一种高压开关交直流数字操作电源的制作方法

本实用新型涉及一种将高精度大功率的数控交流和数控直流电源整合并对电力系统中的高压开关进行机械动特性检测的仪器，具体涉及一种高压开关交直流数字操作电源。

背景技术：

高压开关是电力系统中非常重要的控制和保护设备，无论在发电站，输变电网络，还是最终的用电终端的网络中都要使用到，而高压开关是一种机械机构，必须定期对高压开关进行机械动特性的检验，防止因机械故障导致的损失。

由于不同应用场合对应的高压开关的分合闸机构即有直流的，也有交流的，而一般的操作电源多为单直流或单交流形式，因此具体测试操作时需要频繁更换测试仪和接线换线，同时现有操作电源普遍还是手动调节电源来驱动分合闸机构，通过调节多圈电位器来调节操作电源耗时长，且手动调节的过程也影响输出电压的精度，因此使得整个机械动特性的检验操作过程变得繁琐，电压精度低，进而影响检验工作的质量和效率。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种高压开关交直流数字操作电源，将高精度的直流数控电源和高精度的交流数控电源合二为一，从而提高各种工况下作高压开关动特性测试的便捷性和高效性。

为了达到上述目的，本实用新型通过以下技术方案来实现：

一种高压开关交直流数字操作电源，包括直流交流电源切换模块，与所述直流交流电源切换模块输入端连接的直流电源模块和交流电源模块，与所述直流交流切换模块的输出端相连的合分线圈送电模块和储能电源输出模块，及用于控制直流电源模块和交流电源模块输出电压和直流交流电源切换模块动作的cpu主控单元。

优选地，所述直流电源模块包括直流数控电源和用于控制所述直流数控电源的直流电源控制模块；所述交流电源模块包括交流数控电源和用于控制所述交流数控电源的交流电源控制模块。

优选地，所述直流电源控制模块包括数模转换电路、放大电路和直流传感器反馈电路，所述交流电源控制模块包括数模转换电路、放大电路和交流传感器反馈电路。

优选地，所述数模转换电路由多通道da单元组成，并通过粗调电路和细调电路的结合以控制直流电压和交流电压的输出精度。

优选地，所述直流数控电源包括直流功率驱动电路、反馈电路，所述交流数控电源包括交流功率驱动电路、反馈电路。

优选地，所述直流交流电源切换模块由直流电和交流电二选一的切换电路，大功率带自灭弧功能的双刀双掷继电器和外置的rc消弧电路组成。

优选地，所述cpu主控单元包括主控的arm单元、扩展的存储单元、ad采集单元以及人机交互和通讯接口。

优选地，所述合分线圈送电模块包括交直流电子开关、合分闸触发电路以及电流传感器。

优选地，所述储能电源输出模块包括交直流电子开关和电流传感器。

本实用新型通过将高精度的直流数控电源和高精度的交流数控电源合二为一，以克服目前高压开关交流机构和直流机构对不同功率的可程控的交直流电源的需求问题，通过直流交流电源切换模块选择对应的交直流电源，并设定输出直流或交流电及具体的电压，在一台仪器内提供可快速程控的直流数控电源和交流电源，让使用者得到更便捷的服务，解放一定的劳动，提高工作质量和效率。

附图说明

图1是本实用新型的电路框图；

图2是本实用新型的直流电源或者交流电源控制模块框图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

下面结合附图，对本实用新型的实施作进一步详细的描述：

如图1所示，一种高压开关交直流数字操作电源，包括直流交流电源切换模块，与直流交流电源切换模块输入端连接的直流电源模块和交流电源模块，与直流交流切换模块的输出端相连的合分线圈送电模块和储能电源输出模块，及用于控制直流电源模块和交流电源模块输出电压和直流交流电源切换模块动作的cpu主控单元；将高精度的直流数控电源和高精度的交流数控电源合二为一，在进行高压开关的机械动特性的检验工作中，只需通过直流交流电源切换模块选择对应的交直流电源，并设定输出直流或交流电及具体的电压，即可在现场各种工况下工作，非常便捷高效。

