变频谐振电源的制作方法
专利名称：变频谐振电源的制作方法
技术领域：
本实用新型是一种变频谐振电源，用于高压串联谐振试验的变频电源，属于电力系统试验设备技术领域。
在电力系统设备进行高电压试验时，用串联谐振的方式提供试验所需的高电压，其主要由变频电源、励磁变压器和高压电抗器等设备组成。通过变频电源输出一频率幅值可调的SPWM调制波，输入到励磁变压器，加到由电抗器和试品电容构成的串联谐振回路。改变变频电源输出频率，使回路达到谐振状态，试品上承受交流试验所需的试验电压，主要对大容量设备进行现场交流耐压试验及现场局放、介损的测试。
在现有技术中，高压试验主要使用控制电机转速调节的变频电源，这种变频电源作为串联谐振试验使用时有如下缺点输出电压频率的调节不便，电压一般不能在运行中调节；调节精度不高；电压不能从零调节；电压的最高幅值不调整，冲击电流较大等。
本实用新型的目的在于针对现有技术的上述不足，设计提供一种新的专用于串联谐振试验用的变频电源，使试验电压可以从零调节，并能在运行中平滑地调整，满足现场高压试验的条件。
为了实现这样的目的，本实用新型设计的变频电源包括可控整流电路、斩波稳压电路、桥式输出电路及计算机控制电路等。可控整流电路采用半控三相整流电路，使上电时整流输出电压缓慢上升，减小对整流回路及平波电容的涌流冲击。斩波稳压电路采用大功率IGBT斩波管及续流二极管、平波电抗、平波电容构成主稳压电路，调节主功率回路的电源电压，改善输出波形。由单片机计算产生SPWM调制波的控制信号，以控制桥式斩波电路输出稳定可靠的大功率SPWM调制波形信号，保证试验波形的精度及可靠性。电压频率调节设粗调、细调两档，从而能在运行中精细平滑地调整，满足现场高压试验的条件。
为更清楚地说明本实用新型的技术方案，
以下结合附图作进一步描述。
图1为本实用新型的电路原理框图。
图中，变频谐振电源包括可控整流电路1、斩波稳压电路2、桥式输出电路3及计算机控制电路4等，三相交流电压经开关K连接到可控整流电路1，可控整流电路1的输出连接到斩波稳压电路2，斩波稳压电路2的输出连接到桥式输出电路3，可控整流电路1经整流控制电路5、电压信号采样电路6连接到计算机控制电路4，斩波稳压电路2经斩波控制电路7、输出信号采样电路8连接到计算机控制电路4，桥式输出电路3的输出也连接到计算机控制电路4。
三相交流电压经开关K加至可控整流电路1，上电时由可控整流电路1控制其输出电压缓慢上升，其输出由斩波稳压电路2控制调整到稳压值，加到桥式输出电路3，由单片机控制桥式电路输出所需的SPWM调制波形。
图2为本实用新型的可控整流电路的原理图。
如图所示，可控整流电路中，由三个可控硅D1～D3和三个二极管D4～D6组成半控三相整流电路，每相的可控硅和二极管分别与整流控制电路5及电压信号采样电路6相连接，电压信号采样电路6和整流控制电路5均与计算机控制电路4相连，受计算机控制电路4的控制调节，整流输出端接入一个滤波电容C，并连接到斩波稳压电路2。
三相电源经开关输入三相交流电压a、b、c到可控整流电路。在升压过程中，由电压信号采样电路6采样电源电压与滤波电容C上电压的电压差，在电压差下降到很低时控制相应可控硅导通，保证每次充电时充电电压很低，从而使电容C两端的电压缓慢上升，避免电容C及整流管承受冲击电流。而正常工作时整流回路为全波三相整流。滤波电容C的两端输出电压为整流输出电压，接到斩波稳压电路2的输入端。整流控制电路5的控制信号取自计算机输出，起始整流受计算机控制。
图3为本实用新型的斩波稳压电路的原理图。
