CN110138232B - 地震观测用低频交流稳流电源 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种地震观测用低频交流稳流电源，包括：升压隔离变压器、显示板、整机交流输入接口、整机交流输出接口和整机通信接口，整流滤波板上设置有整流滤波电路，功率板及辅助电源板上设置有主功率电路和辅助电源电路，控制板上设置有波形发生电路、控制电路和通信电路，整流滤波电路将通过整机交流输入接口输入的交流电压转换为直流电压；主功率电路将整流滤波电路输出的直流电压逆变为交流电压；辅助电源电路产生脉宽调制信号，并将整流滤波电路输出的高电压转化为多路隔离低电压后供电；波形发生电路接收整机的给定信号，并将正弦波数据由数字信号转换为模拟信号；控制电路生成三角波给定信号。提高了地电阻率交流观测系统中的观测精度。
Description
技术领域
本发明涉及电源技术领域，具体涉及一种地震观测用低频交流稳流电源。
背景技术
目前国内大多数地震电阻率观测台的场地都存在一定程度的电磁干扰，从频域角度划分，电阻率观测的电磁干扰有工频干扰和非工频干扰两种。工频干扰的来源主要是电气化铁路和场地内交流用电设备的漏电，其中，电气化铁路的影响范围可达数十公里；非工频干扰中影响最大的是城市轨道交通，其干扰频率主要在近直流附近。现在国内的一些大中城市的地铁和轻轨等轨道交通，严重影响了周边地电阻率台站的正常观测，导致许多地电阻率观测台站不得不选择搬迁和重建。
为了解决电磁干扰对地电阻率观测的干扰问题，相关科研人员目前已经开展了地电阻率交流观测方法和观测系统的研究工作。地电阻率的交流观测法是利用低频交流电场与直流电场具有相似特性的特点进行地电阻率观测。由于采用了特定频率的信号进行观测，因此，可以抑制观测频点信号以外的电磁干扰，在具有较强干扰背景的观测区仍能得到较高的信噪比，从而大大提高观测数据的精度。在地电阻率交流观测系统中，低频交流稳流电源的研发是一个技术难点，而低频交流稳流电源对于地电阻率交流观测中的测量精度有着重要的作用，相关技术中，通常会产生由于观测用电源的精度较低导致观测精度较低的问题出现。
发明内容
有鉴于此，提供一种地震观测用低频交流稳流电源，应用在地电阻率交流观测系统中，以提高观测精度。
本发明采用如下技术方案，一种地震观测用低频交流稳流电源，包括：升压隔离变压器、整流滤波板、功率板及辅助电源板、控制板、显示板、整机交流输入接口、整机交流输出接口和整机通信接口，所述整流滤波板上设置有整流滤波电路，所述功率板及辅助电源板上设置有主功率电路和辅助电源电路，所述控制板上设置有波形发生电路、控制电路和通信电路，其中；
所述整流滤波电路的输入端与所述升压隔离变压器的输出线圈相连，所述整流滤波电路的输出端分别与所述主功率电路的输入端以及所述辅助电源电路的输入端相连，所述整流滤波电路用于将通过所述整机交流输入接口输入的交流电压转换为直流电压；
所述主功率电路的输出端与所述整机输出接口相连，所述主功率电路用于将所述整流滤波电路输出的直流电压逆变为交流电压；
所述辅助电源电路用于产生脉宽调制信号，并将所述整流滤波电路输出的高电压转化为多路隔离低电压，以为各个电路板供电；
所述波形发生电路的第一输入端与所述主功率电路中输出采样的交流电流的输出端相连，所述波形发生电路的第二输入端与所述通信电路的输入端相连，所述波形发生电路的输出端与所述控制电路的输入端相连，所述波形发生电路用于接收整机的给定信号，并将以预设频率读取到的正弦波数据由数字信号转换为模拟信号；
所述控制电路的输出端与所述主功率电路中的驱动光耦的控制端相连，所述控制电路用于生成三角波给定信号；
所述通信电路的输入端与所述显示板相连，所述通信电路的输出端与整机通信接口相连，用于实现整机的信号传输。
