一种直流程控电源的制作方法
【专利摘要】本实用新型的直流程控电源，包括依次连接的隔离变压器、桥式整流电路、电流取样电路、降压型PWM电路及IGBT保护电路、滤波电路和电压取样电路，还包括PWM发生及峰值电流限制电路和IGBT驱动电路；PWM发生及峰值电流限制电路和电流取样电路、及电压取样电路连接，IGBT驱动电路与降压型PWM电路及IGBT保护电路连接；市电经变压整流、滤波变成所需的直流电输出；通过PWM控制IGBT的导通和截止实现控制电源的工作和停止，实现电路过压和过流保护，采用PWM作为电压电流调节电路核心，解决了铁路直流转折机及电机测试时不标准激励引起的测试误差及波形误差。
【专利说明】一种直流程控电源
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及用于制造铁路信号检测设备的可调直流稳压激励源，尤其涉及一种直流程控电源。
【背景技术】
[0002]此前，直流电动转折机测试时，采用的是50HZ交流手动调压，整流为转折机提供测试激励，在电机启动和运行时，由于动态过程和负载扰动，电压不能保持恒定，造成测试条件不标准，严重影响测试数据的可靠性。因此，目前急需一种稳定的电源。
实用新型内容
[0003]本实用新型的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种电压恒定的直流程控电源，为铁路设备测试提供标准激励电源。
[0004]为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案:
[0005]一种直流程控电源，包括依次连接的隔离变压器、桥式整流电路、电流取样电路、降压型PWM电路及IGBT保护电路、滤波电路和电压取样电路，还包括PWM发生及峰值电流限制电路和IGBT驱动电路；PWM发生及峰值电流限制电路和电流取样电路、及电压取样电路连接，IGBT驱动电路与降压型PWM电路及IGBT保护电路连接；市电经变压整流、滤波变成所需的直流电输出；同时，通过电流取样电路、电压取样电路采集电路的电流和电压并输送至PWM发生及峰值电流限制电路控制IGBT驱动电路的工作，IGBT驱动电路控制降压型PWM电路及IGBT保护电路工作实现电路过压和过流保护。
[0006]包括电压设定电路，电压设定电路和电压取样电路分别与模拟PID控制电路连接，模拟PID控制电路输出端连接PWM发生及峰值电流限制电路，PWM发生及峰值电流限制电路与IGBT驱动电路连接；电压设定电路提供的电压与电压取样采集的电源输出电压输送给模拟PID控制电路运算，模拟PID控制电路通过PWM发生及峰值电流限制电路控制IGBT驱动电路的工作，IGBT驱动电路控制降压型PWM电路及IGBT保护电路工作实现对电源输出电压的调节。
[0007]所述电流取样电路包括电流传感器，调理电路、和滞环比较器，电流传感器采集的电流信号经调理电路调理、滤波后通过滞环比较器比较，当采集的电流大于电路允许最大电流值时，滞环比较器输送信号给PWM发生及峰值电流限制电路控制IGBT驱动电路停止工作，实现电路过流保护。
[0008]所述降压型PWM电路及IGBT保护电路包括PWM控制芯片及IGBT，通过PWM控制芯片控制IGBT的导通和截止，控制电源电路工作。
[0009]所述IGBT驱动电路包括IGBT驱动模块，通过IGBT驱动模块驱动IGBT工作。
[0010]所述电压取样电路包括电压传感器，电压传感器采集电源输出电压后与电压设定电路提供的电压一同送到模拟PID控制电路。
[0011 ] 所述电压设定电路包括电位器，通过改变电位器的位置设定电压。
[0012]本实用新型的直流程控电源包括降压型PWM电路及IGBT保护电路，通过PWM控制IGBT的导通和截止实现控制电源的工作和停止，实现电路过压和过流保护，采用PWM作为电压电流调节电路核心，解决了铁路直流转折机及电机测试时不标准激励引起的测试误差及波形误差。
