專利名稱:交流可調(diào)電力測量專用電源及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用有控制極的半導(dǎo)體器件的AC/AC電源變換裝置，尤其涉及一種微處理器控制的為便攜式電力電子測量儀器提供線性可調(diào)的正弦交流電壓及電流的電源變換裝置。
背景技術(shù)：
電力測量要模擬供電及用電現(xiàn)場的運(yùn)行條件，往往要在其測量儀器上提供線性可調(diào)的正弦交流電壓及電流?，F(xiàn)有的AC/DC/DC/AC方式通常需要使用變壓器，而且變壓器的容量必須滿足輸出功率的要求，電力測量設(shè)備的電源通常需要3-lOkw的輸出功率， 能夠滿足3-lOkw的輸出功率要求的變壓器不但重量很大的，而且制造變壓器需要消耗大量有色金屬和電工鋼，其制造成本也很高。采用AC/AC變換裝置實(shí)現(xiàn)升壓或降壓調(diào)壓是一種常用的方法。中國發(fā)明專利“雙buck/boost雙向交流斬波器”(中國發(fā)明專利號 ZL200610096870. 9發(fā)明專利公開號CN1967993)公開了一種雙buck/boost雙向交流斬波器，包括由一端接地的濾波電容與交流正弦電壓電源并聯(lián)構(gòu)成的電源電路還包括第一 buck/boost電路和第二 buck/boost電路，該發(fā)明解決了電流換向問題，可實(shí)現(xiàn)降壓或者升壓AC/AC變換。但是，由于該發(fā)明的技術(shù)方案是通過將兩個(gè)DC/DC基本拓?fù)?buck/boost 電路)進(jìn)行并聯(lián)得到的，受buck/boost電路結(jié)構(gòu)的影響，其電路結(jié)構(gòu)，尤其是其控制電路比較復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是要提供一種微處理器控制的簡單可靠的交流可調(diào)電力測量專用電源，以新的簡單可靠的電路結(jié)構(gòu)解決AC/AC電源變換的技術(shù)問題，為電力測量儀器提供的輸出穩(wěn)定的可調(diào)正弦電壓及電流。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是
一種交流可調(diào)電力測量專用電源，包括開關(guān)換流單元、輸入采樣單元、輸出采樣單元、控制單元和驅(qū)動單元，所述的開關(guān)換流單元連接在交流電源和交流負(fù)載之間。所述的開關(guān)換流單元采用4個(gè)具有控制極的開關(guān)器件和4個(gè)二極管，組成包含鏡像橋臂的類 Buck-Boost電路；所述Buck-Boost電路的開關(guān)器件共用一組濾波電感和濾波電容。4個(gè)二極管的陽極和陰極分別反向并聯(lián)到第一至第四4個(gè)開關(guān)器件的陰極和陽極；第一開關(guān)器件和第二開關(guān)器件的陽極構(gòu)成開關(guān)換流單元的輸入端，分別連接到輸入交流電源的兩端；第三開關(guān)器件和第四開關(guān)器件的陰極分別連接到濾波電容的兩端，構(gòu)成開關(guān)換流單元的輸出端，分別連接到輸出交流負(fù)載的兩端；第一開關(guān)器件的陰極連接到第三開關(guān)器件的陽極和濾波電感元件的一端，第二開關(guān)器件的陰極連接到第四開關(guān)器件的陽極和濾波電感元件的另一端。所述開關(guān)換流單元通過所述輸入采樣單元和輸出采樣單元連接到與所述的控制單元；所述控制單元通過所述的驅(qū)動單元連接到所述4個(gè)開關(guān)器件的控制極。
