专利名称：在一个工频周期内快速稳定交流电流的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及在一个工频周期内快速稳定交流电流的装置，属于交流稳流设备。
背景技术：
在用户用电过程中电流的有效值和波形和某些预定指标之间发生了较大的偏差， 因此需要对电流进行稳定。目前稳定电流有效值一般采用稳流器，其一种稳流器是用稳定 负载电压的方法来稳定负载电流或者在需要稳定电流的电路中串入电抗器(俗称镇流器) 来限制和稳定负载电流。前者不能稳定由于自热现象引起的阻抗变化的负载电流变动，后 者不能解决由于电压缓慢变化而引起的负载电流变动，因此稳流效果欠佳。再者负载特性 五花八门，很难做成规格系列的产品，因此上述稳流器的应用受到限制。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种在一个工频周期内快速稳定交流电流的
直ο本发明解决其技术问题所采用的技术方案本发明由电流互感器、第一电流/电压转换器、标准电流发生器、第二电流/电压 转换器、比较器、固定放大器、第一耦合变压器组成；所述电流互感器的初级与负载串联，所 述电流互感器的次级接第一电流/电压转换器的输入端，所述第一电流/电压转换器的输 出端接所述比较器的一个输入端，所述第一电流/电压转换器的输出电压为Uy ；所述标准 电流发生器的输出端接所述第二电流/电压转换器的输入端，所述第二电流/电压转换器 的输出电压为ux，所述第二电流/电压转换器的输出端接所述比较器的另一个输入端，所述 比较器的输出电压为Uxy ；所述比较器的输出电压Uxy与所述第二电流/电压转换器的输出 电压Ux串联后接所述固定放大器的输入端，所述固定放大器的输出端接所述第一耦合变压 器的初级，所述第一耦合变压器的次级并联在由所述负载与电流互感器的初级串联组成的 支路的两端。本发明的工作原理如下本发明不需要测试计算，而是利用更换人为制作的标准电流与实际电流分别转换 成电压后进行比较，找出差值再经放大器放大到一定功率的形式快速返回原电路，以抵消 偏离电流，从而得到了理想的电流，达到了稳定电流的目的。本发明的有益效果如下(1)制作的标准电流稳定度应在500ms以上，对一个工频周期20ms而言，标准电流 是相对稳定的。本发明对信号的处理过程连续，整个处理过程不超过1ms，处理速度极快，处 理结果可满足工程的需要。(2)本装置是通过更换电流的标准来实现对电流的稳定，使负载上的电流与标准 电流一致，从而达到负载电流的稳定状态。经本装置治理的电流稳定度及波形失真度均可 达到以上。
(3)本装置应用范围广，其容量可根据用户需要自行选择，用户可通过更换标准来 适应负载电流的需要。综上所述，本装置具有环保、优质、高效、快速等特点，具有稳定交流电流的作用。
图1为本发明的原理框图。
图2为电流互感器、第一耦合变压器的安装位置示意图。图3为本发明的比较器的电路原理图。图4为固定放大器的电路原理图。在图1-4中，IC1-IC4的型号为μ A741，A为三相交流电源的A相，N为三相交流 电源的零线，Ux 为标准电流发生器产生的标准电流经第二电流/电压转换器后的电压(即 第二电流/电压转换器的输出电压)，Uy 为电流互感器采样的负载电流经第一电流/电压 转换器后的电压(即第一电流/电压转换器的输出电压)，Uxy 为比较器的输出电压，Uin: 电网供电电压，Ul 为将负载偏离电流处理后，再由第一耦合变压器耦合，进而形成与负载 并联的支路上的电压，IBQ 标准电流发生器，Ib 标准电流。