如图所示，斩波稳压电路采用大功率IGBT斩波管Q0及续流二极管D7、平波电抗L、平波电容C1构成主稳压电路。斩波管Q0与斩波控制电路7相连，斩波稳压电路的输入端连接可控整流电路1，输出端连接到桥式输出电路3的输入端，同时连接输出信号采样电路8。
可控整流电路1输出的直流电压输入到斩波稳压电路中，由输出信号采样电路8采样输出电压大小，由斩波控制电路7控制斩波管Q0的开关时间，以调整输出电压的幅值。斩波稳压电路输出稳定可调的直流电压到桥式输出电路3，作为桥式电路的工作电源。斩波控制电路7和输出信号采样电路8同时受控于计算机。
图4为本实用新型的计算机控制电路原理框图。
图中，本实用新型计算机控制电路中的CPU选用80196MH，除完成试验中电压频率的设置、显示、保护等以外，主要用于产生SPWM调制波的控制信号。SPWM信号的产生利用CPU的晶振时钟信号作基准，根据设置时频率幅值计算出SPWM调制波的控制信号。计算机输出控制桥式斩波电路的开关，同时还控制整流电路及斩波稳压电路。
本实用新型采用可控的整流输出以及大功率斩波稳压电路调压，由单片机计算出可调的SPWM调制波控制信号，以控制桥式斩波电路输出稳定可靠的大功率SPWM调制波信号，克服了输出频率的不稳定及由于频率改变引起的幅值变化等因素，为高压串联谐振试验提供了一种稳定可靠的变频电源。
权利要求1.一种变频谐振电源，其特征在于包括可控整流电路(1)、斩波稳压电路(2)、桥式输出电路(3)及计算机控制电路(4)等，三相交流电压经开关K连接到可控整流电路(1)，可控整流电路(1)的输出连接到斩波稳压电路(2)，斩波稳压电路(2)的输出连接到桥式输出电路(3)，可控整流电路(1)经整流控制电路(5)、电压信号采样电路(6)连接到计算机控制电路(4)，斩波稳压电路(2)经斩波控制电路(7)、输出信号采样电路(8)连接到计算机控制电路(4)，桥式输出电路(3)的输出也连接到计算机控制电路(4)。
2.如权利要求1所说的变频谐振电源，其特征在于在可控整流电路(1)中，由三个可控硅D1～D3和三个二极管D4～D6组成半控三相整流电路，每相的可控硅和二极管分别与整流控制电路(5)及电压信号采样电路(6)相连接，整流输出端接入一个滤波电容C。
3.如权利要求1所说的变频谐振电源，其特征在于斩波稳压电路(2)采用大功率IGBT斩波管Q0及续流二极管D7、平波电抗L、平波电容C1构成主稳压电路，斩波管Q0与斩波控制电路(7)相连，斩波稳压电路的输入端连接可控整流电路(1)，输出端连接到桥式输出电路(3)的输入端，同时连接输出信号采样电路(8)。
4.如权利要求1所说的变频谐振电源，其特征在于计算机控制电路(4)中的CPU选用80196MH，SPWM信号的产生利用CPU的晶振时钟信号作基准，计算机输出控制桥式斩波电路的开关，同时还控制整流电路及斩波稳压电路。
专利摘要一种变频谐振电源,用于高压串联谐振试验,采用可控的三相整流电路,使上电时整流输出电压缓慢上升,减小对整流回路及平波电容的涌流冲击,采用大功率斩波稳压电路调节主功率回路的电源电压,改善输出波形,由单片机计算产生可调的SPWM调制波控制信号,以控制桥式斩波电路输出稳定可靠的大功率SPWM调制波形信号,保证试验波形的精度及可靠性。本实用新型为高压串联谐振试验提供了一种稳定可靠的变频电源。
文档编号H02M5/16GK2471015SQ0025959
公开日2002年1月9日 申请日期2000年12月14日 优先权日2000年12月14日
发明者李锋, 陈邦栋 申请人:上海思源电气有限公司
技术领域：