本發(fā)明的交流可調(diào)電力測量專用電源的一種較佳的技術(shù)方案是所述控制單元采用微處理器程序控制單元，包括執(zhí)行控制程序的微處理器、存儲數(shù)據(jù)和控制程序的存儲器、 IO接口電路、AD轉(zhuǎn)換器和PWM輸出單元；所述控制單元的輸入端包括數(shù)字信號輸入端和模擬信號輸入端，所述數(shù)字信號輸入端通過IO接口電路連接到微處理器，所述模擬信號輸入端通過AD轉(zhuǎn)換器連接到微處理器，其中至少有一個(gè)模擬信號輸入端連接有輸出電壓調(diào)節(jié)元件；所述PWM輸出單元至少包含4路PWM模塊，微處理器通過PWM模塊連接所述的驅(qū)動單兀。
本發(fā)明的交流可調(diào)電力測量專用電源的一種更好的技術(shù)方案是所述輸出采樣單元包括電壓采樣電路和電壓過零檢測電路；電壓采樣電路的輸入端連接在所述開關(guān)換流單元的輸出端，電壓采樣電路的輸出端連接到所述控制單元的模擬信號輸入端；開關(guān)換流單元的輸出端通過電壓過零檢測電路連接到所述控制單元的數(shù)字信號輸入端。
本發(fā)明的交流可調(diào)電力測量專用電源的另一種更好的技術(shù)方案是所述電流采樣單元包括電流采樣電路和電流過零檢測電路；電流采樣電路串聯(lián)在所述開關(guān)換流單元的輸入端，電流采樣電路的輸出端通過電流過零檢測電路連接到所述控制單元的數(shù)字信號輸入端。
本發(fā)明的交流可調(diào)電力測量專用電源的一種經(jīng)過改進(jìn)的技術(shù)方案是所述電壓過零檢測電路和電流過零檢測電路的輸出端連接到所述微處理器的外部信號捕獲輸入端，微處理器利用上升/下降沿捕獲判斷電壓和電流的相位。
本發(fā)明的交流可調(diào)電力測量專用電源的進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案是所述驅(qū)動單元包含高壓側(cè)懸浮驅(qū)動電路和光耦元件，所述控制單元的輸出端通過光耦元件和高壓側(cè)懸浮驅(qū)動電路兩級隔離后連接到所述開關(guān)器件的控制極。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是要提供用于上述交流可調(diào)電力測量專用電源的微處理器程序控制方法，解決AC/AC電源變換器開關(guān)器件換流控制電路復(fù)雜的技術(shù)問題。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是
一種用于上述交流可調(diào)電力測量專用電源的微處理器程序控制方法，包含以下步驟
S100)調(diào)用AD轉(zhuǎn)換子程序?qū)敵鲭妷哼M(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換采樣輸入的步驟；
S200)調(diào)用AD轉(zhuǎn)換子程序?qū)敵鲭妷赫{(diào)節(jié)元件提供的參考電壓進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換的步驟；
S300)根據(jù)輸出參考電壓和輸出電壓，使用數(shù)字PID算法確定占空比的步驟；
S400)根據(jù)占空比設(shè)定PWM輸出單元的定時(shí)值的步驟；
S500)檢測電壓和電流過零標(biāo)志位的步驟；
S600)判斷電壓和電流過零標(biāo)志位，調(diào)用開關(guān)器件狀態(tài)控制子程序的步驟，該步驟包括以下動作
若電流下降過零標(biāo)志位為1且電壓上升過零標(biāo)志位為1，調(diào)用開關(guān)器件狀態(tài)控制子程序S620，返回步驟SlOO循環(huán)執(zhí)行控制程序；
若電流上升過零標(biāo)志位為1且電壓上升過零標(biāo)志位為1，調(diào)用開關(guān)器件狀態(tài)控制子程序S640，返回步驟SlOO循環(huán)執(zhí)行控制程序；
