CN1056934A

CN1056934A - 交流电源干扰模拟器

Info

Publication number: CN1056934A
Application number: CN 90105668
Authority: CN
Inventors: 闻一行
Original assignee: Jiangsu Province Inst Of Science & Technology Information
Current assignee: Jiangsu Province Inst Of Science & Technology Information
Priority date: 1990-05-30
Filing date: 1990-05-30
Publication date: 1991-12-11
Anticipated expiration: 2005-05-30
Also published as: CN1026032C

Abstract

本发明公开了一种交流电源干扰模拟器，是一种用来检查电子设备抗交流电源干扰能力的试验设备。模拟器主要具有模拟器外壳、前后面板、外壳内装有模拟器控制线器板、线路元器件，控制线路主要由调压器、控制电路、光电耦合器、直流电源、触发电路、整流器、电阻组成。本发明与现有的各种电源干扰模拟器相比主要优点为用同一电路模拟中断、降压、脉冲三种电源干扰，使得电源干扰模拟器成本降低、重量轻，一机多用、使用方便。

Description

本发明涉及一种交流电源干扰模拟器，是一种用来检查电子设备抗交流电源干扰能力的试验设备。

交流电源广泛的应用于各个领域之中，一般交流电源都是正弦波电压，但是由于工业上用电设备太多，不断有用电设备投入电网和切离电网，以及各种天电感应干扰，致使交流正弦波上不断叠加干扰，这些干扰对使用公共电网作电源的电子设备影响很大，常因电源干扰使得电子设备不能正常工作，有的工业控制系统受干扰后产生误动作，致使造成重大经济损失，有的则因干扰严重影响产品质量，因此，抗各种电磁干扰已被广泛重视，国际上有许多国家和地区制定了各种规定和标准，一方面要求提高电源的质量，另一方面则要求电子设备要具有一定的抗电源干扰的能力。例如，国际电工委员会标准IEC204-1（1981）“工业机器电气设备通用技术条件”的4.2.1条，IEC654-2“用于工业过程测量和控制设备的工作条件”的4.2条，都对电子设备的抗电源干扰能力作了明确的规定和要求，为了提高电子设备的抗电源干扰能力，各国科学工作者作了很多工作，其中，研制电源干扰模拟器亦是这些工作的一部分，据检索结果表明，目前已有下列电源干扰模拟器出售：瑞士莎夫纳公司NSG203A型交流电源电压变动与断电模拟器，NSG505振荡式突波电压产生器，日本菊水工业株式会社可编程交流电源PCR系统，日本噪声研究所的VS-830A瞬间压降产生器，美国3H工业公司的系统3000，台湾固仪股份有限公司的电压瞬断模拟器等，这些电源干扰模拟器由于工作原理不同，都是单一功能，一种模拟器只能模拟一两种干扰，电源冲击脉冲干扰则都不能模拟，另需专门仪器。

本发明的目的在于研制一种交流电源干扰模拟器，可以分别模拟交流电源的间断，降压和脉冲冲击。

本发明交流电源干扰模拟器是采用以下方式实现的：交流电源干扰模拟器主要结构有交流电源干扰模拟器外壳、电源干扰模拟器前面板、电源干扰模拟器后面板，模拟器外壳内装有交流电源干扰模拟器模拟控制线路板、线路元器件。模拟器前面板装有电压调整旋钮、工作电源开关、主开关、工作方式选择开关、间断调节旋钮、降压调节旋钮、脉冲调节旋钮、上限调节旋钮、下限调节旋钮、中线接线柱、示波器触发信号接线柱、示波输出信号接线柱、反馈直流信号OV接线柱、反馈直流信号电压端接线柱、“复位”按钮、“启动”按钮、“清0”按钮、受干扰次数计数器、试验次数预置开关、试验次数计数器、重复试验周期预置开关、干扰间宽计数器、指示电压表、测量选择开关，模拟器外壳顶部有干扰叠加位置调整孔，电源干扰模拟器后面板装有输出插座、三相扩展箱控制插座、保险丝、工作电源插座、试验电源转换开关、接线柱。交流电源干扰模拟器模拟控制线路由一个调压器（T1）、一个控制电路（2）、两个光电耦合器（G01，G02）、两个直流电源（E1，E2）、一个触发电路（3）、八个整流器（SCR1，SCR2，D1，D2，SCR3，SCR4，D3，D4）及两个电阻（R1，R2）组成。其中四个整流器（SCR1，SCR2，D1，D2）接成桥式整流电路，桥式整流电路的正输出端D接主开关管（BG1）的集电极，桥式整流电路的负输入端（E）接主开关管（BG1）的发射极，桥式整流电路的一个交流端接交流电源的A点，另一个交流端接C点，构成交流电子开关，另四个整流器（SCR3，SCR4，D3，D4）与主开关管（BG2）的接法与上述接法相同。桥式整流电路的一个交流端接（C）点，而另一个交流端接调压器（T1）的滑动触头（B），构成另一交流电子开关，两电子开关由一个控制电路（2）通过光电耦合器（G01，G02）控制主开关管（BG1，BG2）使其开关，交流电源干扰模拟器两个桥式整流电路的整流器（SCR1，SCR2，SCR3，SCR4）使用可控硅整流器，分别由交流电源极性控制，当交流电源为正半周时，整流器（SCR2，SCR4）触发导通，整流器（SCR1，SCR3）不通，当交流电源极性为负半周时，整流器（SCR1，SCR3）触发导通，整流器（SCR2，SCR4）不通。