本实用新型是一种变频谐振电源，用于高压串联谐振试验的变频电源，属于电力系统试验设备技术领域。
在电力系统设备进行高电压试验时，用串联谐振的方式提供试验所需的高电压，其主要由变频电源、励磁变压器和高压电抗器等设备组成。通过变频电源输出一频率幅值可调的SPWM调制波，输入到励磁变压器，加到由电抗器和试品电容构成的串联谐振回路。改变变频电源输出频率，使回路达到谐振状态，试品上承受交流试验所需的试验电压，主要对大容量设备进行现场交流耐压试验及现场局放、介损的测试。
在现有技术中，高压试验主要使用控制电机转速调节的变频电源，这种变频电源作为串联谐振试验使用时有如下缺点输出电压频率的调节不便，电压一般不能在运行中调节；调节精度不高；电压不能从零调节；电压的最高幅值不调整，冲击电流较大等。
本实用新型的目的在于针对现有技术的上述不足，设计提供一种新的专用于串联谐振试验用的变频电源，使试验电压可以从零调节，并能在运行中平滑地调整，满足现场高压试验的条件。
为了实现这样的目的，本实用新型设计的变频电源包括可控整流电路、斩波稳压电路、桥式输出电路及计算机控制电路等。可控整流电路采用半控三相整流电路，使上电时整流输出电压缓慢上升，减小对整流回路及平波电容的涌流冲击。斩波稳压电路采用大功率IGBT斩波管及续流二极管、平波电抗、平波电容构成主稳压电路，调节主功率回路的电源电压，改善输出波形。由单片机计算产生SPWM调制波的控制信号，以控制桥式斩波电路输出稳定可靠的大功率SPWM调制波形信号，保证试验波形的精度及可靠性。电压频率调节设粗调、细调两档，从而能在运行中精细平滑地调整，满足现场高压试验的条件。
为更清楚地说明本实用新型的技术方案，
以下结合附图作进一步描述。
图1为本实用新型的电路原理框图。
图中，变频谐振电源包括可控整流电路1、斩波稳压电路2、桥式输出电路3及计算机控制电路4等，三相交流电压经开关K连接到可控整流电路1，可控整流电路1的输出连接到斩波稳压电路2，斩波稳压电路2的输出连接到桥式输出电路3，可控整流电路1经整流控制电路5、电压信号采样电路6连接到计算机控制电路4，斩波稳压电路2经斩波控制电路7、输出信号采样电路8连接到计算机控制电路4，桥式输出电路3的输出也连接到计算机控制电路4。
三相交流电压经开关K加至可控整流电路1，上电时由可控整流电路1控制其输出电压缓慢上升，其输出由斩波稳压电路2控制调整到稳压值，加到桥式输出电路3，由单片机控制桥式电路输出所需的SPWM调制波形。
图2为本实用新型的可控整流电路的原理图。
如图所示，可控整流电路中，由三个可控硅D1～D3和三个二极管D4～D6组成半控三相整流电路，每相的可控硅和二极管分别与整流控制电路5及电压信号采样电路6相连接，电压信号采样电路6和整流控制电路5均与计算机控制电路4相连，受计算机控制电路4的控制调节，整流输出端接入一个滤波电容C，并连接到斩波稳压电路2。
三相电源经开关输入三相交流电压a、b、c到可控整流电路。在升压过程中，由电压信号采样电路6采样电源电压与滤波电容C上电压的电压差，在电压差下降到很低时控制相应可控硅导通，保证每次充电时充电电压很低，从而使电容C两端的电压缓慢上升，避免电容C及整流管承受冲击电流。而正常工作时整流回路为全波三相整流。滤波电容C的两端输出电压为整流输出电压，接到斩波稳压电路2的输入端。整流控制电路5的控制信号取自计算机输出，起始整流受计算机控制。
图3为本实用新型的斩波稳压电路的原理图。