具体实施例方式由图1-4所示的实施例可知，它由电流互感器、第一电流/电压转换器、标准电流 发生器、第二电流/电压转换器、比较器、固定放大器、第一耦合变压器组成；所述电流互感 器的初级与负载串联，所述电流互感器的次级接第一电流/电压转换器的输入端，所述第 一电流/电压转换器的输出端接所述比较器的一个输入端，所述第一电流/电压转换器的 输出电压为Uy ；所述标准电流发生器的输出端接所述第二电流/电压转换器的输入端，所 述第二电流/电压转换器的输出电压为υχ，所述第二电流/电压转换器的输出端接所述比 较器的另一个输入端，所述比较器的输出电压为Uxy ；所述比较器的输出电压Uxy与所述第二 电流/电压转换器的输出电压Ux串联后接所述固定放大器的输入端，所述固定放大器的输 出端接所述第一耦合变压器的初级，所述第一耦合变压器的次级并联在由所述负载与电流 互感器的初级串联组成的支路的两端。所述电流互感器为Τ4，电流互感器Τ4的初级Ll与负载Z串联；所述第一电流/电 压转换器由电阻R12组成；电阻R12与电流互感器Τ4的次级L2并联后的一端接地，其另一 端为E点；所述第二电流/电压转换器由电阻Rll组成；电阻Rll与所述标准电流发生器 IBQ并联后的一端接地，其另一端为D点。所述比较器由运算放大器IC1、电阻R13-R16组成；运算放大器ICl的正向输入端 3脚经电阻R14接所述D点，运算放大器ICl的负向输入端2脚经电阻R13接所述E点，电 阻R15接在运算放大器ICl的3脚与地之间，电阻R16接在运算放大器ICl的6脚与2脚 之间，运算放大器ICl的输出电压为Uxy ；所述固定放大器由第一反相电压放大器、移相器、第二反相电压放大器、功率放大 器组成；第一反相电压放大器的输出端依次经移相器、第二反相电压放大器接功率放大器 的输入端，所述功率放大器的输出端接所述第一耦合变压器Τ6的初级，第一耦合变压器Τ6 的初级的中心抽头接Veel ；所述第一反相电压放大器由运算放大器IC2、电阻R23-R24、电位器RW1组成；所述比较器的输出电压Uxy与所述第二电流/电压转换器的输出电压扎串联 后的支路的一端经电阻R23接运算放大器IC2的负向输入端2脚，所述支路的另一端接地； 电阻R24接在运算放大器IC2的正向输入端3脚与地之间，电位器RW1接在运算放大器IC2 的6脚与2脚之间；所述移相器由运算放大器IC3、电阻R25-R26、电位器RW2、电容C2组成； 运算放大器IC3的负向输入端2脚经电阻R25接运算放大器IC2的输出端6脚，电容C2与 电位器冊2串联后接在运算放大器IC2的输出端6脚与地之间，电位器RW2的一端接地，运 算放大器IC3的正向输入端3脚接电容C2与电位器RW2的节点；电阻R26接在运算放大器 IC3的6脚与2脚之间；所述第二反相电压放大器由运算放大器IC4、电阻R27-R28、电位器 RW3组成； 运算放大器IC4的负向输入端2脚经电阻R27接运算放大器IC3的输出端6脚， 电阻R28接在运算放大器IC4的正向输入端3脚与地之间，电位器RW3接在运算放大器IC4 的6脚与2脚之间；所述功率放大器为由晶体管Q1-Q2、第二耦合变压器T5、电阻R29-R31 组成的推挽放大器，第二耦合变压器T5的初级接在运算放大器IC4的输出端6脚与地之 间，第二耦合变压器T5的次级分别接晶体管Q1和晶体管Q2的基极，第二耦合变压器T5次 级的中心抽头分别经电阻R29和电阻R30接VCCl和地；晶体管Q1和晶体管Q2的发射极并 联后经电阻R31接地；晶体管(Q1)和晶体管(Q2)的集电极分别接所述第一耦合变压器T6 的初级，所述第一耦合变压器T6初级的中心抽头接V。el，所述第一耦合变压器T6的次级与 由负载Z和电流互感器T4的初级L1串联后组成的支路并联。