(jié)，整流輸出端接入一個濾波電容C，并連接到斬波穩(wěn)壓電路2。
三相電源經(jīng)開關(guān)輸入三相交流電壓a、b、c到可控整流電路。在升壓過程中，由電壓信號采樣電路6采樣電源電壓與濾波電容C上電壓的電壓差，在電壓差下降到很低時控制相應(yīng)可控硅導(dǎo)通，保證每次充電時充電電壓很低，從而使電容C兩端的電壓緩慢上升，避免電容C及整流管承受沖擊電流。而正常工作時整流回路為全波三相整流。濾波電容C的兩端輸出電壓為整流輸出電壓，接到斬波穩(wěn)壓電路2的輸入端。整流控制電路5的控制信號取自計(jì)算機(jī)輸出，起始整流受計(jì)算機(jī)控制。
圖3為本實(shí)用新型的斬波穩(wěn)壓電路的原理圖。
如圖所示，斬波穩(wěn)壓電路采用大功率IGBT斬波管Q0及續(xù)流二極管D7、平波電抗L、平波電容C1構(gòu)成主穩(wěn)壓電路。斬波管Q0與斬波控制電路7相連，斬波穩(wěn)壓電路的輸入端連接可控整流電路1，輸出端連接到橋式輸出電路3的輸入端，同時連接輸出信號采樣電路8。
可控整流電路1輸出的直流電壓輸入到斬波穩(wěn)壓電路中，由輸出信號采樣電路8采樣輸出電壓大小，由斬波控制電路7控制斬波管Q0的開關(guān)時間，以調(diào)整輸出電壓的幅值。斬波穩(wěn)壓電路輸出穩(wěn)定可調(diào)的直流電壓到橋式輸出電路3，作為橋式電路的工作電源。斬波控制電路7和輸出信號采樣電路8同時受控于計(jì)算機(jī)。
圖4為本實(shí)用新型的計(jì)算機(jī)控制電路原理框圖。
圖中，本實(shí)用新型計(jì)算機(jī)控制電路中的CPU選用80196MH，除完成試驗(yàn)中電壓頻率的設(shè)置、顯示、保護(hù)等以外，主要用于產(chǎn)生SPWM調(diào)制波的控制信號。SPWM信號的產(chǎn)生利用CPU的晶振時鐘信號作基準(zhǔn)，根據(jù)設(shè)置時頻率幅值計(jì)算出SPWM調(diào)制波的控制信號。計(jì)算機(jī)輸出控制橋式斬波電路的開關(guān)，同時還控制整流電路及斬波穩(wěn)壓電路。
本實(shí)用新型采用可控的整流輸出以及大功率斬波穩(wěn)壓電路調(diào)壓，由單片機(jī)計(jì)算出可調(diào)的SPWM調(diào)制波控制信號，以控制橋式斬波電路輸出穩(wěn)定可靠的大功率SPWM調(diào)制波信號，克服了輸出頻率的不穩(wěn)定及由于頻率改變引起的幅值變化等因素，為高壓串聯(lián)諧振試驗(yàn)提供了一種穩(wěn)定可靠的變頻電源。
權(quán)利要求1.一種變頻諧振電源，其特征在于包括可控整流電路(1)、斬波穩(wěn)壓電路(2)、橋式輸出電路(3)及計(jì)算機(jī)控制電路(4)等，三相交流電壓經(jīng)開關(guān)K連接到可控整流電路(1)，可控整流電路(1)的輸出連接到斬波穩(wěn)壓電路(2)，斬波穩(wěn)壓電路(2)的輸出連接到橋式輸出電路(3)，可控整流電路(1)經(jīng)整流控制電路(5)、電壓信號采樣電路(6)連接到計(jì)算機(jī)控制電路(4)，斬波穩(wěn)壓電路(2)經(jīng)斬波控制電路(7)、輸出信號采樣電路(8)連接到計(jì)算機(jī)控制電路(4)，橋式輸出電路(3)的輸出也連接到計(jì)算機(jī)控制電路(4)。
2.如權(quán)利要求1所說的變頻諧振電源，其特征在于在可控整流電路(1)中，由三個可控硅D1～D3和三個二極管D4～D6組成半控三相整流電路，每相的可控硅和二極管分別與整流控制電路(5)及電壓信號采樣電路(6)相連接，整流輸出端接入一個濾波電容C。
3.如權(quán)利要求1所說的變頻諧振電源，其特征在于斬波穩(wěn)壓電路(2)采用大功率IGBT斬波管Q0及續(xù)流二極管D7、平波電抗L、平波電容C1構(gòu)成主穩(wěn)壓電路，斬波管Q0與斬波控制電路(7)相連，斬波穩(wěn)壓電路的輸入端連接可控整流電路(1)，輸出端連接到橋式輸出電路(3)的輸入端，同時連接輸出信號采樣電路(8)。
4.如權(quán)利要求1所說的變頻諧振電源，其特征在于計(jì)算機(jī)控制電路(4)中的CPU選用80196MH，SPWM信號的產(chǎn)生利用CPU的晶振時鐘信號作基準(zhǔn)，計(jì)算機(jī)輸出控制橋式斬波電路的開關(guān)，同時還控制整流電路及斬波穩(wěn)壓電路。
專利摘要一種變頻諧振電源,用于高壓串聯(lián)諧振試驗(yàn),采用可控的三相整流電路,使上電時整流輸出電壓緩慢上升,減小對整流回路及平波電容的涌流沖擊,采用大功率斬波穩(wěn)壓電路調(diào)節(jié)主功率回路的電源電壓,改善輸出波形,由單片機(jī)計(jì)算產(chǎn)生可調(diào)的SPWM調(diào)制波控制信號,以控制橋式斬波電路輸出穩(wěn)定可靠的大功率SPWM調(diào)制波形信號,保證試驗(yàn)波形的精度及可靠性。本實(shí)用新型為高壓串聯(lián)諧振試驗(yàn)提供了一種穩(wěn)定可靠的變頻電源。
文檔編號H02M5/16GK2471015SQ0025959
公開日2002年1月9日 申請日期2000年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月14日
發(fā)明者李鋒, 陳邦棟 申請人:上海思源電氣有限公司