CN103675371A

CN103675371A - 一种电压变化发生器

Info

Publication number: CN103675371A
Application number: CN201310655452.9A
Authority: CN
Inventors: 黄学军; 李志刚; 贾利东; 胡晖; 杨伟
Original assignee: SUZHOU 3CTEST ELECTRONIC TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: SUZHOU 3CTEST ELECTRONIC TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2013-12-09
Filing date: 2013-12-09
Publication date: 2014-03-26

Abstract

本发明公开了一种电压变化发生器，它包括有EUT电源、第一调压器、第二调压器、控制装置、电机驱动模块、单相异步电机、步进电机、两个交流电压真有效值测量模块以及两个开关，EUT电源与第一调压器和第二调压器的输入端相连，第一调压器和第二调压器的输出端分别经由一个开关串联过载保护模块后与EUT电源输入端相连，控制装置的输出端与电机驱动模块的输入端相连，电机驱动模块的两个输出端分别与单相异步电机以及步进电机相连，单相异步电机与第一调压器相连，步进电机与第二调压器相连，两个交流电压真有效值测量模块分别连接在第一调压器和第二调压器的输出端与控制装置的输入端之间。本发明可以有效解决在电压增加ti阶段由于测量控制引起的输出电压线性度和精确度问题。

Description

一种电压变化发生器

技术领域：

本发明涉及EMC测试技术领域，具体的说是涉及一种用于符合GB/T17626.11/IEC61000-4-11及GB/T17626.34/IEC61000-4-34标准中电压变化EMC测试项的电压变化发生器。

背景技术：

当前发行的GB/T17626.11/IEC61000-4-11及GB/T17626.34/IEC61000-4-34标准包含电压暂降、短时中断、电压变化三个EMC测试项，发生器实现原理有电子调压式和变压器调压式两种，标准中推荐用于测试的发生器原理框图如图1所示，现有发生器产品大多都使用这一原理，其自耦调压器往往配套单相异步电机带动抽头触点来调节输出电压，对于电压暂降、短时中断测试第一调压器和第二调压器调节到预设的输出电压后开始输出，此后不需要再次调节电压，发生器这两项在技术实现上并没有问题。

而对于电压变化测试试验过程中需要在确定的时间段实时动态准确的调节调压器2的输出变化电压，标准中定义电压变化的波形如图2所示，时间参数如表1：

表1

从图2及表1中表明电压增加ti时间段发生器应在25（50Hz）/30（60Hz）周期输出电压由70%线性上升到100%，如果继续使用单相异步电机和以往控制方法面临几个问题：

（1）电压变化测试在ti时间段是线性均匀上升的，需要电机转动时转速和行程可控；

（2）电压变化测试在ti时间段需要边调压边实时测量进行闭环电压输出控制，电压变化测试ti阶段电压变化范围较大（70%-100%或更大），时间短只有25（50Hz）或30（60Hz）个周期，折合每个交流周期电压变化率都在1%以上，输出的电压波幅值在每个周期都在变化，不是一个标准的正弦波；另外，触点转动时电压有抖动，这种情况下交流电压真有效值实时的准确测量是一个问题。

因此，通常的测量、反馈、计算、调节的控制方式面临电压变化测试在电压增加ti阶段线性度、调压精度达不到标准要求，现有GB/T17626.11/IEC61000-4-11或GB/T17626.34/IEC61000-4-34标准的发生器大多包含电压暂降、短时中断两项测试功能，没有电压变化测试功能项，有必要予以改进。

发明内容：

本发明的目的就在于针对现有技术存在不足之处而提供一种新型的电压变化发生器，其可有效解决在电压增加ti阶段由于测量控制引起的输出电压线性度和精确度问题。

为实现上述目的，本发明的电压变化发生器包括有EUT电源、第一调压器、第二调压器、控制装置、电机驱动模块、单相异步电机、步进电机、两个交流电压真有效值测量模块以及两个开关，其中，EUT电源与第一调压器和第二调压器的输入端相连，第一调压器和第二调压器的输出端分别经由一个开关串联过载保护模块后与EUT相连，控制装置的输出端与电机驱动模块的输入端相连，电机驱动模块的两个输出端分别与单相异步电机以及步进电机相连，单相异步电机与第一调压器相连，步进电机与第二调压器相连，两个交流电压真有效值测量模块分别连接在第一调压器和第二调压器的输出端与控制装置的输入端之间。