[0013]进一步，采用了优化的模拟PID控制电路，保障了输出电压的动态特性和静态特性。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为本实用新型的原理框图；
[0015]图2为本实用新型的原理总图；
[0016]图3为本实用新型中输出调压及稳压电路；
[0017]图4为本实用新型中过流保护电路；
[0018]图5为本实用新型中输出电压设定电路。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图对本实用新型进行具体描述:
[0020]如图1和图2所示，本实用新型为直流转折机及直流电机测试提供一个标准的可编程直流稳压激励源。直流程控电源，包括依次连接的隔离变压器、桥式整流电路、电流取样电路、降压型PWM电路及IGBT保护电路、滤波电路和电压取样电路，还包括PWM发生及峰值电流限制电路和IGBT驱动电路；PWM发生及峰值电流限制电路和电流取样电路、及电压取样电路连接，IGBT驱动电路与降压型PWM电路及IGBT保护电路连接；
[0021]市电经变压整流、滤波变成所需的直流电输出；同时，通过电流取样电路、电压取样电路采集电路的电流和电压并输送至PWM发生及峰值电流限制电路控制IGBT驱动电路的工作，IGBT驱动电路控制降压型PWM电路及IGBT保护电路工作实现电路过压和过流保护。
[0022]图2为本实用新型的主回路，主要用于输出电压可调的稳压平滑直流，输出电压=Vo = DX (1.4X0.95XTX220V-1r)其中T为变压器变比，D为Vl开关输出的占空比，I为输出电流，r为变压器内阻。Vl为IGBT管，栅极通过R2由Drive端口的PWM信号驱动。PROTECT端口为瞬时过流保护信号。该电路可输出200V电压，20A额定电流。瞬时冲击电流小于150A。
[0023]进一步，直流程控电源还包括电压设定电路，电压设定电路和电压取样电路分别与模拟PID控制电路，模拟PID控制电路输出端连接PWM发生及峰值电流限制电路，PWM发生及峰值电流限制电路与IGBT驱动电路连接；电压设定电路提供的电压与电压取样采集的电源输出电压输送给模拟PID控制电路运算，模拟PID控制电路通过PWM发生及峰值电流限制电路控制IGBT驱动电路的工作，IGBT驱动电路控制降压型PWM电路及IGBT保护电路工作实现对电源输出电压的调节。
[0024]如图4所示，为输出过流保护电路，所述电流取样电路包括电流传感器，调理电路、和滞环比较器，电流传感器采集的电流信号经调理电路调理、滤波后通过滞环比较器比较，当采集的电流大于电路允许最大电流值时，滞环比较器输送信号给PWM发生及峰值电流限制电路控制IGBT驱动电路停止工作，实现电路过流保护。通过电流传感器反馈的电流信号I_SEN经过U5A组成的调理电路调理、滤波后，通过U5B组成的滞环比较器比较，当输出电流大于电路允许的最大电流值时，U5B输出正信号，传输给U3电路的保护端，使得U3的输出端锁定为高，U2停止驱动。
[0025]如图3所示，所述降压型PWM电路及IGBT保护电路包括PWM控制芯片及IGBT，通过PWM控制芯片控制IGBT的导通和截止，控制电源电路工作。所述IGBT驱动电路包括IGBT驱动模块，通过IGBT驱动模块驱动IGBT工作。电压取样电路包括电压传感器，电压传感器采集电源输出电压后与电压设定电路提供的电压一同送到模拟PID控制电路。
[0026]如图3，其中U3为电流型PWM输出专用控制芯片，U2为IGBT专用驱动芯片。V-SET为可模拟编程端口 E/V+的给定信号，通过O?3V电压，设定输出电压的大小。输出电压Vo+-Vo-通过传感器U4反馈到U3的E/A-。该端口的阻容网络(C18, C19, C20, C22, R1, Rl1，R12，R13)组成模拟PID调节器。保障输出电压的动、静态指标达到技术要求。1-SEN信号为反馈的电流信号，用于U3的峰值电流控制。实际测试效果为当全电压180V，启动转折机时，启动电流峰值达额定电流的10倍，输出电压瞬态扰动下降2V，回复时间30ms.回复后，静态误差〈0.05Vο