为了保证两个电子开关工作时一个导通，另一个截止，则本交流电源干扰模拟器采用同一控制信号，由控制电路（2）产生，经光电耦合器（G01，G02）发光二极管部分串联控制，当有控制信号时光电耦合器的二极管发光，光电三极管部分在受光照后导通，使得主开关管BG1截止，主开关管BG2导通，当控制信号消失后，光电耦合器的二极管不发光，光电三极管截止，使得主开关管BG1导通，主开关管BG2截止。保证两电子开关不会同时导通和同时截止。

控制电路（2）的功能：按试验需要在交流电源电压适当的相位处（约80°～90°处）输出一直流电流，使光电耦合器（G01，G02）的发光二极管发光，电流的持续时间由试验人员给定。

触发电路（3）的功能：在交流电源电压的正半周时，触发电路输出一正电位触发可控硅整流器（SCR2，SCR4）使其导通。在电源电压为负半周时，触发电路输出一正电位触发可控硅整流器（SCR1，SCR3）使其导通。

本发明交流电源干扰模拟器与现有的各种电源干扰模拟器相比主要优点为用同一电路模拟中断、降压、脉冲三种电源干扰，使得电源干扰模拟器成本降低、重量轻、一机多用、使用方便。

以下将结合附图对本发明作进一步说明。

图1是交流电源干扰模拟器电路原理图。

图2是本发明电源中断波形图。

图3是本发明电源降压波形图。

图4是本发明电源脉冲冲击波形图。

图5是交流电源干扰模拟器主视图。

图6是交流电源干扰模拟器后视图。

参照附图1，图中（T1）为调压器，B是调压器的滑动触头，B点的电压随着B点的位置而改变，（2）.为控制电路，控制光电耦合器（G01、G02）使得主开关管（BG1、BG2）在交流电压适当的相位上开始导通、截止，并控制其通断的时间，（3）.为触发电路，用来触发可控硅整流器（SCR1、SCR2、SCR3、SCR4），触发信号为正电位，当交流电源电压为正半周时，可控硅整流器（SCR1、SCR2）被触发导通。（D1、D2、D3、D4）为整流器，（SCR1、SCR2、SCR3、SCR4）为可控硅整流器，（GO1、GO2）为光电耦合器，（R1、R2）为电阻，（E1、E2）为直流电源，（BG1、BG2）为主开关管，A点为交流电源，C点是干扰模拟器的输出端。

参照附图5、6交流电源干扰模拟器具有摸拟器外壳，外壳上装有前后面板，外壳内装有交流电源干扰模拟器模拟控制线路板，线路元器件。摸拟器前面板上装有电压调整旋钮（1）、工作电源开关（2）、主开关（3）、工作方式选择开关（4）间断调节旋钮（5）、降压调节旋钮（6）、脉冲调节旋钮（7）、上限调节旋钮（8）、下限调节旋钮（9）、中线接线柱（10）、示波器触发信号接线柱（11）、示波输出信号接线柱（12）、反馈直流信号OV接线柱（13）、反馈直流信号电压端接线柱（14）、“复位”按钮（15）、“启动”按钮（16）、“清O”按钮（17）、受干扰次数计数器（18）、试验次数预置开关（19）、试验次数计数器（20）、重复试验周期预置开关（21）、干扰间宽计数器（22）、指示电压表（23）、测量选择开关（24）、摸拟器外壳顶部装有干扰叠加位置调整孔，电源干扰摸拟器后面板装有输出插座（26）、三相扩展箱控制插座（27）、保险丝座（28）、工作电源插座（29）、试验电源转换开关（30）、接线柱（31）。

