一种用于快速试验过程控制系统的单元式功率放大器的制作方法

本实用新型涉及一种用于快速试验过程控制系统的单元式功率放大器，属于电力系统模拟功率放大器技术领域。

背景技术：

国内外大容量试验室为了模拟电力系统中各种故障状态，都需要用精确的时序控制系统来实现对试验过程的控制，试验过程的控制又涉及到许多关键设备，如合闸开关、操作断路器以及被试品等的分闸或合闸控制，因此它对试验的顺利进行起到至关重要的作用。

目前大多数试验室采用一体化机箱式的功率放大器配合专用时序控制器控制试验回路中各设备的动作顺序及动作时间，但是在试验过程发生高电压窜入控制系统中时，容易将整套功率放大器打坏导致试验效率低下。

因此，在现有的一体化机箱式功率放大器的基础上，重新设计和制造了一种效率更高、容易更换维修以及抗干扰能力更强的单元式功率放大器。

技术实现要素：

目的：为了克服现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种用于快速试验过程控制系统的单元式功率放大器。

技术方案：为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：

一种用于快速试验过程控制系统的单元式功率放大器，包括：光纤输入模块、继电器驱动芯片，所述光纤输入模块光信号输入端5#、6#引脚接收光信号，将光信号转换成TTL电信号通过输出端4#引脚输出触发信号；+5V电源通过上拉电阻rb1与光信号抗扰端1#引脚相连后再接入4#引脚，接地端2#引脚接地，电源端3#号引脚接+5V电源；输出端4#引脚上通过开关S1接地；所述开关S1上还并联有电容；触发信号经第一反相器反相后输出高电平一路送至三极管T1栅极，T1导通，输出高电平至光电耦合器OPTIC1输入端口，光耦电源端接+12V直流电压，当输入端口接收到高电平信号时，光耦导通，通过控制端口4#引脚输出至继电器驱动芯片输入端IN 7#，IN 8#；第一反相器反相后另一路再经第二反相器U14F反相后输出低电平，依次连接发光二极管led12、+5V电压；继电器驱动芯片输出端口OUT 7#通过反相保护二极管D1接至继电器输出模块常开节点，当有输出信号时，通过线圈吸合常开节点，将端子模块Xrelar中端口1#和端口2#导通；继电器驱动芯片输出端口OUT 8#通过串联电阻R1接至光电耦合器OPTIC 2，光耦控制端口4#引脚连接至CMOS管栅极，CMOS管漏极与端子模块XDC中的端口1#相连通，CMOS管源极与端子模块XDC中的端口2#相连通。

作为优选方案，所述输入端5#、6#引脚设置为壳体后面的光纤通讯接口。

作为优选方案，所述发光二极管led12设置为壳体前面的功放输出指示灯。

作为优选方案，所述端子模块Xrelar两个端口设置为壳体后面的常开节点输出、输入接线端。

作为优选方案，所述端子模块XDC两个端口设置为壳体后面的控制直流信号输出、输入接线端。

作为优选方案，还包括锂离子电池、电源控制芯片，所述锂离子电池通过设置在壳体前面的电源开关与电源控制芯片相连通，电源控制芯片电压输出端与设置在壳体前面的工作电源指示灯连通后接地，电源控制芯片低电压报警端口与设置在壳体前面的电源报警指示灯连通后接地。

作为优选方案，所述开关S1设置为壳体前面的手动输出开关按钮。

有益效果：本实用新型提供的一种用于快速试验过程控制系统的单元式功率放大器，用在高低压电器试验及特殊控制信号功率放大单元，接收专用控制器发来的光信号，完成光电转换，并放大此信号到可直接驱动220V/5A的负载。具体优点如下：

（1）本装置采用单元式结构，每个通道的功放单元相互独立，可以有效防止像一体化功率放大器工作时，由于试验过程中高压窜入损坏多个通道及功放的情况；

（2）本装置相比较其他类似产品，可以同时输出控制直流信号和常开节点信号，应用更加广泛；

（3）本装置采用锂离子可充电电池对功放内部元件供电，与外部电源隔绝，在大容量试验室复杂的电磁环境下可起到有效的抗干扰作用；

（4）本装置采用大功率CMOS管导通对现场设备进行控制，因为其高速性能，控制精度可达微秒级。

附图说明

图1为本实用新型的电路结构示意图；

图2为壳体正面结构示意图；

图3为壳体后面结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作更进一步的说明。

一种用于快速试验过程控制系统的单元式功率放大器，包括：铝合金壳体、锂离子可充电电池以及驱动放大电路。壳体正面包括：手动输出开关按钮、工作电源指示灯、电源报警指示灯、功放输出指示灯、电源开关；壳体背面包括：光纤通讯接口、控制直流信号输出、输入接线端以及常开节点输出、输入接线端；