作为上述技术方案的优选，所述的第一调压器和第二调压器皆为自耦调压器。

作为上述技术方案的优选，所述的开关为半导体开关。

作为上述技术方案的优选，所述的控制装置为ARM微处理器。

作为上述技术方案的优选，所述的两个开关的输出端与过载保护模块之间还串联有交流电流真有效值测量模块，交流电流真有效值测量模块的输出端与控制装置相连。

作为上述技术方案的优选，所述的电压发生器内部工作电源使用与EUT电源相互独立的辅助电源。

本发明的有益效果在于：该电压变化发生器的自耦变压器采用步进电机驱动触点调压，再结合特定的新控制算法可以有效解决电压变化发生器在电压增加ti阶段由于测量控制引起的输出电压线性度和精确度问题。

附图说明：

下面结合附图对本发明做进一步的说明：

图1为现有的电压变化发生器原理框图；

图2为标准中定义的电压变化波形图；

图3为本发明的原理框图；

图4为本发明的工作流程图。

具体实施方式：

以下结合具体实施例对上述技术方案做进一步的说明。应理解，这些实施例是用于说明本发明的原理而不是限定本发明的保护范围。

见图3所示：本发明的电压变化发生器包括有EUT电源10、第一调压器20、第二调压器21、控制装置30、电机驱动模块40、单相异步电机50、步进电机60、两个交流电压真有效值测量模块70以及两个半导体开关11和12，其中，EUT电源10与第一调压器20和第二调压器21的输入端相连；第一调压器20和第二调压器21皆为自耦调压器，其输出端分别经由开关11和开关12串联过载保护模块90后与EUT被试品100相连；控制装置30采用ARM微处理器，其输出端与电机驱动模块40的输入端相连；电机驱动模块40的两个输出端分别与单相异步电机50以及步进电机60相连，单相异步电机50与第一调压器20相连，步进电机60与第二调压器21相连；两个独立的交流电压真有效值测量模块70分别连接在第一调压器20和第二调压器21的输出端与控制装置30的输入端之间。

开关11和开关12的输出端与EUT电源输入端之间还串联有交流电流真有效值测量模块80和过载保护模块90，交流电流真有效值测量模块80以及过载保护模块90的输出端同时与控制装置30的输入端相连。

另外，电压变化发生器内部还使用辅助电源，辅助电源为电压变化发生器自身工作电路提供电源，其与EUT电源在电压变化发生器内部相互独立，可以使用两组相互独立电源分别供电互不影响。

EUT电源10是EUT被试品的供电电源，EUT电源10与自耦调压器的第一调压器20和第二调压器21输入端皆相连，第一调压器20和第二调压器21的输出端分别与两个半导体开关11和12的输入端相连，两个半导体开关11和12的输出端与交流电流真有效值测量模块70的输入端互连，交流电流真有效值测量模块70的输出端与过载保护模块90的输入端互连，过载保护模块90输出端与电压变化发生器输出端互连，电压变化发生器输出与EUT被试品100互连，由此构成了电压变化发生器EUT被试品供电主要回路，其作用在于：（1）电压变化发生器在供电回路中产生了电压变化，然后送至EUT被试品供电口。（2）具有过载保护功能。（3）具有EUT的电流电压有效值测量和显示功能。

控制装置30与电机驱动模块40相连，电机驱动模块40与步进电机60相连，步进电机60与第二调压器21相连，其作用在于：（1）可以在确定的时间段对第二调压器21输出触点的行程进行定量调节。（2）结合交流电压测量电路可以对第二调压器21输出电压进行定量调节。（3）调整电压速率满足GB/T17626.11/IEC61000-4-11及GB/T17626.34/IEC61000-4-34标准中对电压变化在电压增加ti阶段电压变化的速率要求。

控制装置30与电机驱动模块40相连，电机驱动模块40与单相异步电机50相连，单相异步电机50与第一调压器20相连，其组成的是一个慢速调压系统，其速率配合交流电压测量电路满足对第一调压器20输出电压进行定量调节。需要说明的是：对于不需要调节UT的试验发生器也可以仅有第二调压器21。

控制装置30与两个独立的交流电压真有效值测量模块70相连，两个交流电压真有效值测量模块70分别并联跨接在第一调压器20和第二调压器21的输出端，其作用在于可以测量第一调压器20和第二调压器21的输出端交流真有效值电压值。

