一种模拟式直流电源控制电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种模拟式直流电源控制电路，属于电力电子技术领域。
【背景技术】
[0002]直流电源用于核电厂中直流系统的供电以及蓄电池的充电，直流系统的电气拓扑为典型的可控硅三相全波整流桥，将核电厂厂用交流电整流成为直流电，经滤波后供给直流负载。
[0003]从控制电路结构上，直流电源控制电路可分为数字式与模拟式。数字式控制电路采用单片机等处理器芯片对设备进行控制，芯片的功能由编程人员编写代码并烧入芯片实现；模拟式控制电路没有处理器芯片，所有控制功能与逻辑均由电路完成，没有软件。在核电领域，对由软件控制的装置有特殊的要求，除了需要软件认证外还需指定的安全级别的特殊芯片，试验费用与芯片成本都很高。而模拟式控制电路则无需上述的要求。
[0004]现有的模拟式直流电源控制电路跟踪的实现方式为:对直流输出采样后与参考电压相比较，产生控制信号送入专用的可控硅驱动芯片。再根据对交流侧同步信号的采样，由可控硅驱动芯片生成脉冲信号驱动可控硅。这种方式需要专用的可控硅驱动芯片，随着数字电路的发展，该类专用芯片逐渐被淘汰，剩下的也面临成本上升的压力。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题是提供一种能够为核电厂直流系统提供驱动信号，使其直流输出能够按照设定值输出，且成本较低的模拟式直流电源控制电路。
[0006]为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供一种模拟式直流电源控制电路，其特征在于，包括:
[0007]用于将市电转换为触发所需的同步信号的输入市电同步信号电路；
[0008]用于产生触发可控硅所需的脉冲串的高频方波信号电路；
[0009]用于产生基准电压的基准电源电路；
[0010]用于对直流系统输出电压进行采集并滤波，产生输出电压采样值的输出电压采样电路；
[0011]用于将所述输出电压采样值与所述基准电压比较，产生电压控制信号，并将所述电压控制信号叠加在所述脉冲串上，形成可控硅触发角，再与输入市电同步信号比较，形成触发脉冲的稳压控制电路。
[0012]优选地，所述输入市电同步信号电路把输入电压的正半周和负半周的信号整形为类锯齿波，作为同步信号提供给触发电路使用。
[0013]优选地，所述高频方波信号电路通过运算放大器电路产生触发可控硅所需的脉冲串ο
[0014]优选地，所述基准电源电路采用基准电源芯片与外围电路产生基准电压，外围电路中含有用于对基准电压进行调节的电位器。
[0015]优选地，所述基准电压为控制电路的电压参考值。
[0016]优选地，所述输出电压采样电路使用差分电路对直流系统输出电压进行采集，采集的电压经过滤波后供控制电路使用。
[0017]优选地，所述稳压控制电路为一包含运算放大器的负反馈电路，其输入为所述基准电压与输出电压采样值，经过负反馈电路后将所述基准电压与输出电压采样值的差值输出，与所述高频方波信号电路产生的脉冲串叠加，然后与输入市电同步信号比较，形成触发脉冲。
[0018]本发明提供的模拟式直流电源控制电路克服了现有技术的不足，能够为核电厂直流系统提供驱动信号，使其直流输出能够按照设定值输出，且成本较低，适合大范围推广应用。
【附图说明】
[0019]图1为输入市电同步信号电路示意图；
[0020]图2为尚频方波彳目号电路不意图；
[0021 ] 图3为基准电源电路不意图；
[0022]图4为输出电压采样电路示意图；
[0023]图5为稳压控制电路示意图；
[0024]图6为稳压控制结果示意图。
【具体实施方式】
[0025]下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
[0026]本实施例提供的模拟式直流电源控制电路，包括:
[0027]用于将市电转换为触发所需的同步信号的输入市电同步信号电路；
[0028]用于产生触发可控硅所需的脉冲串的高频方波信号电路；
[0029]用于产生基准电压的基准电源电路；
[0030]用于对直流系统输出电压进行采集并滤波，产生输出电压采样值的输出电压采样电路；
[0031]用于将所述输出电压采样值与所述基准电压比较，产生电压控制信号，并将所述电压控制信号叠加在所述脉冲串上，形成可控硅触发角，再与输入市电同步信号比较，形成触发脉冲的稳压控制电路；
[0032]所述触发脉冲也即控制电路的输出。
[0033]图1为为输入市电同步信号电路示意图，其中1，2，3为输入市电电压。VF1A，VF1B ；VF2A，VF2B ;VF3A，VF3B分别为经过电阻(R*2)衰减后的第一、第二、第三相电压，R为365K。以 V2UV12 为例，U2B、R8，R23，R10，Rl，R24，R105 构成差动放大电路；
[0034]V21 = (VF2A-VF1A) *R24/(R8 + R23 + 365K*2) = (VF2A-VF1 A) * 1 OK/(100K+27.4K+365K*2) = (VF2A-VF1A)*(10/857.4)
[0035]当输入市电电压为400V AC 时，V21 = 400*10/857.4 = 4.66Vac ；
[0036]U2A，R2，R3 构成反相比例放大器，V12 = _(R3/R2)*V21 = (VF1A-VF2A)；
[0037]U2D，R26，R100，R101构成反相求和电路；其中R26输入端为V13，R100输入端为V12 ；
[0038]U2D_P14 = -R101*(V13/R26+V12/R100) = -27.4/100* (V13+V12)
[0039]= -27.4/100*(10/857.4)*(VF1A-VF3A+VF1A-VF2A)