进一步的，所述整流滤波电路包括整流模块和滤波模块，所述整流模块和所述滤波模块相连，其中，所述整流模块包括两个并联的整流桥，所述滤波模块包括两两并联的四个滤波电容。
进一步的，所述主功率电路包括缘栅双极型晶体管、驱动光耦、电流传感器和电压传感器，其中，所述缘栅双极型晶体管包括第一绝缘栅双极型晶体管、第二绝缘栅双极型晶体管、第三绝缘栅双极型晶体管和第四绝缘栅双极型晶体管，所述驱动光耦包括第一驱动光耦、第二驱动光耦、第三驱动光耦、第四驱动光耦、电流传感器和电压传感器；所述第一绝缘栅双极型晶体管和所述第一驱动光耦并联，所述第一绝缘栅双极型晶体管用于将直流电压逆变为交流电压，所述第一驱动光耦用于隔离和驱动所述第一绝缘栅双极型晶体管；
所述第二绝缘栅双极型晶体管和所述第二驱动光耦并联，所述第二绝缘栅双极型晶体管用于将直流电压逆变为交流电压，所述第二驱动光耦用于隔离和驱动所述第二绝缘栅双极型晶体管；
所述第三绝缘栅双极型晶体管和所述第三驱动光耦并联，所述第三绝缘栅双极型晶体管用于将直流电压逆变为交流电压，所述第三驱动光耦用于隔离和驱动所述第三绝缘栅双极型晶体管；
所述第四绝缘栅双极型晶体管和所述第四驱动光耦并联，所述第四绝缘栅双极型晶体管用于将直流电压逆变为交流电压，所述第四驱动光耦用于隔离和驱动所述第四绝缘栅双极型晶体管；
所述电流传感器和所述电压传感器串联后并联在所述第一绝缘栅双极型晶体管和所述第二绝缘栅双极型晶体管之间，用于隔离采样整机输出的电压和电流。
进一步的，所述波形发生电路包括晶振、分频电路、计数器电路、存储器、锁存器、数模转换器和运算放大器，其中，
所述晶振发出数字方波，所述分频器为所述数字方波分配所需的频率，并以所述频率读取所述存储器内部存储的正弦波数据，所述计数器电路读取所述正弦波数据对应的正弦波数字量，所述锁存器和所述数模转换器将所述正弦波数字量转化为模拟正弦波信号，所述运算放大器对所述模拟正弦波信号进行处理，产生正弦脉宽调制信号。
进一步的，所述控制电路用于产生三角波给定信号，所述三角波给定信号用于所述波形发生电路中的运算放大器与所述正弦波信号进行比较，以产生正弦脉宽调制信号。
进一步的，所述第一绝缘栅双极型晶体管、所述第二绝缘栅双极型晶体管、所述第三绝缘栅双极型晶体管、所述第四绝缘栅双极型晶体管的型号为IKW40N120T2。
进一步的，所述第一驱动光耦、所述第二驱动光耦、所述第三驱动光耦、所述第四驱动光耦的型号为HLPL3120。
进一步的，所述电流传感器的型号为LA25，所述电压传感器的型号为LV25。
进一步的，所述分频电路中主芯片的型号为CD4017，所述计数器电路中的主芯片的型号为CD4040，所述晶振为1.8432M晶振。
进一步的，所述通信电路的主芯片的型号为STM32F103VCT6。
本发明采用以上技术方案，设置在整流滤波板上的整流滤波电路将通过整机交流输入接口输入的交流电压转换为直流电压；设置在功率板及辅助电源板上的主功率电路将整流滤波电路输出的直流电压逆变为交流电压；设置在功率板及辅助电源板上的辅助电源电路产生脉宽调制信号，并将整流滤波电路输出的高电压转化为多路隔离低电压后供电；设置在控制板上的波形发生电路接收整机的给定信号，并将正弦波数据由数字信号转换为模拟信号；设置在控制板上的控制电路生成三角波给定信号，设置在控制板上的通信电路用于实现整机的信号传输。提高了地电阻率交流观测系统中的观测精度。提高了低频交流稳流电源的精度，进而将高精度的低频交流稳压电源应用在地电阻率交流观测系统中，以提高观测精度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例中适用的一种地电阻率交流观测原理示意图；
图2是本发明实施例提供的一种地震观测用低频交流稳流电源的整机结构示意图；
图3是本发明实施例提供的一种地震观测用低频交流稳流电源的整机示意图；
