CN107394800B - 一种三相电源系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种三相电源系统，包括三相可编程电源、单相变压器、电流互感器、电流电压转换器、数据采集卡和计算机。三相可编程电源与三台独立的单相变压器相连接，并分别连接三相负载构成主电路，电流互感器、电流电压转换器、数据采集卡以及计算机依次相连接构成测量电路，计算机与三相可编程电源相连接构成反馈电路。本发明能够实现三相负载电流的实时监测，且能够实现三相负载电流的动态平衡调节。

Description

一种三相电源系统
技术领域
本发明属于电源系统技术领域，具体涉及一种三相电源系统的设计。
背景技术
三相交流电是电能的一种输送形式，简称为三相电。三相交流电源，是由三个频率相同、振幅相等、相位依次互差120°的交流电势组成的电源。三相交流电的用途很多，工业中大部分的交流用电设备，例如电动机，都采用三相交流电，也就是经常提到的三相四线制。而在日常生活中，多使用单相电源，也称为照明电。当采用照明电供电时，使用三相电其中的一相对用电设备供电，例如家用电器，而另外一根线是三相四线之中的第四根线，也就是其中的零线，该零线从三相电的中性点引出。
在测试大型交流电机线棒股线电流时，需要根据电机的实际运行工况给定子三相的每根线棒施加一个大电流，而由于实验室中电源功率一定，就需要构建一个大电流、低电压的电源，形成一个能够提供动态三相平衡、低电压大电流的电源系统。由于大型交流电机定子每相阻抗非常小，连接定子每相的导线阻抗以及所有接触点的接触电阻直接影响定子三相电流的平衡，单一的三相变压器很难实现三相负载电流的动态平衡调节。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有的三相电源系统中三相负载电流不平衡的问题，提出了一种三相电源系统。
本发明的技术方案为：一种三相电源系统，包括三相可编程电源、单相变压器、电流互感器、电流电压转换器、数据采集卡和计算机。
三相可编程电源的A、B、C三相输出端子分别连接一台独立的单相变压器，每台单相变压器的二次侧连接负载构成主电路。
每台单相变压器的二次侧同侧端子的出线处还安装有一个电流互感器，电流互感器、电流电压转换器、数据采集卡以及计算机依次连接构成测量电路；电流电压转换器分别与三个电流互感器连接，将每个电流互感器所采集的电流信号转化成电压信号；数据采集卡与电流电压转换器连接，将电流电压转换器输出的电压信号转换成数字信号；计算机与数据采集卡相连接，将数据采集卡输出的数字信号进行存储。
计算机与三相可编程电源连接构成反馈电路；计算机将存储的数字信号还原得到实测的三相负载电流信号，并实时反馈到三相可编程电源，实现三相负载电流信号的动态平衡调节。
本发明的有益效果是：本发明将单一的三相变压器改变为三台独立的单相变压器，每相电压可单独调节，通过测量电路和反馈电路分别控制每台单相变压器的输出电流，既实现了三相负载电流的实时监测，同时也实现了三相负载电流的动态平衡调节。
附图说明
图1所示为本发明实施例提供的一种三相电源系统电路拓扑结构示意图。
附图标记说明：1-三相可编程电源、2-单相变压器、3-电流互感器、4-电流电压转换器、5-数据采集卡、6-计算机。
具体实施方式
现在将参考附图来详细描述本发明的示例性实施方式。应当理解，附图中示出和描述的实施方式仅仅是示例性的，意在阐释本发明的原理和精神，而并非限制本发明的范围。
本发明实施例提供了一种三相电源系统，如图1所示，包括三相可编程电源1、单相变压器2、电流互感器3、电流电压转换器4、数据采集卡5和计算机6。
三相可编程电源1的A、B、C三相输出端子分别连接一台独立的单相变压器2，每台独立的单相变压器2的二次侧直接连接负载，构成主电路。三相可编程电源1的每相电压单独调节，互不影响，每相的输出信号为电压信号，通过单相变压器2与三相负载的连接得到每相的负载电流。每相负载接线时，尽量保证每相负载的接线长度以及导线材料和其他两相基本保持一致，尽量减少三相负载不平衡因素。
本发明实施例中，三相可编程电源1采用加州仪器CSW系列的高性能可编程交直流电源，输出频率为40～5000Hz，能够产生任意波形，内置数字功率分析仪，强大的编程软件，多机选项等等。多机选项可以将多通道系统分成多个单独控制的独立电源，只需在多个电源间连接接口电缆，硬件便会自动按照系统配置进行设置。
每台单相变压器2的二次侧还安装有一个电流互感器3，用于检测三相负载电流，其位置安装在每台独立的单相变压器2二次侧的同侧端子的出线处，保证三相负载电流相位相同。本发明实施例中，每台单相变压器2的型号相同，均采用BK-7000VA，无附加波形失真，工作频率为50/60Hz，绝缘电阻大于50MΩ，变比为250/2。每个电流互感器3型号相同，均采用AKH-0.66系列电流互感器，外壳采用阻燃、耐温120℃的进口聚碳酸酯注塑成形，铁芯采用取向冷轧硅钢带卷绕而成，二次导线采用高强度电磁漆包线，电流比为1000/1，准确等级为0.2。
电流互感器3、电流电压转换器4、数据采集卡5以及计算机6依次连接构成测量电路。本发明实施例中，电流互感器3、电流电压转换器4、数据采集卡5以及计算机6依次通过屏蔽电缆进行连接，防止信号在传输过程中受到外界的干扰。
电流电压转换器4分别与三个电流互感器3连接，将每个电流互感器3所采集的电流信号转化成电压信号。本发明实施例中，电流电压转换器4采用T2型单相直流电流变送器，单输入单输出，输入量程0～10A内可自定量程，输出量程为1～5V，辅助电源12V，并有指示灯显示工作状态。
数据采集卡5与电流电压转换器4连接，其通道数至少为3，将电流电压转换器4输出的电压信号转换成数字信号。本发明实施例中，数据采集卡5采用USB2085数据采集卡，USB2085数据采集卡是一种基于USB总线的数据采集卡，可直接和计算机的USB接口相连，其通道数最多为32，转换器为AD7665，采样频率最高为500kHz，AD转换时间1.25us，非线性误差最大±3LSB，信号输入量程为1～5V，并有指示灯显示工作状态。
计算机6与数据采集卡5相连接，将数据采集卡5输出的数字信号进行存储。同时计算机6与三相可编程电源1连接构成反馈电路。计算机6将存储的数字信号还原得到实测的三相负载电流信号，并对该信号进行监测、分析和调整，然后实时反馈到三相可编程电源1，构成三相电源系统的闭环控制，以实现三相负载电流信号的动态平衡调节。
本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

