CN102957325A - 一种低电压大电流设备的恒流电源 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低电压大电流设备的恒流电源，包括220V交流电源、降压变压器，降压变压器的次级回路接到负载上，在连接220V交流电源与降压变压器的电路上，设SPWM电路，SPWM电路与处理器的控制电路连接，处理器为集成电路芯片的微处理器。上述技术方案集成了电流产生、电流控制、电流通过时间计时、试品优劣判断、计数等多种功能，外部接口简单，减少连接控制线，提高了系统可靠性；采用专用芯片、NXP微处理器、功率模块为核心器件，结合智能高效软件PID算法设计而成的，具有稳定性好、精度高、效率高、控制迅速和便捷等特点。

Description

一种低电压大电流设备的恒流电源

技术领域

本发明属于低压电力设备的技术领域，涉及其中断路器的试验、校验工艺及自动生产流水线，更具体地说，本发明涉及一种低电压大电流设备的恒流电源。

背景技术

现有市场上低电压大电流设备的断路器延时校验台、试验台、标准台等所用的恒流电源，存在以下问题：采用调压器调节恒流，对市电的要求较高，且通过电机调节，响应速度较慢，电流的稳定性取决于市电；采用电子式推挽放大原理，输出效率不高，产品本身功耗较大，不利于节能环保。

目前由于国内外的功率模块输出功率不够高，制造成本相对较高，因此其输出电流小于500A，输出功率在700W以内。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种低电压大电流设备的恒流电源，其目的是提高恒流电源的稳定性和工作效率。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

本发明所提供的低电压大电流设备的恒流电源，包括220V交流电源、降压变压器，所述的降压变压器的次级回路接到负载上，在连接所述的220V交流电源与降压变压器的电路上，设SPWM电路，所述的SPWM电路与处理器的控制电路连接，所述的处理器为集成电路芯片的微处理器。

所述的降压变压器的次级回路还通过电路连接电流互感器组，所述的电流互感器组与放大及AD转换模块电路连接，所述的放大及AD转换模块与所述的处理器电路连接。

所述的处理器通过电路与电流互感器控制继电器连接，所述的电流互感器控制继电器与接触器连接，所述的接触器与所述的电流互感器组电路连接。

所述的处理器与故障保护模块电路连接，所述的故障保护模块连接到所述的220V交流电源与SPWM电路之间的电路上。

所述的处理器通过485总线与显示设备进行电路连接。

所述的处理器通过485总线与HMI及上位机进行双向电路连接。

本发明采用上述技术方案，集成了电流产生、电流控制、电流通过时间计时、试品优劣判断、计数等多种功能，外部接口简单，减少连接控制线，提高了系统可靠性；采用专用芯片、NXP微处理器、功率模块为核心器件，结合智能高效软件PID算法设计而成的，具有稳定性好、精度高、效率高、控制迅速和便捷等特点，可用于试(校)验台、标准试验台、自动流水线、标准正统波发生器等设备的新一代交流恒流电源；具有两个独立的RS485通讯接口和输出一组DC5V电压，标准的Modbus-RTU通讯协议，可同时与触摸屏及上位机进行通讯，便于组成自动化调试设备与流水线设备及网络控制；配备1个互感器二次回路接口与4个可切换电流档位接口，可以任意选择互感器规格及型号，电流校准方法简单；输出电流不受输入市电电压幅度(工作电压范围内)及波形变化影响，保证了测试的精度与稳定性；抗干扰能力强，能适应各种恶劣工业现场环境，保证可靠正常工作。

附图说明

下面对本说明书各幅附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1为本发明的电路连接结构示意图。

图2为本发明的接线原理示意图。

图中标记为：

1、220V交流电源，2、SPWM电路，3、处理器，4、降压变压器，5、电流互感器组，6、放大及AD转换模块，7、电流互感器控制继电器，8、485总线，9、显示设备，10、HMI，11、故障保护模块，12、接触器，13、负载，14、上位机。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。

如图1所表达的本发明的结构，本发明为一种低电压大电流设备的恒流电源，包括220V交流电源1、降压变压器4，所述的降压变压器4的次级回路接到负载13上。

下面以ZYH-2011型变频式恒流电源及其同类产品为例进行分析。该恒流电源的应用范围为：

1、试验电流在500A以内交流断路器电流--时间特性试验；

2、额定电流为交流125A以下的低压断路器标准试验系统；

3、要求产生标准的正弦波大电流的试验系统上；

4、其它同类产品的上述两项试验。

为了解决在本说明书背景技术部分所述的目前公知技术存在的问题并克服其缺陷，实现提高恒流电源的稳定性和工作效率的发明目的，本发明采取的技术方案为：

如图1和图2所示，本发明所提供的低电压大电流设备的恒流电源，在连接所述的220V交流电源1与降压变压器4的电路上，设SPWM电路2，所述的SPWM电路2与处理器3的控制电路连接，所述的处理器3为集成电路芯片的微处理器。