图4是本发明实施例中适用的一种输入整流滤波电路的电路原理图；
图5是本发明实施例中适用的一种主功率电路的电路原理图；
图6是本发明实施例中适用的一种辅助电源电路的电路原理图；
图7是本发明实施例中适用的一种波形发生电路的电路原理图；
图8是本发明实施例中适用的一种控制电路的电路原理图；
图9是本发明实施例中适用的一种通信电路的电路原理图；
图10是本申请实施例中适用的一种正弦脉宽调制信号的调制过程的示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
本申请实施例中的地震观测用低频交流稳流电源可以应用在地电阻率的测量中，首先对地电阻率的测量方法进行说明，地电阻率交流法采用交流电源向地下发送单一频率的信号，接收经大地传输后的响应信号，图1示出了一种地电阻率交流观测原理示意图，参考图1，即低频稳流电源通过供电电极A1、B1向大地供入低频电流，测量系统分别测量供电电流IA1B1和测量极P、Q之间的同频率响应信号，也即，人工供电电位差，根据公式(1)计算得出地电阻率，其中，K为装置系数，对于对称四极装置，其装置系数计算方法见公式(2)。
在研制地电阻率交流观测系统中，低频交流稳流电源研发是一个关键技术难点，也是一个技术创新点。通常情况下，要求该稳流电源能够产生频率和幅度稳定的0.1-10Hz正弦信号，负载能力在10欧姆-100欧姆，最大输出电流(有效值)达到5A，能满足地震前兆地电阻率测量精度要求。本申请实施例中的地震地电阻率观测低频交流稳流电源，应用到地震观测中，具有较高的测量精度。
表1本申请实施例中的低频交流稳流电源的具体指标
| 序号 | 项目 | 指标 |
| 1 | 输出频率范围 | 0.1Hz～10Hz可调 |
| 2 | 输出电流 | 0.1A～5A可调 |
| 3 | 输出功率 | 1000W |
| 4 | 输出频率稳定度 | 0.05％FS |
| 5 | 负载能力 | 10-100Ω |
实施例
图2为本发明实施例提供的一种地震观测用低频交流稳流电源的整机示意图，参考图2，该低频交流稳流电源具体可以包括：升压隔离变压器101、整流滤波板102、功率板及辅助电源板103、控制板104、显示板105、整机交流输入接口106、整机交流输出接口107和整机通信接口108，其中，整流滤波板102上设置有整流滤波电路，功率板及辅助电源板103上设置有主功率电路和辅助电源电路，控制板104上设置有波形发生电路、控制电路和通信电路。
具体的，低频交流稳流电源的整机工作原理如下：输入220V交流电压经过升压隔离变压器将电压变换为所需的交流电压值，再经过整流滤波后成为直流电压信号，该直流电压加载在晶体管和负载上，通过控制晶体管驱动电压使晶体管工作在线性区间，从而控制导通电阻值，达到控制输出电压或电流的目的。
在一个具体的例子中，图3示出了一种地震观测用低频交流稳流电源的整机示意图，整机交流输入接口106连接整个电源的输入插座，整机交流输出接口107连接整个电源的输出插座，整机通信接口108连接整个电源的对外通信接口，实现远程通信控制功能。升压隔离变压器101还可以表示为T1，将220V交流电压升至400V交流电压，EP1为风机。参见图3，交流输入220V电压先经过软启动电阻R1，继电器K1，上电起始时刻K1先断开，延时一段时间吸合，短接电阻R1起到软起作用，升压隔离变压器起到隔离作用，隔离后交流电压经过整流滤波板整流滤波变为直流电压，此直流电压再经过功率板及辅助电源板逆变为所需要的交流电压，此交流电压经过整机交流输出接口输出。
可选的，控制板起到作用至少有四个：一是控制开关K1，起到延时软启动作用，二是控制功能，采集电源输出参数与给定信号做对比，然后调整功率元件开通关断时间去控制输出，以达到稳定输出电流的目的，三是通信功能，控制电源启动停机及传输电源输出参数，四是传输电源参数给显示板。