Claims (2)

1.一种三相电源系统，其特征在于，包括三相可编程电源、单相变压器、电流互感器、电流电压转换器、数据采集卡和计算机；
所述三相可编程电源的A、B、C三相输出端子分别连接一台独立的单相变压器，每台所述单相变压器的二次侧连接负载构成主电路；
每台所述单相变压器的二次侧同侧端子的出线处还安装有一个电流互感器，所述电流互感器、电流电压转换器、数据采集卡以及计算机依次连接构成测量电路；所述电流电压转换器分别与三个所述电流互感器连接，将每个电流互感器所采集的电流信号转化成电压信号；所述数据采集卡与电流电压转换器连接，将电流电压转换器输出的电压信号转换成数字信号；所述计算机与数据采集卡相连接，将数据采集卡输出的数字信号进行存储；
所述计算机与三相可编程电源连接构成反馈电路；所述计算机将存储的数字信号还原得到实测的三相负载电流信号，并实时反馈到三相可编程电源，实现三相负载电流信号的动态平衡调节；
每个所述电流互感器型号相同，电流比均为1000/1，准确等级均为0.2；
所述电流电压转换器的输出电压信号范围为1～5V；
所述数据采集卡的通道数至少为3，采样频率为500kHz，信号输入量程为1～5V；
每台所述单相变压器的型号相同，变比均为250/2；
所述电流互感器、电流电压转换器、数据采集卡以及计算机依次通过屏蔽电缆进行连接。
2.根据权利要求1所述的三相电源系统，其特征在于，所述三相可编程电源的每相电压单独调节，互不影响。
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