直流电源模块包括直流数控电源和用于控制所述直流数控电源的直流电源控制模块；交流电源模块包括交流数控电源和用于控制所述交流数控电源的交流电源控制模块；直流电源控制模块和交流电源控制模块的实现方式基本一致，如图2所示，直流电源控制模块或交流电源控制模块包括基准源、多通道数模转换电路、粗调电路、细调电路、放大电路、线性光耦、电压传感器反馈电路、多阶低通滤波器以及多通道ad组成。基准源为数模转换电路提供精准稳定的参考电压；多通道数模转换电路采用多通道da单元，以实现多路电压输出；粗调电路和细调电路分别输出一个大电压值和一个随时准备调节的小电压值；放大电路将粗调电路和细调电路的模拟量进行叠加并进行适当的放大和阻抗变换以驱动线性光耦进行隔离程控；线性光耦将放大电路的输出进行电气隔离以直接驱动直流数控电源或者交流数控电源进行比例输出；电压传感器反馈电路通过直流电压传感器或者交流电压传感器以实现高速闭环整定的重要一环，以采集直流或交流电源电压并输送给多阶低通滤波器；多阶低通滤波器将电压传感器的信号进行适当的滤波，去除高频干扰成分，并进行阻抗变换以提供给多通道ad使用；多通道ad将反馈信号进行模数转换，提供数字量给cpu进行计算并确定需不需要反馈调整。

直流数控电源包括直流功率驱动电路、反馈电路，交流数控电源包括交流功率驱动电路、反馈电路；交流和直流功率驱动电路用于接收隔离运放的输出，并进行全桥功率驱动，反馈电路用于整个电源功率系统部分的自动稳压的调节，实现带载和不带载时电压不会波动的功能。

直流交流电源切换模块由直流电和交流电二选一的切换电路，大功率带自灭弧功能的双刀双掷继电器和外置的rc消弧电路组成。

cpu主控单元包括主控的arm单元、扩展的存储单元、ad采集单元以及人机交互和通讯接口；cpu主控单元采用高性能的arm-cm4，能够为整个数控系统提供高速的浮点计算，为高速反馈调节以得到所需要的电源电压和整个系统测试反馈参数的计算提供支撑；存储单元用于电流的数据和波形的存储；ad采集单元负责将各个电压传感器的模拟量的采样数据转换成数字量后提供给arm单元进行分析和计算；人机交互提供按键板和显示屏，用于接受用户的输入命令和显示执行的结果；通讯接口提供了隔离的232接口，隔离的usb接口，隔离的can接口，以便通过上位机直接进行远程的程控操作

合分线圈送电模块包括交直流电子开关、合分闸触发电路以及电流传感器，交直流电子开关将交流和直流稳定的输出给高压开关的合闸或者分闸线圈，通过cpu主控单元的pwm脉冲实现精确的送电的脉冲宽度；合分闸触发电路用于整定高压开关的合闸线圈和分闸线圈上的电压，并通过高速光耦进行隔离后变送至cpu主控单元，以触发cpu主控单元模块对电流传感器的信号采集工作；电流传感器用于采集合闸线圈和分闸线圈的电流，在cpu主控单元模块触发后开始采集合闸线圈或分闸线圈的电流信号，通过分析电流信号可以精确的得知合闸机构和分闸机构的工作情况是否良好。

储能电源输出模块包括交直流电子开关和电流传感器，交直流电子开关将交流和直流稳定的输出给高压开关的交流或者直流储能线圈，通过cpu主控单元的pwm脉冲实现精确的送电的脉冲宽度；电流传感器用于采集储能线圈的储能电流，在cpu主控单元模块触发后开始采集储能线圈的电流信号，通过分析电流可以精确的得知高压开关的储能机构的工作情况是否良好。

高压开关交直流数字操作电源内置了大功率的交流数控电源和直流数控电源，交流数控电源的电压范围是5v到270v，负载电流最大是15a，直流数控电源的电压范围是5v到270v，负载电流最大是20a。

通过多级da单元电路和高速ad反馈采集电路，实现pid快速反馈调节，即利用一个da通道来实现粗调的电压，另外一个da通道来实现细调，从而得到更精准的电压，直流电压的精度和交流电压的精度在0.5％。

将高精度的直流数控电源和高精度的交流数控电源合二为一，在进行高压开关的机械动特性的检验工作中，只需设定输出直流或交流电及具体的电压，即可在现场各种工况下工作，非常便捷高效。