针对慢响应感性负载快变化要求的高精度电源的制作方法

文档序号:9566692
针对慢响应感性负载快变化要求的高精度电源的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电气技术和电力电子技术领域,具体涉及一种基于IGBT器件的混合斩波电路,具体地说是针对慢响应感性负载输出快变化高精度要求的电源。
【背景技术】
[0002]磁导航技术在介入治疗领域的应用,完全改变了介入手术的方法学,使基于导管的操作程序更加简单和准确,提高了介入治疗的效率和治愈率。大幅度减少了介入医生的X线的暴露时间,解决了困扰介入医生的许多难题,给介入治疗带来革命性的进步。
[0003]‘十二五’国家科技支撑计划中课题“心脏介入磁导航系统研制”就是在此背景下开展。但是基于使用场合的限制,该系统的核心部件磁铁、电源就要求小体积,大功率密度。导航磁铁为大感性,小阻性负载,导致其响应速度慢。但是整个系统在手术过程是在复杂的心血管内进行,又要求变化的快速、准确。因此对系统的驱动力一一电源提出了快变化,高精度的要求。
目前,该系统处于研发,试验进程,其特殊的电源要求在其他领域很少见到,因此国内的具备导航磁铁励磁电源设计、加工能力的厂家更是寥寥可数。