如图所示，斩波稳压电路采用大功率IGBT斩波管Q0及续流二极管D7、平波电抗L、平波电容C1构成主稳压电路。斩波管Q0与斩波控制电路7相连，斩波稳压电路的输入端连接可控整流电路1，输出端连接到桥式输出电路3的输入端，同时连接输出信号采样电路8。
可控整流电路1输出的直流电压输入到斩波稳压电路中，由输出信号采样电路8采样输出电压大小，由斩波控制电路7控制斩波管Q0的开关时间，以调整输出电压的幅值。斩波稳压电路输出稳定可调的直流电压到桥式输出电路3，作为桥式电路的工作电源。斩波控制电路7和输出信号采样电路8同时受控于计算机。
图4为本实用新型的计算机控制电路原理框图。
图中，本实用新型计算机控制电路中的CPU选用80196MH，除完成试验中电压频率的设置、显示、保护等以外，主要用于产生SPWM调制波的控制信号。SPWM信号的产生利用CPU的晶振时钟信号作基准，根据设置时频率幅值计算出SPWM调制波的控制信号。计算机输出控制桥式斩波电路的开关，同时还控制整流电路及斩波稳压电路。
本实用新型采用可控的整流输出以及大功率斩波稳压电路调压，由单片机计算出可调的SPWM调制波控制信号，以控制桥式斩波电路输出稳定可靠的大功率SPWM调制波信号，克服了输出频率的不稳定及由于频率改变引起的幅值变化等因素，为高压串联谐振试验提供了一种稳定可靠的变频电源。
权利要求1.一种变频谐振电源，其特征在于包括可控整流电路(1)、斩波稳压电路(2)、桥式输出电路(3)及计算机控制电路(4)等，三相交流电压经开关K连接到可控整流电路(1)，可控整流电路(1)的输出连接到斩波稳压电路(2)，斩波稳压电路(2)的输出连接到桥式输出电路(3)，可控整流电路(1)经整流控制电路(5)、电压信号采样电路(6)连接到计算机控制电路(4)，斩波稳压电路(2)经斩波控制电路(7)、输出信号采样电路(8)连接到计算机控制电路(4)，桥式输出电路(3)的输出也连接到计算机控制电路(4)。
2.如权利要求1所说的变频谐振电源，其特征在于在可控整流电路(1)中，由三个可控硅D1～D3和三个二极管D4～D6组成半控三相整流电路，每相的可控硅和二极管分别与整流控制电路(5)及电压信号采样电路(6)相连接，整流输出端接入一个滤波电容C。
3.如权利要求1所说的变频谐振电源，其特征在于斩波稳压电路(2)采用大功率IGBT斩波管Q0及续流二极管D7、平波电抗L、平波电容C1构成主稳压电路，斩波管Q0与斩波控制电路(7)相连，斩波稳压电路的输入端连接可控整流电路(1)，输出端连接到桥式输出电路(3)的输入端，同时连接输出信号采样电路(8)。
4.如权利要求1所说的变频谐振电源，其特征在于计算机控制电路(4)中的CPU选用80196MH，SPWM信号的产生利用CPU的晶振时钟信号作基准，计算机输出控制桥式斩波电路的开关，同时还控制整流电路及斩波稳压电路。
专利摘要一种变频谐振电源,用于高压串联谐振试验,采用可控的三相整流电路,使上电时整流输出电压缓慢上升,减小对整流回路及平波电容的涌流冲击,采用大功率斩波稳压电路调节主功率回路的电源电压,改善输出波形,由单片机计算产生可调的SPWM调制波控制信号,以控制桥式斩波电路输出稳定可靠的大功率SPWM调制波形信号,保证试验波形的精度及可靠性。本实用新型为高压串联谐振试验提供了一种稳定可靠的变频电源。
文档编号H02M5/16GK2471015SQ0025959
公开日2002年1月9日 申请日期2000年12月14日 优先权日2000年12月14日
发明者李锋, 陈邦栋 申请人:上海思源电气有限公司
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