若電流上升過零標(biāo)志位為1且電壓下降過零標(biāo)志位為1，調(diào)用開關(guān)器件狀態(tài)控制子程序S660，返回步驟SlOO循環(huán)執(zhí)行控制程序；[0023]若電流下降過零標(biāo)志位為1且電壓下降過零標(biāo)志位為1，調(diào)用開關(guān)器件狀態(tài)控制子程序S680，返回步驟SlOO循環(huán)執(zhí)行控制程序。
本發(fā)明的微處理器程序控制方法的一種較佳的技術(shù)方案是所述的開關(guān)器件狀態(tài)控制子程序包括以下步驟
S620)令PWM輸出單元的第一輸出端保持低電平；令PWM輸出單元的第二輸出端保持高電平；令PWM輸出單元的第三輸出端保持高電平；令PWM輸出單元的第四輸出端按照步驟S300確定的占空比輸出PWM斬波信號；返回主程序；
S640)令PWM輸出單元的第一輸出端按照步驟S300確定的占空比輸出PWM斬波信號；令PWM輸出單元的第二輸出端保持高電平令PWM輸出單元的第三輸出端保持高電平； 令PWM輸出單元的第四輸出端保持低電平；返回主程序；
S660)令PWM輸出單元的第一輸出端保持高電平；令PWM輸出單元的第二輸出端保持低電平；令PWM輸出單元的第三輸出端按照步驟S300確定的占空比輸出PWM斬波信號；令PWM輸出單元的第四輸出端保持低電平；返回主程序；
S680)令PWM輸出單元的第一輸出端保持高電平；令PWM輸出單元的第二輸出端按照步驟S300確定的占空比輸出PWM斬波信號；令PWM輸出單元的第三輸出端保持高電平；令PWM輸出單元的第四輸出端保持低電平；返回主程序。
本發(fā)明的微處理器程序控制方法的一種較佳的技術(shù)方案是AD轉(zhuǎn)換子程序包含對 AD轉(zhuǎn)換采樣輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字平滑濾波的步驟。
本發(fā)明的微處理器程序控制方法的進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案是所述的微處理器程序控制方法還包含執(zhí)行過電壓判斷和過電壓保護(hù)動作的步驟，若輸出電壓超過預(yù)設(shè)的過壓保護(hù)參考值，則控制開關(guān)器件切斷電源。
本發(fā)明的有益效果是
本發(fā)明的交流可調(diào)電力測量專用電源采用全控式開關(guān)器件拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，輸出不采用輸出變壓器，適應(yīng)感性負(fù)載體積小重量輕，不消耗有色金屬，特別適合便攜設(shè)備使用。本發(fā)明的交流可調(diào)電力測量專用電源可用于大電流的感性負(fù)載，具有較好的可靠性和較好的正弦波形。
共用一組濾波電感和濾波電容，與現(xiàn)有技術(shù)公開的雙buck/boost雙向交流斬波器相比，省略了一組濾波電感和濾波電容，使電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)更加簡單。本發(fā)明通過電路要素變更和省略，在提高可靠性和降低成本的基礎(chǔ)上，保持了現(xiàn)有技術(shù)方案的全部功能。由于濾波電感和濾波電容元件在AC/AC變換電路中工作在高電壓、高頻率、大電流的工作狀態(tài)，省略濾波電感和濾波電容不僅可以降低成本，還可以提高可靠性。
通過采用微處理器程序控制的方法，解決AC/AC電源變換器開關(guān)器件換流控制電路復(fù)雜的技術(shù)問題，根據(jù)電壓和電流的相位差適時(shí)控制開關(guān)器件，使其在正弦波周期中按要求導(dǎo)通和關(guān)閉，通過占空比變化來實(shí)現(xiàn)調(diào)壓，使電源變換器在一定的輸入電壓范圍內(nèi)都能輸出穩(wěn)定的正弦電壓及電流，在簡化電路硬件結(jié)構(gòu)的同時(shí)，滿足電力測量設(shè)備及其他領(lǐng)域?qū)烧{(diào)交流電源穩(wěn)定性和可靠性的要求。