本发明的工作原理如下如果单相交流电压加在负载两端时，在负载中将有交流电流流过，其大小及波形 与所加电压和阻抗性质有关，把流过负载的电流叫实际电流Is ；Is由两部分组成即把供电 电流叫Ig，把U1产生的与Is中变动电流相反的电流叫偏离电流IP，IS = Ig+IP ；将偏离电流 Ip经本装置电子处理后变成相应的偏离电压U1，将上述偏离电压U1加在负载Z的两端，此 时偏离电压U1为负载Z提供了一个与Is变动电流相反的电流抵消了负载电流中电流变化 的部分，从而达到了负载电流的稳定。具体做法是做一个标准电流Ib (见图3)，使Ib = Is，并使Ib与供电电压频率相 同，波形稳定、相位稳定、幅值稳定。将此标准电流Ib经第二电流/电压转换器R12转换成 电压Ux。将13经1 1的电流互感器T4采样后再经第一电流/电压转换器R11转换成电 压Uy。将扎与化同时送入比较器(见图3)，IC1的正向输入端经电阻附4接仏，其负向输 入端经电阻R13接Uy，比较器输出的电压即为偏离电压Uxy，将、与扎叠加后的结果作为固 定放大器的输入信号(见图4)。固定放大器的总放大倍数为a倍，移相角为Y，第一耦合 变压器T6的变比为1 1。当Uxy = 0时，只剩下Ux。当调整固定放大器放大量为a及移相角为、使固定放 大器的输出电压U1与负载Z的供电电压Uin完全相同时即可实现U1与Uin的并联，此时U1 与uin并联同时为负载Z供电，但此时U1不给负载Z提供电流，就好像电网中的发电机刚并 网不发电一样。当Uxy兴0时，所述输出电压U1将做相应的变化，U1为负载提供了一个与Is变动 电流相反的电流从而实现了负载电流的稳定。本发明具有如下电流治理功能本装置起到了稳定交流电流的作用当负载电路中只有有功电流时，做一个标准电流Ib使其等于实际电流Is，将标准电流Ib送入第二电流/电压转换器转换为Ux，再将实 际电流Is采样后的电流经第一电流/电压转换器转换成电压Uy，如图3所示，将Ux、Uy同时 送入比较器的输入端；此时IC1输出电压为Uxy，Uxy与Ux叠加后送入固定放大器的输入端， 则所述输出电压U1作相应变化，其结果导致负载中的变动电流做相反的变化，因此负载中 的电流得到了稳定。起到了交流电流稳定器的作用。
权利要求
一种在一个工频周期内快速稳定交流电流的装置，其特征在于它由电流互感器、第一电流/电压转换器、标准电流发生器、第二电流/电压转换器、比较器、固定放大器、第一耦合变压器组成；所述电流互感器的初级与负载串联，所述电流互感器的次级接第一电流/电压转换器的输入端，所述第一电流/电压转换器的输出端接所述比较器的一个输入端，所述第一电流/电压转换器的输出电压为(Uy)；所述标准电流发生器的输出端接所述第二电流/电压转换器的输入端，所述第二电流/电压转换器的输出电压为(Ux)，所述第二电流/电压转换器的输出端接所述比较器的另一个输入端，所述比较器的输出电压为(Uxy)；所述比较器的输出电压(Uxy)与所述第二电流/电压转换器的输出电压(Ux)串联后接所述固定放大器的输入端，所述固定放大器的输出端接所述第一耦合变压器的初级，所述第一耦合变压器的次级并联在由所述负载与电流互感器的初级串联组成的支路的两端。
2.根据权利要求1所述的在一个工频周期内快速稳定交流电流的装置，其特征在于所 述电流互感器为(T4)，电流互感器(T4)的初级(L1)与负载(Z)串联；所述第一电流/电 压转换器由电阻(R12)组成；电阻(R12)与电流互感器(T4)的次级(L2)并联后的一端接 地，其另一端为E点；所述第二电流/电压转换器由电阻(R11)组成；电阻(R11)与所述标 准电流发生器(IBQ)并联后的一端接地，其另一端为D点。