本交流电源干扰模拟器模拟断电、降压、冲击脉冲三种干扰使用同一电路，当改变调压器（T1）的的滑动触头（B）的位置，使其对公共点电压为OV时，控制电路（2）发出控制信号，使光电耦合器（GO1、GO2）的发光二极管发光，控制电子开关的通断，该信号持续时间的长短，可控制本交流电源干扰模拟器输出断电时间的长短，当控制信号消失后，光电耦合器（GO1、GO2）的发光二极管不发光。交流电源干扰模拟器输出恢复正常。当调压器（T1）的滑动触头（B）的电压低于A点电压时，控制电路（2）发出控制信号，该信号持续时间的长短控制本交流电源干扰模拟器输出电压降压时间的长短。当控制信号消失后，交流电源干扰模拟器输出恢复正常。当调压器T1的滑动触头（B）的电压高于A点电压时，并在交流电压的波峰值处时，控制电路（2）发出控制信号，此信号持续时间一般很短，大约0.1至2ms，此时交流电源干扰模拟器输出为正弦波峰处叠加一0.1-2ms的冲击脉冲，脉冲的宽度由控制信号决定，脉冲的幅度由B点的电压决定。

由于光电耦合器（GO1、GO2）是串联控制，在控制电路有控制信号时主开关管BG1截止，主开关管BG2导通，使得电路中B，C两点相通，当控制电路无控制信号时主开关管BG1导通，主开关管BG2截止，使得电路中A、C两点相通，理论上两主开关管BG1、BG2不能同时导通，或同时截止，但实际上在每次导通截止转换过程中，由于光电耦合器及主开关管性能的差异可能产生短暂的同时导通，因整流器SCR1、SCR2、SCR3、SCR4采用了可控硅，可防止A点和B点短路，保证了工作可靠性。

市电网的交流经A点至整流器（SCR1、SCR2）为本交流电源干扰模拟器的主回路电源，若控制电路（2）无控制信号输出，光电耦合器GO1的光电三极管截止，主开关管（BG1）导通，当电源为正半周时，整流器（SCR2、SCR4）触发导通，电流由A至D点，再经主开关管（BG1），电流至E点经整流器（D2）至C点流经负载至电源0线流回电网。当电源为负半周时，电流由0线经负载至C点，再流过整流器（D1）经主开关管（BG1）。整流器（SCR1、SCR3）触发导通，电流至A点流回电网。由于控制电路无控制信号，光电耦合器（GO2）的光电三极管截止，主开关管（BG2）不通，故B点至C点电路不通。即在无控信号时，无论电源是正半周还是负半周，A点与C点都是相通的。

在控制电路（2）有控制信号输出时，光电耦合器（GO1，GO2）的发光二极管亮，光电三极管导通，使得主开关管（BG1）截止。主开关管（BG2）导通，因此A与C不通，B与C相通，即实现负载由A点供电转为B点供电，当控制电路（2）的控制信号消失后，负载又转回由A点供电，例如：A点电压有效值为220V，B点接0线，在控制电路（2）有信号时即实现220V电源中断，在控制信号消失后，又恢复220V。这就实现了中断干扰。中断时间由控制信号的时间决定。

又如A点电压有效值为220V，B点电压有效值为187V，当控制电路（2）有信号时，C点电压由220降为187V在控制信号消失后电压又恢复220V即实现了降压干扰，如图3。降压时间由控制信号的时间决定。

当A点电压为220V，B点电压调至312V时，峰值电压为312V×

＝440V，由控制电路控制在波峰时输出1.5ms的控制信号，则在C点输出电压上出现峰值为440V的脉冲，脉冲宽度为1.5ms，在控制信号消失后，C点电压又恢复正常。电压脉冲宽度由控制电路决定，见图4。