圖1是本發(fā)明的交流可調(diào)電力測量專用電源的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)電原理圖；[0036]圖2是開關(guān)器件驅(qū)動信號波形圖；
圖3是類Buck-Boost電路的開關(guān)換流單元的工作狀態(tài)示意圖；
圖4是本發(fā)明的交流可調(diào)電力測量專用電源的微處理器程序控制單元的電原理圖；
圖5是電壓過零檢測電路的電原理圖；
圖6是電壓過零檢測電路的波形圖；
圖7是電流采樣電路和電流過零檢測電路的電原理圖；
圖8是電流采樣電路和電流過零檢測電路的波形圖；
圖9是定時(shí)器中斷產(chǎn)生可調(diào)PWM的定時(shí)波形圖。
圖10是驅(qū)動單元的電原理圖；
圖11是本發(fā)明的微處理器程序控制方法的主程序流程圖；
圖12是開關(guān)器件狀態(tài)控制子程序的流程圖；
圖13是AD轉(zhuǎn)換子程序的流程圖；
圖14是過零檢測上升/下降沿捕捉中斷程序的流程圖。
具體實(shí)施方式
為了能更好地理解本發(fā)明的上述技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖和實(shí)施例進(jìn)行進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
圖1為本發(fā)明的交流可調(diào)電力測量專用電源的一個(gè)實(shí)施例的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)電原理圖， 包括開關(guān)換流單元10、輸入采樣單元20、輸出采樣單元30、控制單元40和驅(qū)動單元50，開關(guān)換流單元10連接在交流電源AC和交流負(fù)載之間，開關(guān)換流單元采用4個(gè)具有控制極的開關(guān)器件和4個(gè)二極管，組成包含鏡像橋臂的類Buck-Boost電路；類Buck-Boost電路的開關(guān)器件Sl至S4共用一組濾波電感L和濾波電容C ;4個(gè)二極管的陽極和陰極分別反向并聯(lián)到第一至第四4個(gè)開關(guān)器件Sl至S4的陰極和陽極；第一開關(guān)器件Sl和第二開關(guān)器件S2 的陽極構(gòu)成開關(guān)換流單元10的輸入端，分別連接到輸入交流電源AC的兩端；第三開關(guān)器件 S3和第四開關(guān)器件S4的陰極分別連接到濾波電容C的兩端，構(gòu)成開關(guān)換流單元10的輸出端，分別連接到輸出交流負(fù)載的兩端；第一開關(guān)器件Sl的陰極連接到第三開關(guān)器件S3的陽極和濾波電感元件L的一端，第二開關(guān)器件S2的陰極連接到第四開關(guān)器件S4的陽極和濾波電感元件L的另一端。開關(guān)換流單元10通過輸入采樣單元20和輸出采樣單元30連接到與控制單元40 ；控制單元40通過驅(qū)動單元50連接到4個(gè)開關(guān)器件的控制極。
在本實(shí)施例中，Si、S2、S3、S4采用四個(gè)IGBT (絕緣柵雙極型晶體管)，其中Si、S3 與S2、S4也可以分別用一個(gè)串聯(lián)的IGBT模塊來組成。同樣，4個(gè)開關(guān)器件也可以采用功率MOSFET或其他的控制極可關(guān)斷的半導(dǎo)體開關(guān)器件。在本發(fā)明中開關(guān)器件的陽極對應(yīng)于 IGBT的集電極或MOSFET的漏極，陰極對應(yīng)于IGBT的發(fā)射極或MOSFET的源極，控制極對應(yīng)于IGBT或MOSFET的門極或柵極。