本实用新型由锂离子电池（DC12V）通过电源控制芯片给功率放大器内部元器件进行供电，外部控制电压DC 40-220V或AC 220V，驱动放大电路主要由光纤输入模块、三极管、继电器驱动芯片、大功率CMOS管以及反向保护二极管等元器件组成。

如图1-3所示，光纤输入模块HFBR2521光信号输入端5#、6#引脚接收专用时序控制器发送的光信号，将光信号转换成TTL电信号通过输出端4#引脚输出触发信号，所述输入端5#、6#引脚设置为壳体2后面的光纤通讯接口9。其中，+5V电源通过上拉电阻rb1与光信号抗扰端1#引脚相连后再接入4#引脚，接地端2#引脚接地，电源端3#号引脚接+5V电源。当收到光信号时，光纤输入模块导通，输出端4#引脚输出低电平；另外，输出端4#引脚上通过开关S1接地，可在无触发信号的情况下，手动输出低电平触发信号；所述开关S1设置为壳体前面的手动输出开关按钮1；开关S1上还并联有电容，用于在无触发信号时，输出高电平。触发信号经第一反相器（U14E）反相后输出高电平一路送至三极管T1栅极，T1导通，输出高电平至光电耦合器OPTIC1输入端口，光耦电源端接+12V直流电压，当输入端口接收到高电平信号时，光耦导通，通过控制端口4#引脚输出至继电器驱动芯片（UDN2981）输入端IN 7#，IN 8#；第一反相器反相后另一路再经第二反相器U14F反相后输出低电平，依次连接发光二极管led12、+5V电压；所述发光二极管led12设置为壳体前面的功放输出指示灯4，功放输出指示灯2点亮表示有输出信号；经继电器驱动芯片放大电流后，由继电器驱动芯片输出两路端口OUT 7#，OUT 8#输出放大电流，端口OUT 7#通过反相保护二极管D1接至继电器输出模块常开节点，当有输出信号时，通过线圈吸合常开节点，将端子模块Xrelar中端口1#和端口2#导通，使用时，端子模块Xrelar中端口1#外接正极交流电压，端子模块Xrelar中端口2#外接负极交流电压；所述端子模块Xrelar两个端口设置为壳体后面的常开节点输出、输入接线端8。端口OUT 8#通过串联电阻R1接至光电耦合器OPTIC 2，光耦控制端口4#引脚连接至CMOS管栅极，从而通过光耦控制CMOS管导通，CMOS管漏极与端子模块XDC中的端口1#相连通，CMOS管源极与端子模块XDC中的端口2#相连通；端子模块XDC中的端口1#外接直流输入电压，端子模块XDC中的端口2#外接直流输出电压；所述端子模块XDC两个端口设置为壳体后面的控制直流信号输出、输入接线端7；所述端子模块XDC中的端口2#接现场被控设备接触器线圈正极，当CMOS管导通时，外部控制电压加至现场被控设备即可驱动设备可靠动作，其中D 3和D 4二极管对输入的外部控制电压进行反向保护，电阻R2和电容C1并联组合起到稳定CMOS管输入导通的电压信号作用，稳压二极管D2、二极管D5以及串联电阻R3主要起到给光耦OPTIC2导通提供稳定的导通电压作用。

另外，锂离子电池通过设置在壳体前面的电源开关6与电源控制芯片相连通，电源控制芯片电压输出端与设置在壳体前面的工作电源指示灯3连通后接地，电源控制芯片低电压报警端口与设置在壳体前面的电源报警指示灯5连通后接地。

本实用新型功能如下：

（1）主要用于大容量试验室试验过程中特殊控制信号的功率放大单元，通过驱动电路放大信号使现场被控设备可靠动作；

（2）也可用于一种高压交流断路器相位控制器，接收控制器中微处理机发来的分闸或合闸命令将信号放大，精确的控制断路器的动作；

（3）也可用于一种一体化开关机械特性测试系统，对其中的特殊控制信号进行放大，保证开关分合闸处理单元的可靠动作；

（4）支持就地/远程两种控制模式，可通过就地按钮（硬件启动）或光信号触发（软件启动）导通内部的大功率CMOS管和继电器常开节点。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。