实施例：交流输入为220V，可控硅整流流器（SCR1、SCR2、SCR3、SCR4）为耐压800V，3A，整流器（D1、D2、D3、D4）为耐压800V、3A，主开关管（BG1、BG2）耐压800V，光电耦合器（GO1、GO2）为TIL117，直流电源（E1、E2）为8V，电阻（R1、R2、）为1W100Ω，调压器（T1）为O-320V，控制电路无信号输出时，A、C两点相通，B、C两点不通，负载由A点电源供电，为正常情况，要想模拟断电，只要将调压器（T1）的滑动触头（B）调至最下端，控制电路（2）只要发出一信号，使光电耦合器（GO1、GO2）发光二极导通发光，电流约20mA使得光电耦合器的三极管部分也导通，致使主开关管（BG1）截止，主开关管（BG2）导通。此时A、C两点不通，B、C两点相通，负载上断电。当控制信号消失后，又恢复A、C两点相通，B、C不通，负载上恢复供电。要想模拟降压15%只要使B点电压调到187V，控制电路（2）只要发出信号，即可实现降压15%。降压时间决定于控制信号的持续时间，如图3所示。要想模拟有效电压值200%的冲击脉冲，只把B点调到312V。在A点交流电压至峰值时，控制电路（2）发出控制信号，使B、C相通，因A、B两点电压相位相同。在电压峰值时，B点电压峰值为312V×

＝440V，如控制信号持续时间很短，即产生了冲击脉冲，如图4所示。

Claims

1、一种具有模拟器外壳，外壳上装有前后面板，面板上装有调节旋钮开关、接线柱、插座，模拟器外壳内装有交流电源干扰模拟器模拟控制线路板，线路元器件的交流电源干扰模拟器，其特征是模拟器前面板装有电压调整旋钮、工作电源开关、主开关、工作方式选择开关、间断调节旋钮、下限调节旋钮、中线接线柱、示波器触发信号接线柱、示波输出信号接线柱、反馈直流信号OV接线柱、反馈直流信号电压端接线柱、“复位”按钮、“启动”按钮、“清O”按钮、受干扰次数计数器、试验次数预置开关、试验次数计数器、重复试验周期预置开关、干扰间宽计数器、指示电压表、测量选择开关、模拟器外壳顶部有干扰叠加位置调整孔，电源干扰模拟器后面板装有输出插座、三相扩展箱控制插座、保险丝、工作电源插座、试验电源转换开关、接线柱；交流电源干扰模拟器模拟控制线路主要由一个调压器(T1)、一个控制电路(2)两个光电耦合器(GO1、GO2)，两个直流电源(E1、E2)，一个触发电路(3)，八个整流器(SCR1、SCR2、D1、D2、SCR3、SCR4、D3、D4)及两个电阻(R1、R2)组成，其中四个整流器(SCR1、SCR2、D1、D2)接成桥式整流电路，桥式整流电路的正输出端D接主开关管BG1的集电极，负输入端E接主开关管BG1的发射极，桥式整流电路的一个交流端，接交流电源的A点，另一个交流端接C点，构成交流电子开关，另四个整流器(SCR3、SCR4、D3、D4)接成桥式整流电路，而输出端接主开关管(BG2)的集电极，负输入端G接主开关管BG2的发射极，一个交流端接C点，另一个交流端接调压器T1的滑动触头B，构成另一交流电子开关，两电子开关由一个控制电路(2)通过光电耦合器(GO1、GO2)控制主开关管(BG1、BG2)使其开关。

2、根据权利要求1所述的交流电源干扰模拟器，其特征是两个桥式整流电路的整流器SCR1、SCR2、SCR3、SCR4使用可控硅整流器，分别由交流电源极性控制，当交流电源为正半周时整流器SCR2，SCR4触发导通，整流器SCR1、SCR3不通，当交流电源极性为负半周时，整流器SCR1、SCR3触发导通，整流器SCR2、SCR4不通。

3、一种交流电源干扰模拟器，其特征是交流电源干扰模拟器使用同一电路模拟断电、降压、冲击脉冲三种干扰：

模拟断电：当改变调压器T1的滑动触头（B）的位置，使其对公共点电压为OV时，控制电路（2）发出控制信号，使光电耦合器GO1、GO2的发光二极管发光、控制电子开关的通断，该信号持续时间的长短，可控制本交流电源干扰模拟器输出断电时间的长短，当控制信号消失后，光电耦合器（GO1、GO2）的发光二极管不发光，交流电源干扰模拟器输出恢复正常;

模拟降压：当调压器T1的滑动触头（B）的电压低于A点电压时，控制电路（2）发出控制信号，该信号持续时间的长短控制本交流电源干扰摸拟器输出电压降压时间的长短，当控制信号消失后，交流电源干扰模拟器输出恢复正常;

模拟冲击脉冲：当调压器T1的滑动触头（B）的电压高于A点电压时，并在交流电压的波峰处时，控制电路（2）发出控制信号，此信号持续时间一般很短，大约0.1至2ms，此时交流电源干扰模拟器输出为正弦波峰处叠加一0.1-2ms的冲击脉冲，脉冲的宽度由控制信号决定，脉冲的幅度由B点的电压决定。