圖1所示結(jié)構(gòu)類似于將升降壓Buck-Boost電路進(jìn)行鏡像，增加一個(gè)橋臂，同時(shí)將 Buck-Boost中的二極管用帶有反并聯(lián)二極管的開關(guān)器件替代，在本發(fā)明中將其稱之為類 Buck-Boost電路。這種結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的難點(diǎn)在于當(dāng)交流電壓過零時(shí)的換流問題，為了解決這個(gè)問題，可以采樣輸入Vi和輸出電壓Vo，當(dāng)Vi > Vo時(shí)，令S2、S4常開，S1、S3高頻互補(bǔ)。當(dāng)Vi < Vo時(shí)，S1、S3常開，S2、S4高頻互補(bǔ)。開關(guān)器件的開關(guān)驅(qū)動信號如圖2所示。在tO到 tl這段時(shí)間里，S2和S4常開，電感上的電流IL可能大于零也可能小于零。當(dāng)IL > 0，Sl 開通時(shí)，電流經(jīng)Sl和S2的反并聯(lián)二極管流通，電感L儲能，如圖3 (a)所示；Sl關(guān)閉時(shí)，電流經(jīng)S4和S3的反并聯(lián)二極管向負(fù)載釋放能量，如圖3(b)所示；當(dāng)IL < 0，S3關(guān)閉時(shí)，電流經(jīng)S2和Sl的反并聯(lián)二極管向電源回饋能量，如圖3 (c)所示S3開通時(shí)，電流經(jīng)S3和S4 的反并聯(lián)二極管向負(fù)載釋放能量，如圖3(d)所示。tl到t2時(shí)段電路的工作過程可類似分析得到。
當(dāng)電路工作在占空比D大于0. 5的情況下，該電路可實(shí)現(xiàn)升壓功能，而當(dāng)占空比小于0. 5時(shí)，電路可以實(shí)現(xiàn)降壓功能。通過對輸出電壓進(jìn)行采樣反饋控制，控制電路工作的占空比，就可以提供穩(wěn)定的可調(diào)正弦波電源輸出。
假定開關(guān)管為理想元件，可以瞬間導(dǎo)通和截止，而且導(dǎo)通時(shí)壓降為零，截止時(shí)漏電流為零；電感、電容是理想元件；輸出電壓中的紋波電壓與輸出電壓的比值小到允許忽略。 在一個(gè)開關(guān)周期里，輸入的正弦電壓可近似認(rèn)為是直流電壓，根據(jù)Buck-Boost的工作原理，輸入電壓與輸出電壓的關(guān)系
D
:t.其中uo、Ui分別為一個(gè)開關(guān)周期里的輸入電壓和輸出電壓，D為占空比。從一個(gè)完整的工頻周期來看，輸入電壓有效值和輸出電壓有效值的關(guān)系也符合
rm = V1
1 r%
I-^P
因此，在輸入電壓Vi不穩(wěn)定或負(fù)載變化的時(shí)候，只需改變占空比D即可穩(wěn)定輸出電壓Vo。濾波電感L和濾波電容C的選擇可參照現(xiàn)有技術(shù)Buck-Boost電路參數(shù)通過設(shè)計(jì)計(jì)算得到。
本發(fā)明的交流可調(diào)電力測量專用電源的控制單元40的一個(gè)較佳的實(shí)施例如圖4 所示，控制單元10采用微處理器程序控制單元。在本實(shí)施例中，采用STC12CM12AD單片機(jī) ICl作為控制芯片，芯片內(nèi)部集成了執(zhí)行控制程序的微處理器、存儲數(shù)據(jù)和控制程序的存儲器、10接口電路、AD轉(zhuǎn)換器、定時(shí)器和4通道捕獲比較單元(PCA模塊)。3端穩(wěn)壓器Ul提供5V單片機(jī)工作電壓，ZD1、ZD2和ZD3為5. IV穩(wěn)壓管用于保護(hù)單片機(jī)。
數(shù)字信號輸入端通過10接口電路連接到微處理器，模擬信號輸入端通過AD轉(zhuǎn)換器連接到微處理器，構(gòu)成控制單元10的數(shù)字信號輸入端和模擬信號輸入端。
