专利名称：电子式交流恒流源的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电源装置，具体的说是一种电子式交流恒流源。
背景技术：
目前，在需要进行电流测试的产品的出厂检测中，通常采用调压器调整自身电压 来控制输出电流。这种方法存在如下两个问题一、输入为电网电压，那么输出电流的波形 与电网电压相同。使用的电网中由于用电设备类型的复杂通常会弓I入干扰，导致波形失真。 这种方法输出的电流无法对电网的波形失真进行校正。二、调整电流过程是采用调压器进 行调解，无论是使用电机进行自动的闭环调解还是通过人工进行手动调节，输出电流的调 整速度都相对较慢。基于以上的两个问题的考虑，在使用这种结构进行产品测试时会带来 精度相对较差的问题。最近几年来，半导体行业发展迅猛。IGBT技术已经比较成熟，高耐压、大电流、低导 通压降的产品已经系列化，产品的价格也已经降低。另外，PWM技术也在不断的进步。所以 基于SPWM技术的逆变也已经被广泛的提出和应用。在这样的行业背景之下，实现基于SPWM 技术开发电子式交流恒流源成为可能。
实用新型内容针对现有技术中电源装置存在的电流无法对电网的波形失真进行校正以及输出 电流的调整速度慢等不足之处，本实用新型要解决的技术问题是提供一种输出电流的响应 速度、电流精度、波形失真都达到很好的效果、且不受电网波形失真影响的电子式交流恒流 源。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是本实用新型电子式交流恒流源包括控制及显示单元、模拟闭环控制单元、逆变单 元、状态及信号采样单元以及升流输出单元，其中逆变单元的输入端接有三相交流电，输出 端为经过逆变处理的单相交流电，经过升流输出单元输出；模拟闭环控制单元的信号输入 端与逆变单元的电流信号相连，模拟闭环控制单元的信号输入端还与升流输出单元的输出 端相连；状态及信号采样单元将采集的逆变单元的电压信号及升流输出单元的电流信号输 出至控制及显示单元；控制及显示单元的控制端接至模拟闭环控制单元的控制端。所述控制及显示单元包括中央控制器及显示部分，其中中央控制器通过AD单元 接收状态及信号采样单元的输入信号，通过DA单元将控制信号送至模拟闭环控制单元；中 央控制器通过数据线与显示部分相连。所述模拟闭环控制单元包括串行连接的第一 PID调整器及第二 PID调整器，其中 第一 PID调整器的输入端接收控制及显示单元中中央控制器输出的控制信号和外部电压 反馈信号，第一 PID调整器输出的第一信号送至第二 PID调整器的输入端，第二 PID调整器 的输入端还接有内部电流反馈信号，第二PID调整器的输出端的IGBT控制信号送至逆变单元。[0009]所述逆变单元具有H桥，H桥经光电隔离器件接收模拟闭环控制单元输出的模拟 信号，H桥经过滤波处理后输出至升流输出单元。所述H桥采用4个IGBT元件构成。本实 用新型还包括报警与保护单元，其中该单元的电流检测部分包括整流电路、短路检测电路 以及过流检测电路，其中整流电路接收来自逆变单元的直流电流信号，整流后的模拟信号 分别送至短路检测电路以及过流检测电路，短路检测电路以及过流检测电路输出的IO信 号接至控制与显示单元。短路检测电路以及过流检测电路均采用比较器电路，比较器电路 中比较器的正输入端接有RC电路，负输入端接有检测门限电压信号。报警与保护单元还具 有过流检测电路及锁存器，过流检测电路输出的报警信号经过锁存器锁存后的信号与逆变 单元的逆变使能信号经过与逻辑运算电路处理后，输出至逆变单元。本实用新型具有如下优点1.输出电流波形好，不受电网电压波形的影响；2.输出电流响应时间快，在500ms内就可以达到目标值；3.电路实现简单，成本较低；4.原理简单，器件选择较为灵活，产品化方便。