[0040]= -27.4/100*(10/857.4)*(2*VF1A_VF3A_VF2A)
[0041]在三相平衡的情况下，VF1A+VF2A+VF3A = 0 ；
[0042]U2D_P14 = -27.4/100* (10/857.4) *3* (VF1A)，同步于输入第一相电压；
[0043]U7B，R77，C57 ;U7C，R79，C64分别为把输入电压的正半周和负半周的同步信号整形为类锯齿波的电路。
[0044]图2为高频方波信号电路，U11A(LM339)、R20，R19，R54，C14和D23构成方波发生器。
[0045]上电瞬间，同相输入端U11A_P5 = (Vp_D23)*(R18/(R18+R54+R20))。反相输入端U11A_P4 = 0。比较器输出端U11A_P2输出高电平，同相输入端U11A_P5电压锁定在VP*(R18/(R18+R54) = 6V上，随着C14的充电，端电压上升，当高于U11A_P5时，比较器U11A输出变为低电平；
[0046]U11A_P 为 VN*(R18/(R18+R54) = -6V。C14 开始通过 R19，D23，比较器输出端放电，直至低于同相输入端-6V时，输出再次反转。
[0047]根据一阶电路公式可得:
[0048]6=12+( (-6)-12) *e~ (-Ton/ (R20+R19) *C14) — > Ton = 54.3us
[0049]-6 = (-12) + (6-(-12))*e~(-Toff/(R19*C14)— > Toff = 24.3us
[0050]式中，Ton为高电平持续时间，Toff为低电平持续时间。
[0051]频率f = 1/(54.3+24.3) = 12.7KHz
[0052]占空比=54.3/(54.3+24.3) = 69%0
[0053]图3所示为基准电源电路。以TL431CLP芯片为核心，外围电路辅以支持。R157为电位器，可通过调节R157对VR值进行调节，VR值即基准电压值。
[0054]图4为输出电压采样电路。VUR_，VUR+为整流输出电压(Ubat)的正负电压信号。U10C，R152，R153，R154，R155，R156，R122 组成差分放大电路。
[0055]U10C_P8 = 0.009*Ubat (当 Ubat = 400VDC 时，U10C_P8 = 3.62Vdc)。
[0056]R129，R131，R133，C78，C79，C80构成带阻滤波器；衰减中心频率约为300Hz，用于滤除五次谐波。
[0057]U10A构成电压跟随器，增强后端的带负载能力。
[0058]图5为稳压控制电路，U10B，R142，R143，VR构成比较器，反相输入端U10B_P6输入为给定电压值；同相输入端U10B_P5为整流输出电压检测值，当P5 > P6时，输出高电平，叠加在VC上，把高频信号电位抬高，从而减少导通角，降低整流电压值，形成负反馈，起稳定整流输出电压的作用。不同的给定值，对应不同的输出电压值。可根据实际情况调整，如图6所示。
【主权项】
1.一种模拟式直流电源控制电路，其特征在于，包括: 用于将市电转换为触发所需的同步信号的输入市电同步信号电路； 用于产生触发可控硅所需的脉冲串的高频方波信号电路； 用于产生基准电压的基准电源电路； 用于对直流系统输出电压进行采集并滤波，产生输出电压采样值的输出电压采样电路； 用于将所述输出电压采样值与所述基准电压比较，产生电压控制信号，并将所述电压控制信号叠加在所述脉冲串上，形成可控硅触发角，再与输入市电同步信号比较，形成触发脉冲的稳压控制电路。2.如权利要求1所述的一种模拟式直流电源控制电路，其特征在于:所述输入市电同步信号电路把输入电压的正半周和负半周的信号整形为类锯齿波，作为同步信号提供给触发电路使用。3.如权利要求1所述的一种模拟式直流电源控制电路，其特征在于:所述高频方波信号电路通过运算放大器电路产生触发可控硅所需的脉冲串。4.如权利要求1所述的一种模拟式直流电源控制电路，其特征在于:所述基准电源电路采用基准电源芯片与外围电路产生基准电压，外围电路中含有用于对基准电压进行调节的电位器。5.如权利要求1或4所述的一种模拟式直流电源控制电路，其特征在于:所述基准电压为控制电路的电压参考值。6.如权利要求1所述的一种模拟式直流电源控制电路，其特征在于:所述输出电压采样电路使用差分电路对直流系统输出电压进行采集，采集的电压经过滤波后供控制电路使用。7.如权利要求1所述的一种模拟式直流电源控制电路，其特征在于:所述稳压控制电路为一包含运算放大器的负反馈电路，其输入为所述基准电压与输出电压采样值，经过负反馈电路后将所述基准电压与输出电压采样值的差值输出，与所述高频方波信号电路产生的脉冲串叠加，然后与输入市电同步信号比较，形成触发脉冲。
【专利摘要】本发明提供了一种模拟式直流电源控制电路，包括：用于将市电转换为触发所需的同步信号的输入市电同步信号电路；用于产生触发可控硅所需的脉冲串的高频方波信号电路；用于产生基准电压的基准电源电路；用于对直流系统输出电压进行采集并滤波，产生输出电压采样值的输出电压采样电路；用于将所述输出电压采样值与所述基准电压比较，产生电压控制信号，并将所述电压控制信号叠加在所述脉冲串上，形成可控硅触发角，再与输入市电同步信号比较，形成触发脉冲的稳压控制电路。本发明提供的模拟式直流电源控制电路克服了现有技术的不足，能够为核电厂直流系统提供驱动信号，使其直流输出能够按照设定值输出，且成本较低，适合大范围推广应用。
【IPC分类】H02M7/155
【公开号】CN105429485
【申请号】CN201510953620
【发明人】柳毅, 俞高伟, 刘平, 郭贺, 胡子婴, 浦晓君
【申请人】上海发电设备成套设计研究院, 深圳科士达科技股份有限公司, 上海科达机电控制有限公司
【公开日】2016年3月23日
【申请日】2015年12月17日