單片機(jī)Pl. 2、Pl. 3工作在高阻狀態(tài)，用作AD轉(zhuǎn)換輸入端。輸出電壓調(diào)節(jié)元件Wl 連接在AD轉(zhuǎn)換器的輸入端Pl. 3。輸出電壓調(diào)節(jié)元件Wl是用于調(diào)節(jié)輸出電壓的電位器，可以產(chǎn)生0 5V的直流電壓，通過AD轉(zhuǎn)換成00 IFF的十六進(jìn)制碼作為調(diào)壓基準(zhǔn)。輸出采樣單元中采用電壓傳感器對輸出電壓進(jìn)行采樣，電壓傳感器將0 250V交流電壓變換為 0 5V的直流電壓。電壓傳感器的輸出端連接到控制單元的輸入端DV，再通過RC濾波電路濾除高頻干擾后，連接到AD轉(zhuǎn)換器的輸入端Pl. 2，將采樣電壓送入微處理器做平均值計(jì)算，并與電壓調(diào)節(jié)元件Wl設(shè)定的輸出電壓做運(yùn)算，得到占空比D的值。
本實(shí)施例利用單片機(jī)的定時(shí)器和PCA模塊構(gòu)成4路可調(diào)占空比PWM輸出單元，微處理器通過程序控制PWM輸出單元的4路PWM輸出。[0063]單片機(jī)的PCA模塊含有一個(gè)特殊的16位定時(shí)計(jì)數(shù)器，有4個(gè)16位的捕獲/比較模塊與之相連。16位PCA定時(shí)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值就是寄存器CH和CL的內(nèi)容。每個(gè)模塊可編程工作在4種模式下上升/下降沿捕獲、軟件定時(shí)器、高速輸出或可調(diào)制脈沖輸出。當(dāng) PCA定時(shí)計(jì)數(shù)器溢出時(shí)，如果微處理器的CMOD寄存器設(shè)置為允許中斷狀態(tài)，就可以產(chǎn)生定時(shí)計(jì)數(shù)中斷。所有PCA模塊共用一個(gè)中斷向量。
PCA的每個(gè)模塊都對應(yīng)一個(gè)特殊功能寄存器.它們分別是模塊0對應(yīng)CCAPM0，模塊1對應(yīng)CCAPM1，模塊2對應(yīng)CCAPM2，模塊3對應(yīng)CCAPM3。特殊功能寄存器包含了相應(yīng)模塊的工作模式控制位。
PCA定時(shí)計(jì)數(shù)器是4個(gè)模塊的公共時(shí)間基準(zhǔn)，可通過編程工作在1/12振蕩頻率、 1/2振蕩頻率、定時(shí)器0溢出或ECI腳的輸入(P3. 4)。定時(shí)器的計(jì)數(shù)源由CMOD寄存器確定。 設(shè)置PCAO和PCAl工作在上升/下降沿模式下，來檢測電壓、電流的過零點(diǎn)信號。
所有PCA模塊都可以作PWM輸出，要使能PWM模式，模塊CCAPMn寄存器的PWMn和 ECOMn位必須置位，其輸出頻率取決于PCA定時(shí)器的時(shí)鐘源。
權(quán)利要求
1.一種交流可調(diào)電力測量專用電源，包括開關(guān)換流單元、輸入采樣單元、輸出采樣單元、控制單元和驅(qū)動單元，所述的開關(guān)換流單元連接在交流電源和交流負(fù)載之間，其特征在于所述的開關(guān)換流單元采用4個(gè)具有控制極的開關(guān)器件和4個(gè)二極管，組成包含鏡像橋臂的類Buck-Boost電路；所述類Buck-Boost電路的開關(guān)器件共用一組濾波電感和濾波電容；4個(gè)二極管的陽極和陰極分別反向并聯(lián)到第一至第四4個(gè)開關(guān)器件的陰極和陽極；第一開關(guān)器件和第二開關(guān)器件的陽極構(gòu)成開關(guān)換流單元的輸入端，分別連接到輸入交流電源的兩端；第三開關(guān)器件和第四開關(guān)器件的陰極分別連接到濾波電容的兩端，構(gòu)成開關(guān)換流單元的輸出端，分別連接到輸出交流負(fù)載的兩端；第一開關(guān)器件的陰極連接到第三開關(guān)器件的陽極和濾波電感元件的一端，第二開關(guān)器件的陰極連接到第四開關(guān)器件的陽極和濾波電感元件的另一端；所述開關(guān)換流單元通過所述輸入采樣單元和輸出采樣單元連接到與所述的控制單元； 所述控制單元通過所述的驅(qū)動單元連接到所述4個(gè)開關(guān)器件的控制極。