图1为本实用新型电气原理图；图2为本实用新型中控制及显示单元电气原理图；图3为本实用新型中模拟闭环控制单元电气原理图；图4为本实用新型中逆变单元和升流输出单元原理图；图5为本实用新型中报警与保护单元的电流检测部分的电气原理图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型一种电子式交流恒流源包括控制及显示单元、模拟闭环 控制单元、逆变单元、状态及信号采样单元以及升流输出单元，其中逆变单元的输入端接有 三相交流电，输出端为经过逆变处理的单相交流电，经过升流输出单元输出；模拟闭环控制 单元的信号输入端与逆变单元的电流信号相连，模拟闭环控制单元的信号输入端还与升流 输出单元的输出端相连；状态及信号采样单元将采集的逆变单元的电压信号及升流输出单 元的电流信号输出至控制及显示单元；控制及显示单元的控制端接至模拟闭环控制单元的 控制端。如图2所示，所述控制及显示单元包括中央控制器及显示部分，其中中央控制器通 过AD单元接收状态及信号采样单元的输入信号，通过DA单元将控制信号送至模拟闭环控 制单元；中央控制器通过数据线与显示部分相连。所述控制及显示单元由控制器(本实例采用EP3C40Q240C8芯片)、AD单元(本实 例采用能AD7592芯片)、DA单元(本实例采用LTC1599AIG芯片)、RS485通讯接口以及触 摸屏组成。AD单元将系统的输入电网电压信号，系统输出电压信号，系统输出电流信号采集 回控制器内。控制器将系统输出电流采样回系统内部经过PID算法调整DA单元输出的控 制信号的大小，从而控制了系统的输出电流。控制器通过输入点(光藕隔离)将系统是否 出现过流、短路、过热等报警信号采回控制器内。通过对系统的模拟信号及其数字信号的采 集，实现了对系统状态的动态监控，从而保证了系统的安全和当前状态的一目了然。DA单元输出模拟正弦信号作为给定，为模拟闭环控制单元提供控制信号。如图3所示，所述模拟闭环控制单元包括串行连接的第一 PID调整器及第二 PID 调整器，其中第一 PID调整器的输入端接收控制及显示单元中中央控制器输出的控制信号 和外部电压反馈信号，输出经过第一级PID调整的模拟信号至第二 PID调整器的输入端，第 二 PID调整器的输入端还接有内部电流反馈信号，第二 PID调整器的输出端的IGBT控制信 号送至逆变单元。将控制器输出的控制信号作为给定，以系统输出外部电压信号作为反馈信号构成 一个外部电压环。电压信号的采样点为图4中变压器Tl的二次边。通过第一 PID调整器的 模拟电路使系统输出的电压值跟随控制器输出的第一信号。另外将外部电压环输出的第一 信号作为给定，以逆变单元的H桥输出的内部电流反馈信号作为反馈信号通过第二 PID调 整器的模拟电路构成内部电流环。内部电流环使用传感器SQl采集电感和无极电力Cl电 容之间的电流值作为反馈信号与前级给定进行闭环。内部电流环输出的模拟量与三角波进 行比较，比较后输出的IGBT控制信号驱动IGBT。如图4所示，所述逆变单元具有H桥，H桥经光电隔离器件接收模拟闭环控制单元 输出的模拟信号，H桥经过滤波处理后输出至升流输出单元。电子式交流恒流源还包括报 警与保护单元，如图5所示，该单元的电流检测部分包括整流电路、短路检测电路以及过流 检测电路，其中整流电路接收来自逆变单元的直流电流信号，整流后的模拟信号分别送至 短路检测电路以及过流检测电路，短路检测电路以及过流检测电路输出的IO信号接至控 制与显示单元。短路检测电路以及过流检测电路均采用比较器电路，比较器的正输入端接有RC 电路，负输入端接有检测门限电压信号。采样的直流母线电流信号经过精密整流与比例调整后连接一个电阻，电阻后再连 接一个电容，电容后面连接到OV上。在电阻和电容之间取得经过调整的电流信号与设定的 电压值进行比较。报警与保护单元还具过流检测电路及锁存器，过流检测电路输出的报警信号经过 锁存器锁存后的信号与逆变单元的逆变使能信号经过与逻辑运算电路处理后，输出至逆变 单元。