3.根据权利要求2所述的在一个工频周期内快速稳定交流电流的装置，其特征在于所 述比较器由运算放大器(IC1)、电阻(R13-R16)组成；运算放大器(IC1)的正向输入端3脚 经电阻(R14)接所述D点，运算放大器(IC1)的负向输入端2脚经电阻(R13)接所述E点， 电阻(R15)接在运算放大器(IC1)的3脚与地之间，电阻(R16)接在运算放大器(IC1)的 6脚与2脚之间，运算放大器(IC1)的输出电压为Uxy。
4.根据权利要求3所述的在一个工频周期内快速稳定交流电流的装置，其特征在于所 述固定放大器由第一反相电压放大器、移相器、第二反相电压放大器、功率放大器组成；第 一反相电压放大器的输出端依次经移相器、第二反相电压放大器接功率放大器的输入端， 所述功率放大器的输出端接所述第一耦合变压器(T6)的初级，第一耦合变压器(T6)的初 级的中心抽头接V。el ；所述第一反相电压放大器由运算放大器(IC2)、电阻(R23-R24)、电位 器(RW1)组成；所述比较器的输出电压(Uxy)与所述第二电流/电压转换器的输出电压(Ux) 串联后的支路的一端经电阻(R23)接运算放大器(IC2)的负向输入端2脚，所述支路的另 一端接地；电阻(R24)接在运算放大器(IC2)的正向输入端3脚与地之间，电位器(RW1)接 在运算放大器(IC2)的6脚与2脚之间；所述移相器由运算放大器(IC3)、电阻(R25-R26)、 电位器(RW2)、电容(C2)组成；运算放大器(IC3)的负向输入端2脚经电阻(R25)接运算 放大器(IC2)的输出端6脚，电容(C2)与电位器(RW2)串联后接在运算放大器(IC2)的输 出端6脚与地之间，电位器(RW2)的一端接地，运算放大器(IC3)的正向输入端3脚接电容 (C2)与电位器(RW2)的节点；电阻(R26)接在运算放大器(IC3)的6脚与2脚之间；所述 第二反相电压放大器由运算放大器(IC4)、电阻(R27-R28)、电位器(RW3)组成；运算放大器 (IC4)的负向输入端2脚经电阻(R27)接运算放大器(IC3)的输出端6脚，电阻(R28)接在 运算放大器(IC4)的正向输入端3脚与地之间，电位器(RW3)接在运算放大器(IC4)的6脚 与2脚之间；所述功率放大器为由晶体管(Q1-Q2)、第二耦合变压器(T5)、电阻(R29-R31) 组成的推挽放大器，第二耦合变压器(T5)的初级接在运算放大器(IC4)的输出端6脚与地 之间，第二耦合变压器(T5)的次级分别接晶体管(Q1)和晶体管(Q2)的基极，第二耦合变压器(T5)次级的中心抽头分别经电阻(R29)和电阻(R30)接V。el和地；晶体管(Q1)和晶 体管(Q2)的发射极并联后经电阻(R31)接地；晶体管(Q1)和晶体管(Q2)的集电极分别接 所述第一耦合变压器(T6)的初级，所述第一耦合变压器(T6)初级的中心抽头接V。。i，所述 第一耦合变压器(T6)的次级与由负载(Z)和电流互感器(T4)的初级(L1)串联后组成的 支路并联。
全文摘要
本发明涉及在一个工频周期内快速稳定交流电流的装置，它由电流互感器、第一电流/电压转换器、标准电流发生器、第二电流/电压转换器、比较器、固定放大器、第一耦合变压器组成。本发明的有益效果是具有环保、优质、高效、快速等特点，具有稳定交流电流的作用。
文档编号G05F1/14GK101866192SQ20101018146
公开日2010年10月20日 申请日期2010年5月25日 优先权日2010年5月25日
发明者牛世斌 申请人:牛世斌