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的交流可調(diào)電力測量專用電源，其特征在于所述控制單元是微處理器程序控制單元，包括執(zhí)行控制程序的微處理器、存儲數(shù)據(jù)和控制程序的存儲器、IO接口電路、AD轉(zhuǎn)換器和PWM輸出單元；所述控制單元的輸入端包括數(shù)字信號輸入端和模擬信號輸入端，所述數(shù)字信號輸入端通過IO接口電路連接到微處理器，所述模擬信號輸入端通過AD轉(zhuǎn)換器連接到微處理器，其中至少有一個(gè)模擬信號輸入端連接有輸出電壓調(diào)節(jié)元件； 所述PWM輸出單元至少包含4路PWM模塊，微處理器通過PWM模塊連接所述的驅(qū)動單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的交流可調(diào)電力測量專用電源，其特征在于所述輸出采樣單元包括電壓采樣電路和電壓過零檢測電路；電壓采樣電路的輸入端連接在所述開關(guān)換流單元的輸出端，電壓采樣電路的輸出端連接到所述控制單元的模擬信號輸入端；開關(guān)換流單元的輸出端通過電壓過零檢測電路連接到所述控制單元的數(shù)字信號輸入端。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的交流可調(diào)電力測量專用電源，其特征在于所述輸入采樣單元包括電流采樣電路和電流過零檢測電路；電流采樣電路連接在所述開關(guān)換流單元的輸入端，電流采樣電路的輸出端通過電流過零檢測電路連接到所述控制單元的數(shù)字信號輸入端。
5.根據(jù)權(quán)利要求
3或權(quán)利要求
4所述的交流可調(diào)電力測量專用電源，其特征在于所述電壓過零檢測電路和電流過零檢測電路的輸出端連接到所述微處理器的外部信號捕獲輸入端，微處理器利用上升/下降沿捕獲判斷電壓和電流的相位。
6.根據(jù)權(quán)利要求
1至4任一權(quán)利要求
所述的交流可調(diào)電力測量專用電源，其特征在于所述驅(qū)動單元包含高壓側(cè)懸浮驅(qū)動電路和光耦元件，所述控制單元的輸出端通過光耦元件和高壓側(cè)懸浮驅(qū)動電路兩級隔離后連接到所述開關(guān)器件的控制極。
7.一種用于權(quán)利要求
1所述的交流可調(diào)電力測量專用電源的微處理器程序控制方法， 包含以下步驟S100)調(diào)用AD轉(zhuǎn)換子程序?qū)敵鲭妷哼M(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換采樣輸入的步驟；S200)調(diào)用AD轉(zhuǎn)換子程序?qū)敵鲭妷赫{(diào)節(jié)元件提供的參考電壓進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換的步驟；S300)根據(jù)輸出參考電壓和輸出電壓，使用數(shù)字PID算法確定占空比的步驟；S400)根據(jù)占空比設(shè)定PWM輸出單元的定時(shí)值的步驟； S500)檢測電壓和電流過零標(biāo)志位的步驟；S600)判斷電壓和電流過零標(biāo)志位，調(diào)用開關(guān)器件狀態(tài)控制子程序的步驟，該步驟包括以下動作若電流下降過零標(biāo)志位為1且電壓上升過零標(biāo)志位為1，調(diào)用開關(guān)器件狀態(tài)控制子程序S620，返回步驟SlOO循環(huán)執(zhí)行控制程序；若電流上升過零標(biāo)