权利要求1.一种电子式交流恒流源，其特征在于包括控制及显示单元、模拟闭环控制单元、逆 变单元、状态及信号采样单元以及升流输出单元，其中逆变单元的输入端接有三相交流电， 输出端为经过逆变处理的单相交流电，经过升流输出单元输出；模拟闭环控制单元的信号 输入端与逆变单元的电流信号相连，模拟闭环控制单元的信号输入端还与升流输出单元的 输出端相连；状态及信号采样单元将采集的逆变单元的电压信号及升流输出单元的电流信 号输出至控制及显示单元；控制及显示单元的控制端接至模拟闭环控制单元的控制端。
2.按权利要求1所述电子式交流恒流源，其特征在于所述控制及显示单元包括中央 控制器及显示部分，其中中央控制器通过AD单元接收状态及信号采样单元的输入信号，通 过DA单元将控制信号送至模拟闭环控制单元；中央控制器通过数据线与显示部分相连。
3.按权利要求1所述电子式交流恒流源，其特征在于所述模拟闭环控制单元包括串 行连接的第一 PID调整器及第二 PID调整器，其中第一 PID调整器的输入端接收控制及显 示单元中中央控制器输出的控制信号和外部电压反馈信号，第一 PID调整器输出的第一信 号送至第二 PID调整器的输入端，第二 PID调整器的输入端还接有内部电流反馈信号，第二 PID调整器的输出端的IGBT控制信号送至逆变单元。
4.按权利要求1所述电子式交流恒流源，其特征在于所述逆变单元具有H桥，H桥经 光电隔离器件接收模拟闭环控制单元输出的模拟信号，H桥经过滤波处理后输出至升流输 出单元。
5.按权利要求4所述电子式交流恒流源，其特征在于所述H桥采用4个IGBT元件构成。
6.按权利要求1所述电子式交流恒流源，其特征在于还包括报警与保护单元，其中该 单元的电流检测部分包括整流电路、短路检测电路以及过流检测电路，其中整流电路接收 来自逆变单元的直流电流信号，整流后的模拟信号分别送至短路检测电路以及过流检测电 路，短路检测电路以及过流检测电路输出的IO信号接至控制与显示单元。
7.按权利要求6所述电子式交流恒流源，其特征在于短路检测电路以及过流检测电 路均采用比较器电路，比较器电路中比较器的正输入端接有RC电路，负输入端接有检测门 限电压信号。
8.按权利要求6所述电子式交流恒流源，其特征在于报警与保护单元还具有过流检 测电路及锁存器，过流检测电路输出的报警信号经过锁存器锁存后的信号与逆变单元的逆 变使能信号经过与逻辑运算电路处理后，输出至逆变单元。
专利摘要本实用新型涉及一种电子式交流恒流源，包括控制及显示单元、模拟闭环控制单元、逆变单元、状态及信号采样单元以及升流输出单元，其中逆变单元的输入端接有三相交流电，输出端为经过逆变处理的单相交流电，经过升流输出单元输出；模拟闭环控制单元的信号输入端与逆变单元的电流信号相连，模拟闭环控制单元的信号输入端还与升流输出单元的输出端相连；状态及信号采样单元将采集的逆变单元的电压信号及升流输出单元的电流信号输出至控制及显示单元；控制及显示单元的控制端接至模拟闭环控制单元的控制端。本实用新型输出电流波形好，不受电网电压波形的影响；输出电流响应时间快，电路实现简单，成本较低。
文档编号H02M7/5387GK201918916SQ20102068841
公开日2011年8月3日 申请日期2010年12月29日 优先权日2010年12月29日
发明者刘付军, 刘贺祥, 史艳军, 张双林, 张旭, 王玉山, 秦勇, 阴晓勇 申请人:沈阳新松机器人自动化股份有限公司