控制装置30与交流电流真有效值测量模块80相连，交流电流真有效值测量模块80串联在两个开关与过载保护模块90之间，其作用在于：（1）实时测量EUT供电回路的交流真有效值电流。（2）根据测量值监控电流超过40A并且持续时间3秒以上或电流值超过23A并且持续时间5秒以上与过载保护电路配合切断EUT供电电源保护试验设备。（3）过载保护发生时控制装置在其用户界面进行信息提示。

控制装置30与过载保护模块90相连，过载保护模块90串联在EUT供电回路中，其作用是：（1）当向EUT供电回路中存在冲击电流大于500A时切断供电回路保护试验设备。（2）根据测量值监控电流值超过40A并且持续时间3秒以上或电流值超过23A并且持续时间5秒以上与过载保护电路配合切断EUT供电电源保护试验设备。（3）过载保护发生时微型计算机系统在其用户界面进行信息提示。

控制装置30与两个半导体开关11和12相连，两个半导体开关11和12分别连接在第一调压器20和第二调压器21的输出端，其作用在于：（1）可以快速切换EUT供电电源由第一调压器20或者第二调压器21提供。（2）切换电压波形在100欧姆纯阻性负载上升时间和下降时间为1-5us。（3）半导体开关过电流能力大于40A持续3s、20A持续5s及500A冲击电流。

见图4所示：本发明的工作流程如下：针对现有电压增加ti阶段电压需要线性上升的问题，如果预先知道电压变化电压增加ti时间段总共的驱动步进电机的脉冲个数N，那么只要在ti时间段均匀的输出脉冲个数N就能够保证输出电压是均匀线性上升的，因此控制流程预先有一个步进电机驱动第二调压器输出电压从100%调节到70%过程中记录脉冲个数N的特定算法。由于现代工业的自耦调压器绕线均匀与触点接触紧密，步进电机精度高稳定性也好，实际测试表明步进电机N个脉冲驱动调压器降压转动后，再用N个脉冲驱动步进电机升压转动仍然回到原来位置，统计10台每台100次试验结果表明调压器经过这个过程输出电压平均差值1.3%，最大差值2.1%，满足标准要求小于5%的要求。另外由于第二调压器输出电压从100%下降到70%调节过程是一个比标准中电压增加ti阶段速度慢的多的过程，这个过程中电压变化是一个平缓的变化过程,每个电压有效值测量可以更多的采样多个周期并使用滤波算法，使得测量过程中得到更优的电压精度。这样能够保证发生器在电压增加ti阶段输出电压得到良好的线性度和精度。

经实测发生器输出电压变化td、ti、ts阶段波形，本发明的发生器的输出符合现有GB/T17626.11/IEC61000-4-11及GB/T17626.34/IEC61000-4-34标准对输出电压线性度和精度测试要求。

上述实例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种电压变化发生器，其特征在于：包括有EUT电源、第一调压器、第二调压器、控制装置、电机驱动模块、单相异步电机、步进电机、两个交流电压真有效值测量模块以及两个开关，其中，EUT电源与第一调压器和第二调压器的输入端相连，第一调压器和第二调压器的输出端分别经由一个开关串联过载保护模块后与EUT电源输入端相连，控制装置的输出端与电机驱动模块的输入端相连，电机驱动模块的两个输出端分别与单相异步电机以及步进电机相连，单相异步电机与第一调压器相连，步进电机与第二调压器相连，两个交流电压真有效值测量模块分别连接在第一调压器和第二调压器的输出端与控制装置的输入端之间。

2.根据权利要求1所述的电压变化发生器，其特征在于：所述的第一调压器和第二调压器皆为自耦调压器。

3.根据权利要求2所述的电压变化发生器，其特征在于：所述的开关为半导体开关。

4.根据权利要求3所述的电压变化发生器，其特征在于：所述的控制装置为ARM微处理器。

5.根据权利要求4所述的电压变化发生器，其特征在于：所述的两个开关的输出端与过载保护模块之间还串联有交流电流真有效值测量模块，交流电流真有效值测量模块的输出端与控制装置相连。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的电压变化发生器，其特征在于：所述的电压发生器内部工作电源使用与EUT电源相互独立的辅助电源。