【发明内容】

[0004]本发明的目的就是要提供一种针对慢响应感性负载快变化要求的高精度电源设计,是针对慢响应感性负载对电源有快变化,高精度输出要求的电源设计方案,以适应医用,加速器,航天,军用等特殊场合电源的需要。
[0005]本发明是通过以下技术方案来实现的:
针对慢响应感性负载快变化要求的高精度电源,该电源由电压源1、电压调节电路2、电流调节电路3和负载4组成,电压源1的输出与电压调节电路2的输入相连接,电压调节电路2的输出与电流调节电路3的输入相连接,电流调节电路3的输出与负载4连接。
[0006]与现有技术相比较,本发明的有益效果在于:
本发明针对慢响应感性负载快变化要求的使用场合,电源通过前级电压控制和后级电流控制两级串联控制,既能满足慢响应感性负载快变化所需的强励电压,实现快变化的需要,同时又能在稳流或慢变化时提高电源的输出占空比,保证电源输出的高精度及稳定度。
【附图说明】
[0007]图1为本发明的系统电路图;
图2为图1中电压调节电路系统电路图;
图3为图1中电流调节电路系统电路图;
图4为图1的控制系统的系统简图。
[0008]图中:1.电源、2.电压调节电路、21.斩波电路、22.第一滤波电路、23.电压检测电路、3.电流调节电路、31.H-桥斩波电路、32.第二滤波电路、33.电流检测电路、4.负载、5.电源给定、6.电压给定生产电路、7.电压反馈量、8.电流反馈量、9.电压PID调节器、10.电流PID调节器、11.电压调节电路主功率器件、12.电流调节电路主功率器件。
【具体实施方式】
[0009]下面对本发明做进一步描述:
如图1所示,针对慢响应感性负载快变化要求的高精度电源,该电源由电压源1、电压调节电路2、电流调节电路3和负载4组成,电压源1与电压调节电路2是输入相连接,电压调节电路2的输出与电流调节电路3的输入相连接,电流调节电路3的输出与负载4连接。
[0010]在上述电源中,电压调节电路2由斩波电路21、第一滤波电路22和电压检测电路23组成,该斩波电路21由第一 IGBT器件Q1和第二 IGBT器件Q2组成,第一 IGBT器件Q1的C极与电压源1正极连接,第一 IGBT器件Q1的E极与第二 IGBT器件Q2的C极连接,第二 IGBT器件Q2的E极与电压源1负极连接;第一滤波电路22由第一电感L1和第一电容C1组成,第一电感L1的一端分别与第一 IGBT器件Q1的E极与第二 IGBT器件Q2的C极连接,第一电感L1另一端与第一电容C1连接,第一电容C1另一端分别与第二 IGBT器件Q2的E极和电压源1的负极连接;电压检测电路23—端分别与第一电感L1和第一电容C1连接,电压检测电路23另一端分别与第一电容C1、第二 IGBT器件Q2的E极和电压源1的负极连接。
[0011 ] 在上述电源中,电流调节电路3由H-桥斩波电路31、第二滤波电路32和电流检测电路33组成,该H-桥斩波电路31由第三IGBT器件Q3、第四IGBT器件Q4、第五IGBT器件Q5和第六IGBT器件Q6组成,第三IGBT器件Q3和第五IGBT器件Q5的C极分别与电压调节电路2输出正极连接,第三IGBT器件Q3和第五IGBT器件Q5的E极分别与第四IGBT器件Q4和第六IGBT器件Q6的C极连接,第四IGBT器件Q4和第六IGBT器件Q6的E极分别与电压调节电路2输出负极连接,第三IGBT器件Q3的E极和第四IGBT器件Q4的C极与第二电感L2 —端连接,第五IGBT器件Q5的E极和第六IGBT器件Q6的C极分别与第二电容C2和负载4连接,第二电容C2分别与第二电感L2和电流检测电路33连接。
[0012]在上述电源中,第一 IGBT器件Q1、第三IGBT器件Q3、第四IGBT器件Q4、第五IGBT器件Q5和第六IGBT器件Q6可根据电流与电压要求使用晶体管、功率场效应管和MCT管代替。
[0013]在上述电源中,第二 IGBT器件Q2可替换为二极管。
[0014]本发明在具体使用时,电压源1提供本电源的所需电压,电压调节电路2和电流调节电路3串联运行,电压调节电路2闭环工作为后级电流调节电路3提供可控的、随给定变化的电压,再经过电流调节电路3控制最终的输出电流。前级电压控制+后级电流控制方式使电源根据电流给定的变化,实现变幅,变脉宽最终输出,达到电源针对慢响应感性负载快变化高精度电流控制。
[0015]其中,慢响应感性负载在电流变化时,其所需电压分两部分构成,即电感上电流变化所需强励电压和感性材料本身具有的阻性电压,因此当电源给定5变化时,根据电流的变化速度及幅值,电压给定生成电路6计算生成满足后级输出所需电压值作为电压调节电路2的给定值,和由电压检测电路23生成的电压调节电路的电压反馈量7送入电压PID调节器9生成控制量,再送入的电压调节电路主功率器件11,达到电压调节的效果。
[0016]同时电源给定5与电流调节电路3和电流检测电路33生成的电流调节电路3的电流反馈量8送入电流PID调节器10中,生成控制量,再送入的电流调节电路主功率器件12,达到电流控制的目的。
【主权项】
1.针对慢响应感性负载快变化要求的高精度电源,其特征在于:该电源由电压源(1)、电压调节电路(2)、电流调节电路(3)和负载(4)组成,电压源(1)的输出与电压调节电路(2)的输入相连接,电压调节电路(2)的输出与电流调节电路(3)的输入相连接,电流调节电路(3)的输出与负载(4)连接。2.如权利要求1所述的针对慢响应感性负载快变化要求的高精度电源,其特征在于:所述的电压调节电路(2)由斩波电路(21)、第一滤波电路(22)和电压检测电路(23)组成,该斩波电路(21)由第一 IGBT器件(Q1)和第二 IGBT器件(Q2)组成,第一 IGBT器件(Q1)的C极与电压源(1)正极连接,第一 IGBT器件(Q1)的E极与第二 IGBT器件(Q2)的C极连接,第二 IGBT器件(Q2)的E极与电压源(1)负极连接;第一滤波电路(22)由第一电感(L1)和第一电容(C1)组成,第一电感(L1)的一端分别与第一 IGBT器件(Q1)的E极与第二 IGBT器件(Q2)的C极连接,第一电感(L1)另一端与第一电容(C1)连接,第一电容(C1)另一端分别与第二 IGBT器件(Q2)的E极和电压源(1)的负极连接;电压检测电路(23) —端分别与第一电感(L1)和第一电容(C1)连接,电压检测电路(23)另一端分别与第一电容(C1)、第二 IGBT器件(Q2)的E极和电压源(1)的负极连接。3.如权利要求1所述的针对慢响应感性负载快变化要求的高精度电源,其特征在于:所述的电流调节电路(3)由H-桥斩波电路(31)、第二滤波电路(32)和电流检测电路(33)组成,该H-桥斩波电路(31)由第三IGBT器件(Q3)、第四IGBT器件(Q4)、第五IGBT器件(Q5 )和第六IGBT器件(Q6 )组成,第三IGBT器件(Q3 )和第五IGBT器件(Q5 )的C极分别与电压调节电路(2)输出正极连接,第三IGBT器件(Q3)和第五IGBT器件(Q5)的E极分别与第四IGBT器件(Q4)和第六IGBT器件(Q6)的C极连接,第四IGBT器件(Q4)和第六IGBT器件(Q6)的E极分别与电压调节电路(2)负极连接,第三IGBT器件(Q3)的E极和第四IGBT器件(Q4)的C极与第二电感(L2) —端连接,第五IGBT器件(Q5)的E极和第六IGBT器件(Q6)的C极分别与第二电容(C2)和负载(4)连接,第二电容(C2)分别与第二电感(L2)和电流检测电路(33)连接。4.如权利要求2-3所述的针对慢响应感性负载快变化要求的高精度电源,其特征在于:所述的第一 IGBT器件(Q1)、第三IGBT器件(Q3)、第四IGBT器件(Q4)、第五IGBT器件(Q5)和第六IGBT器件(Q6)可根据电流与电压要求使用晶体管、功率场效应管和MCT管代替。5.如权利要求2所述的针对慢响应感性负载快变化要求的高精度电源,其特征在于:所述的第二 IGBT器件(Q2)可替换为二极管。
【专利摘要】本发明属于电气技术和电力电子技术领域,具体涉及一种基于IGBT器件的混合斩波电路,包括电压源、电压调节电路、电流调节电路和负载组成,电压源的输出与电压调节电路的输入相连接,电压调节电路的输出与电流调节电路的输入相连接,电流调节电路的输出与负载连接。本发明的有益效果为:针对慢响应感性负载快变化要求的使用场合,电源通过前级电压控制和后级电流控制两级串联控制,既能满足慢响应感性负载快变化所需的强励电压,实现快变化的需要,同时又能在稳流或慢变化时提高电源的输出占空比,保证电源输出的高精度及稳定度。
【IPC分类】H02M3/158
【公开号】CN105322795
【申请号】CN201510597015
【发明人】柳恒敏, 丁军怀, 吴保宁, 王有云, 卢军祥, 李铖, 柴正勇, 孙晓桓, 李星燕
【申请人】天水电气传动研究所有限责任公司
【公开日】2016年2月10日
【申请日】2015年9月18日
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