[0027]如图5所示，为输出电压设定电路，电压设定电路包括电位器，通过改变电位器的位置设定电压，由于给定电压允许远程控制，则为了避免空间杂散信息的影响，通过该电路降低输入阻抗，对给定信号进行缓冲。
[0028]本实用新型的可调直流稳压激励源，具有稳态精度〈=0.5%，动态超调〈2%，回复时间<5ms，输出电压在60V?190V范围内任意可调的直流电压源，作为铁路轨道电路器材测试设备可调直流稳压激励源的升级产品。
[0029]本实用新型的设计方案还具有以下特点:
[0030]2.1采用BUCK型拓扑电路作为主电路；
[0031]2.2采用峰值电流型PWM专业芯片作为电压电流调节电路核心；
[0032]2.3采用了双重峰值电流保护及限制电路，保障了 IGBT可靠工作；
[0033]2.4采用了锁死型输出电流保护电路，当输出短路或过载严重时，切断电压输出；
[0034]2.5采用了优化的PID调节电路，保障了输出电压的动态特性和静态特性；
[0035]2.6采用了给定信号缓冲电路，保障了输入信号的可靠性。
【权利要求】
1.一种直流程控电源，其特征在于:包括依次连接的隔离变压器、桥式整流电路、电流取样电路、降压型PWM电路及IGBT保护电路、滤波电路和电压取样电路，还包括PWM发生及峰值电流限制电路和IGBT驱动电路；PWM发生及峰值电流限制电路和电流取样电路、及电压取样电路连接，IGBT驱动电路与降压型PWM电路及IGBT保护电路连接； 市电经变压整流、滤波变成所需的直流电输出；同时，通过电流取样电路、电压取样电路采集电路的电流和电压并输送至PWM发生及峰值电流限制电路控制IGBT驱动电路的工作，IGBT驱动电路控制降压型PWM电路及IGBT保护电路工作实现电路过压和过流保护。
2.如权利要求1所述的直流程控电源，其特征在于:包括电压设定电路，电压设定电路和电压取样电路分别与模拟PID控制电路连接，模拟PID控制电路输出端连接PWM发生及峰值电流限制电路，PWM发生及峰值电流限制电路与IGBT驱动电路连接；电压设定电路提供的电压与电压取样米集的电源输出电压输送给模拟PID控制电路运算，模拟PID控制电路通过PWM发生及峰值电流限制电路控制IGBT驱动电路的工作，IGBT驱动电路控制降压型PWM电路及IGBT保护电路工作实现对电源输出电压的调节。
3.如权利要求1或2所述的直流程控电源，其特征在于:所述电流取样电路包括电流传感器，调理电路、和滞环比较器，电流传感器采集的电流信号经调理电路调理、滤波后通过滞环比较器比较，当采集的电流大于电路允许最大电流值时，滞环比较器输送信号给PWM发生及峰值电流限制电路控制IGBT驱动电路停止工作，实现电路过流保护。
4.如权利要求1或2所述的直流程控电源，其特征在于:所述降压型PWM电路及IGBT保护电路包括PWM控制芯片及IGBT，通过PWM控制芯片控制IGBT的导通和截止，控制电源电路工作。
5.如权利要求1或2所述的直流程控电源，其特征在于:所述IGBT驱动电路包括IGBT驱动模块，通过IGBT驱动模块驱动IGBT工作。
6.如权利要求1或2所述的直流程控电源，其特征在于:所述电压取样电路包括电压传感器，电压传感器采集电源输出电压后与电压设定电路提供的电压一同送到模拟PID控制电路。
7.如权利要求2所述的直流程控电源，其特征在于:所述电压设定电路包括电位器，通过改变电位器的位置设定电压。
【文档编号】H02M3/156GK204046453SQ201420425743
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年7月30日 优先权日:2014年7月30日
【发明者】苗毅军 申请人:西安华信铁路技术有限公司