所谓SPWM，就是在PWM的脉宽调制的基础上改变了调制脉冲方式，脉冲宽度时间占空比按正弦规率排列，这样输出波形经过适当的滤波可以做到正弦波输出，同时实现电压的调节。即占空比越大，电压越高；反之，电压越低。

本发明的ZYH-2011型变频式恒流电源是专门针对试验电流在500A以下的断路器及同类型产品的延时试验台、标准台等低压大电流试验设备设计的一款高精度、高效率恒流电源。它是采用专用芯片、NXP微处理器、功率模块为核心器件，结合智能高效的软件算法设计而成的，具有稳定性好、精度高、工作效率高、控制迅速和便捷等特点，可用于试(校)验台、标准试验台、自动流水线、标准正统波发生器等设备的新一代交流恒流电源。

本发明采用高效变频技术，NXP微处理器芯片工作在20K频率，响应速度快，转换效率在85％以上。

本发明配备1个互感器二次回路接口与4个可切换电流档位接口，可以任意选择互感器规格及型号，电流校准方法简单。

本发明所述的降压变压器4的次级回路还通过电路连接电流互感器组5，所述的电流互感器组5与放大及AD转换模块6电路连接，所述的放大及AD转换模块6与所述的处理器3电路连接。

为了保证电力系统安全经济运行，必须对电力设备的运行情况进行监视和测量。但一般的测量和保护装置不能直接接入一次高压设备，而需要将一次系统的大电流按比例变换成小电流，通过放大及AD转换模块6向处理器3提供信号，或者供给测量仪表和保护装置使用。电流互感器就起到变流和电气隔离作用。

本发明所述的处理器3通过电路与电流互感器控制继电器7连接，所述的电流互感器控制继电器7与接触器12连接，所述的接触器12与所述的电流互感器组5电路连接。

所述的电流互感器控制继电器7通过接触器12，控制电流互感器组5的通断。

本发明所述的处理器3与故障保护模块11电路连接，所述的故障保护模块11连接到所述的220V交流电源1与SPWM电路2之间的电路上。

本发明抗干扰能力强，能适应各种恶劣工业现场环境，保证可靠正常工作。

本发明所述的处理器3通过485总线8与显示设备9进行电路连接。

所述的处理器3通过485总线8与HMI(即HMI10)及上位机14进行双向电路连接。

本发明具有两个独立的RS485通讯接口和输出一组DC5V电压，标准的Modbus-RTU通讯协议，可同时与触摸屏及上位机进行通讯，便于组成自动化调试设备与流水线设备及网络控制

HMI(Human Machine Interface)即“人机接口”，也叫人机界面。人机界面(又称用户界面或使用者界面)是系统和用户之间进行交互和信息交换的媒介，它实现信息的内部形式与人类可以接受形式之间的转换。凡参与人机信息交流的领域都存在着人机界面。

本发明的主要技术指标：

1、接入工作电压范围：AC220V±10％；50Hz；

2、输出功率：＜700VA；

3、电流稳定精度：示值误差≤0.5％；

4、电流稳定时间：≤0.1秒；

5、转换效率：满负荷时≥85％；

6、波形失真度：THD≤3％；

7、体积(L×M×H，mm)：325×178×91；

8、使用环境：温度-20～+40℃，相对湿度85％。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种低电压大电流设备的恒流电源，包括220V交流电源(1)、降压变压器(4)，所述的降压变压器(4)的次级回路接到负载(13)上，其特征在于：在连接所述的220V交流电源(1)与降压变压器(4)的电路上，设SPWM电路(2)，所述的SPWM电路(2)与处理器(3)的控制电路连接，所述的处理器(3)为集成电路芯片的微处理器。

2.根据权利要求1所述的低电压大电流设备的恒流电源，其特征在于：所述的降压变压器(4)的次级回路还通过电路连接电流互感器组(5)，所述的电流互感器组(5)与放大及AD转换模块(6)电路连接，所述的放大及AD转换模块(6)与所述的处理器(3)电路连接。

3.根据权利要求2所述的低电压大电流设备的恒流电源，其特征在于：所述的处理器(3)通过电路与电流互感器控制继电器(7)连接，所述的电流互感器控制继电器(7)与接触器(12)连接，所述的接触器(12)与所述的电流互感器组(5)电路连接。

4.根据权利要求1所述的低电压大电流设备的恒流电源，其特征在于：所述的处理器(3)与故障保护模块(11)电路连接，所述的故障保护模块(11)连接到所述的220V交流电源(1)与SPWM电路(2)之间的电路上。

5.根据权利要求1所述的低电压大电流设备的恒流电源，其特征在于：所述的处理器(3)通过485总线(8)与显示设备(9)进行电路连接。

6.根据权利要求1所述的低电压大电流设备的恒流电源，其特征在于：所述的处理器(3)通过485总线(8)与HMI(10)及上位机(14)进行双向电路连接。

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