志位為1且電壓上升過零標(biāo)志位為1，調(diào)用開關(guān)器件狀態(tài)控制子程序S640，返回步驟SlOO循環(huán)執(zhí)行控制程序；若電流上升過零標(biāo)志位為1且電壓下降過零標(biāo)志位為1，調(diào)用開關(guān)器件狀態(tài)控制子程序S660，返回步驟SlOO循環(huán)執(zhí)行控制程序；若電流下降過零標(biāo)志位為1且電壓下降過零標(biāo)志位為1，調(diào)用開關(guān)器件狀態(tài)控制子程序S680，返回步驟SlOO循環(huán)執(zhí)行控制程序。
8.根據(jù)權(quán)利要求
7所述的微處理器程序控制方法，其特征在于所述的開關(guān)器件狀態(tài)控制子程序包括以下步驟S620)令PWM輸出單元的第一輸出端保持低電平；令PWM輸出單元的第二輸出端保持高電平；令PWM輸出單元的第三輸出端保持高電平；令PWM輸出單元的第四輸出端按照步驟S300確定的占空比輸出PffM斬波信號；返回主程序；S640)令PWM輸出單元的第一輸出端按照步驟S300確定的占空比輸出PWM斬波信號； 令PWM輸出單元的第二輸出端保持高電平令PWM輸出單元的第三輸出端保持高電平；令 PWM輸出單元的第四輸出端保持低電平；返回主程序；S660)令PWM輸出單元的第一輸出端保持高電平；令PWM輸出單元的第二輸出端保持低電平；令P麗輸出單元的第三輸出端按照步驟S300確定的占空比輸出PWM斬波信號；令 PWM輸出單元的第四輸出端保持低電平；返回主程序；S680)令PWM輸出單元的第一輸出端保持高電平；令PWM輸出單元的第二輸出端按照步驟S300確定的占空比輸出PWM斬波信號；令PWM輸出單元的第三輸出端保持高電平；令 PWM輸出單元的第四輸出端保持低電平；返回主程序。
9.根據(jù)權(quán)利要求
7所述的微處理器程序控制方法，其特征在于所述AD轉(zhuǎn)換子程序包含對AD轉(zhuǎn)換采樣輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字平滑濾波的步驟。
10.根據(jù)權(quán)利要求
7所述的微處理器程序控制方法，其特征在于所述的微處理器程序控制方法，包含執(zhí)行過電壓判斷和過電壓保護(hù)動作的步驟，若輸出電壓超過預(yù)設(shè)的過壓保護(hù)參考值，則控制開關(guān)器件切斷電源。
專利摘要
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用有控制極的半導(dǎo)體器件的AC/AC電源變換裝置，尤其涉及一種微處理器控制的為便攜式電力電子測量儀器提供線性可調(diào)的正弦交流電壓及電流的電源變換裝置，以及一種用于該交流可調(diào)電力測量專用電源的微處理器程序控制方法。包括開關(guān)換流單元、輸入采樣單元、輸出采樣單元、控制單元和驅(qū)動單元，所述的開關(guān)換流單元連接在交流電源和交流負(fù)載之間，開關(guān)換流單元采用4個(gè)具有控制極的開關(guān)器件和4個(gè)二極管，開關(guān)器件共用一組濾波電感和濾波電容；開關(guān)換流單元通過所述輸入采樣單元和輸出采樣單元連接到與所述的控制單元；所述控制單元通過所述的驅(qū)動單元連接到所述4個(gè)開關(guān)器件的控制極。
文檔編號H02H7/10GKCN102324855SQ201110281075
公開日2012年1月18日 申請日期2011年9月20日
發(fā)明者孫偉華, 孫長河, 朱鈺, 王競翔, 蔚曉明, 趙園, 邵寶珠, 馬斌 申請人:東北電力科學(xué)研究院有限公司, 太原山互科技有限公司, 山西省電力公司電力科學(xué)研究院, 遼寧省電力有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan