專利名稱：電子式交流恒流源的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電源裝置，具體的說是一種電子式交流恒流源。
背景技術：
目前，在需要進行電流測試的產品的出廠檢測中，通常采用調壓器調整自身電壓 來控制輸出電流。這種方法存在如下兩個問題一、輸入為電網電壓，那么輸出電流的波形 與電網電壓相同。使用的電網中由于用電設備類型的復雜通常會弓I入干擾，導致波形失真。 這種方法輸出的電流無法對電網的波形失真進行校正。二、調整電流過程是采用調壓器進 行調解，無論是使用電機進行自動的閉環調解還是通過人工進行手動調節，輸出電流的調 整速度都相對較慢。基于以上的兩個問題的考慮，在使用這種結構進行產品測試時會帶來 精度相對較差的問題。最近幾年來，半導體行業發展迅猛。IGBT技術已經比較成熟，高耐壓、大電流、低導 通壓降的產品已經系列化，產品的價格也已經降低。另外，PWM技術也在不斷的進步。所以 基于SPWM技術的逆變也已經被廣泛的提出和應用。在這樣的行業背景之下，實現基于SPWM 技術開發電子式交流恒流源成為可能。
實用新型內容針對現有技術中電源裝置存在的電流無法對電網的波形失真進行校正以及輸出 電流的調整速度慢等不足之處，本實用新型要解決的技術問題是提供一種輸出電流的響應 速度、電流精度、波形失真都達到很好的效果、且不受電網波形失真影響的電子式交流恒流 源。本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是本實用新型電子式交流恒流源包括控制及顯示單元、模擬閉環控制單元、逆變單 元、狀態及信號采樣單元以及升流輸出單元，其中逆變單元的輸入端接有三相交流電，輸出 端為經過逆變處理的單相交流電，經過升流輸出單元輸出；模擬閉環控制單元的信號輸入 端與逆變單元的電流信號相連，模擬閉環控制單元的信號輸入端還與升流輸出單元的輸出 端相連；狀態及信號采樣單元將采集的逆變單元的電壓信號及升流輸出單元的電流信號輸 出至控制及顯示單元；控制及顯示單元的控制端接至模擬閉環控制單元的控制端。所述控制及顯示單元包括中央控制器及顯示部分，其中中央控制器通過AD單元 接收狀態及信號采樣單元的輸入信號，通過DA單元將控制信號送至模擬閉環控制單元；中 央控制器通過數據線與顯示部分相連。所述模擬閉環控制單元包括串行連接的第一 PID調整器及第二 PID調整器，其中 第一 PID調整器的輸入端接收控制及顯示單元中中央控制器輸出的控制信號和外部電壓 反饋信號，第一 PID調整器輸出的第一信號送至第二 PID調整器的輸入端，第二 PID調整器 的輸入端還接有內部電流反饋信號，第二PID調整器的輸出端的IGBT控制信號送至逆變單元。[0009]所述逆變單元具有H橋，H橋經光電隔離器件接收模擬閉環控制單元輸出的模擬 信號，H橋經過濾波處理后輸出至升流輸出單元。所述H橋采用4個IGBT元件構成。本實 用新型還包括報警與保護單元，其中該單元的電流檢測部分包括整流電路、短路檢測電路 以及過流檢測電路，其中整流電路接收來自逆變單元的直流電流信號，整流后的模擬信號 分別送至短路檢測電路以及過流檢測電路，短路檢測電路以及過流檢測電路輸出的IO信 號接至控制與顯示單元。短路檢測電路以及過流檢測電路均采用比較器電路，比較器電路 中比較器的正輸入端接有RC電路，負輸入端接有檢測門限電壓信號。報警與保護單元還具 有過流檢測電路及鎖存器，過流檢測電路輸出的報警信號經過鎖存器鎖存后的信號與逆變 單元的逆變使能信號經過與邏輯運算電路處理后，輸出至逆變單元。本實用新型具有如下優點1.輸出電流波形好，不受電網電壓波形的影響；2.輸出電流響應時間快，在500ms內就可以達到目標值；3.電路實現簡單，成本較低；4.原理簡單，器件選擇較為靈活，產品化方便。
圖1為本實用新型電氣原理圖；圖2為本實用新型中控制及顯示單元電氣原理圖；圖3為本實用新型中模擬閉環控制單元電氣原理圖；圖4為本實用新型中逆變單元和升流輸出單元原理圖；圖5為本實用新型中報警與保護單元的電流檢測部分的電氣原理圖。
具體實施方式
如圖1所示，本實用新型一種電子式交流恒流源包括控制及顯示單元、模擬閉環 控制單元、逆變單元、狀態及信號采樣單元以及升流輸出單元，其中逆變單元的輸入端接有 三相交流電，輸出端為經過逆變處理的單相交流電，經過升流輸出單元輸出；模擬閉環控制 單元的信號輸入端與逆變單元的電流信號相連，模擬閉環控制單元的信號輸入端還與升流 輸出單元的輸出端相連；狀態及信號采樣單元將采集的逆變單元的電壓信號及升流輸出單 元的電流信號輸出至控制及顯示單元；控制及顯示單元的控制端接至模擬閉環控制單元的 控制端。如圖2所示，所述控制及顯示單元包括中央控制器及顯示部分，其中中央控制器通 過AD單元接收狀態及信號采樣單元的輸入信號，通過DA單元將控制信號送至模擬閉環控 制單元；中央控制器通過數據線與顯示部分相連。所述控制及顯示單元由控制器(本實例采用EP3C40Q240C8芯片)、AD單元(本實 例采用能AD7592芯片)、DA單元(本實例采用LTC1599AIG芯片)、RS485通訊接口以及觸 摸屏組成。AD單元將系統的輸入電網電壓信號，系統輸出電壓信號，系統輸出電流信號采集 回控制器內。控制器將系統輸出電流采樣回系統內部經過PID算法調整DA單元輸出的控 制信號的大小，從而控制了系統的輸出電流。控制器通過輸入點(光藕隔離)將系統是否 出現過流、短路、過熱等報警信號采回控制器內。通過對系統的模擬信號及其數字信號的采 集，實現了對系統狀態的動態監控，從而保證了系統的安全和當前狀態的一目了然。DA單元輸出模擬正弦信號作為給定，為模擬閉環控制單元提供控制信號。如圖3所示，所述模擬閉環控制單元包括串行連接的第一 PID調整器及第二 PID 調整器，其中第一 PID調整器的輸入端接收控制及顯示單元中中央控制器輸出的控制信號 和外部電壓反饋信號，輸出經過第一級PID調整的模擬信號至第二 PID調整器的輸入端，第 二 PID調整器的輸入端還接有內部電流反饋信號，第二 PID調整器的輸出端的IGBT控制信 號送至逆變單元。將控制器輸出的控制信號作為給定，以系統輸出外部電壓信號作為反饋信號構成 一個外部電壓環。電壓信號的采樣點為圖4中變壓器Tl的二次邊。通過第一 PID調整器的 模擬電路使系統輸出的電壓值跟隨控制器輸出的第一信號。另外將外部電壓環輸出的第一 信號作為給定，以逆變單元的H橋輸出的內部電流反饋信號作為反饋信號通過第二 PID調 整器的模擬電路構成內部電流環。內部電流環使用傳感器SQl采集電感和無極電力Cl電 容之間的電流值作為反饋信號與前級給定進行閉環。內部電流環輸出的模擬量與三角波進 行比較，比較后輸出的IGBT控制信號驅動IGBT。如圖4所示，所述逆變單元具有H橋，H橋經光電隔離器件接收模擬閉環控制單元 輸出的模擬信號，H橋經過濾波處理后輸出至升流輸出單元。電子式交流恒流源還包括報 警與保護單元，如圖5所示，該單元的電流檢測部分包括整流電路、短路檢測電路以及過流 檢測電路，其中整流電路接收來自逆變單元的直流電流信號，整流后的模擬信號分別送至 短路檢測電路以及過流檢測電路，短路檢測電路以及過流檢測電路輸出的IO信號接至控 制與顯示單元。短路檢測電路以及過流檢測電路均采用比較器電路，比較器的正輸入端接有RC 電路，負輸入端接有檢測門限電壓信號。采樣的直流母線電流信號經過精密整流與比例調整后連接一個電阻，電阻后再連 接一個電容，電容后面連接到OV上。在電阻和電容之間取得經過調整的電流信號與設定的 電壓值進行比較。報警與保護單元還具過流檢測電路及鎖存器，過流檢測電路輸出的報警信號經過 鎖存器鎖存后的信號與逆變單元的逆變使能信號經過與邏輯運算電路處理后，輸出至逆變 單元。
權利要求1.一種電子式交流恒流源，其特征在于包括控制及顯示單元、模擬閉環控制單元、逆 變單元、狀態及信號采樣單元以及升流輸出單元，其中逆變單元的輸入端接有三相交流電， 輸出端為經過逆變處理的單相交流電，經過升流輸出單元輸出；模擬閉環控制單元的信號 輸入端與逆變單元的電流信號相連，模擬閉環控制單元的信號輸入端還與升流輸出單元的 輸出端相連；狀態及信號采樣單元將采集的逆變單元的電壓信號及升流輸出單元的電流信 號輸出至控制及顯示單元；控制及顯示單元的控制端接至模擬閉環控制單元的控制端。
2.按權利要求1所述電子式交流恒流源，其特征在于所述控制及顯示單元包括中央 控制器及顯示部分，其中中央控制器通過AD單元接收狀態及信號采樣單元的輸入信號，通 過DA單元將控制信號送至模擬閉環控制單元；中央控制器通過數據線與顯示部分相連。
3.按權利要求1所述電子式交流恒流源，其特征在于所述模擬閉環控制單元包括串 行連接的第一 PID調整器及第二 PID調整器，其中第一 PID調整器的輸入端接收控制及顯 示單元中中央控制器輸出的控制信號和外部電壓反饋信號，第一 PID調整器輸出的第一信 號送至第二 PID調整器的輸入端，第二 PID調整器的輸入端還接有內部電流反饋信號，第二 PID調整器的輸出端的IGBT控制信號送至逆變單元。
4.按權利要求1所述電子式交流恒流源，其特征在于所述逆變單元具有H橋，H橋經 光電隔離器件接收模擬閉環控制單元輸出的模擬信號，H橋經過濾波處理后輸出至升流輸 出單元。
5.按權利要求4所述電子式交流恒流源，其特征在于所述H橋采用4個IGBT元件構成。
6.按權利要求1所述電子式交流恒流源，其特征在于還包括報警與保護單元，其中該 單元的電流檢測部分包括整流電路、短路檢測電路以及過流檢測電路，其中整流電路接收 來自逆變單元的直流電流信號，整流后的模擬信號分別送至短路檢測電路以及過流檢測電 路，短路檢測電路以及過流檢測電路輸出的IO信號接至控制與顯示單元。
7.按權利要求6所述電子式交流恒流源，其特征在于短路檢測電路以及過流檢測電 路均采用比較器電路，比較器電路中比較器的正輸入端接有RC電路，負輸入端接有檢測門 限電壓信號。
8.按權利要求6所述電子式交流恒流源，其特征在于報警與保護單元還具有過流檢 測電路及鎖存器，過流檢測電路輸出的報警信號經過鎖存器鎖存后的信號與逆變單元的逆 變使能信號經過與邏輯運算電路處理后，輸出至逆變單元。
專利摘要本實用新型涉及一種電子式交流恒流源，包括控制及顯示單元、模擬閉環控制單元、逆變單元、狀態及信號采樣單元以及升流輸出單元，其中逆變單元的輸入端接有三相交流電，輸出端為經過逆變處理的單相交流電，經過升流輸出單元輸出；模擬閉環控制單元的信號輸入端與逆變單元的電流信號相連，模擬閉環控制單元的信號輸入端還與升流輸出單元的輸出端相連；狀態及信號采樣單元將采集的逆變單元的電壓信號及升流輸出單元的電流信號輸出至控制及顯示單元；控制及顯示單元的控制端接至模擬閉環控制單元的控制端。本實用新型輸出電流波形好，不受電網電壓波形的影響；輸出電流響應時間快，電路實現簡單，成本較低。
文檔編號H02M7/5387GK201918916SQ20102068841
公開日2011年8月3日 申請日期2010年12月29日 優先權日2010年12月29日
發明者劉付軍, 劉賀祥, 史艷軍, 張雙林, 張旭, 王玉山, 秦勇, 陰曉勇 申請人:沈陽新松機器人自動化股份有限公司