接下来通过各个电路的具体功能进行说明。
其中，所述整流滤波电路的输入端与升压隔离变压器101的输出线圈相连，所述整流滤波电路的输出端分别与所述主功率电路的输入端以及所述辅助电源电路的输入端相连，所述整流滤波电路用于将通过所述整机交流输入接口输入的交流电压转换为直流电压；所述主功率电路的输出端与所述整机输出接口相连，所述主功率电路用于将所述整流滤波电路输出的直流电压逆变为交流电压；所述辅助电源电路用于产生脉宽调制信号，并将所述整流滤波电路输出的高电压转化为多路隔离低电压，以为各个电路板供电；所述波形发生电路的第一输入端与所述主功率电路中输出采样的交流电流的输出端相连，所述波形发生电路的第二输入端与所述通信电路的输入端相连，所述波形发生电路的输出端与所述控制电路的输入端相连，所述波形发生电路用于接收整机的给定信号，并将以预设频率读取到的正弦波数据由数字信号转换为模拟信号；所述控制电路的输出端与所述主功率电路中的驱动光耦的控制端相连，所述控制电路用于生成三角波给定信号；所述通信电路的输入端与所述显示板相连，所述通信电路的输出端与整机通信接口相连，用于实现整机的信号传输。
具体的，升压隔离变压器包括输入线圈和输出线圈，整流滤波电路的输入端(图4中A端和B端)与升压隔离变压器的输出线圈相连，整流滤波电路的输出端(图4中C端和D端)分别与主功率电路的输入端(图5中C端和D端)以及辅助电源电路的输入端(图6中C端和D端)相连，也即，连接在功率板及辅助电源板的输入端上，用于将通过整机交流输入接口输入的交流电压转换为直流电压。另外，主功率电路的输出端(图5中的E端和F端)与整机输出接口相连，用于将整流滤波电路输出的直流电压逆变为交流电压。另外，辅助电源电路通过N5产生脉宽调制信息，将整流滤波板输出的600V左右高压电压转化为多路隔离低电压为电路板芯片供电。另外，波形发生电路的第一输入端(图6中的G端)与主功率电路中输出采样的交流电流的输出端(图5中未示出)相连，主功率电路中输出采样的交流电流的输出端例如可以是主功率电路中的电流传感器LA1，波形发生电路的第二输入端(图6中的H端)与通信电路的输入端(图8中的H端)相连，波形发生电路的输出端(图6中的I端)与控制电路的输入端(图7中的I端)相连，波形发生电路通过图6中的H端接收整机的给定信号，并将以预设频率读取到的正弦波数据由数字信号转换为模拟信号。另外，控制电路的输出端(图7中的K1和K2)与主功率电路中的驱动光耦的控制端(K1和K2)相连，控制电路用于生产三角波给定信号。另外，通信电路的输入端与显示板相连，输出端与整机通信接口相连，实现整机的信号传输。
可选的，所述整流滤波电路包括整流模块和滤波模块，所述整流模块和所述滤波模块相连，其中，所述整流模块包括两个并联的整流桥，所述滤波模块包括两两并联的四个滤波电容。
具体的，图4示出了一种输入整流滤波电路的电路原理图，参见图4，整流滤波电路包括整流模块和滤波模块，其中，整流模块和滤波模块相连，示例性的，整流模块包括两个并联的整流桥BG1和BG2，滤波模块包括两两并联的四个滤波电容C1、C2、C4和C5。在一个具体的例子中，输入交流电压经过升压隔离变压器隔离后的接至整流滤波板的第一输入端A和第二输入端B，再经过整流桥BG1和BG2和滤波电容C1、C2、C4、C5，其中BG1和BG2并联以提高功率，滤波电容将交流正弦半波电压为滤波为近似直流电压后级提供一个稳定的直流电压源，此直流电压幅值在600VDC左右，最后该直流电压通过第一输出端C和第二输出端D接口接至功率板及辅助电源板，其中C为电压正端，D为电压负端，
可选的，所述主功率电路包括缘栅双极型晶体管、驱动光耦、电流传感器和电压传感器，其中，所述缘栅双极型晶体管包括第一绝缘栅双极型晶体管、第二绝缘栅双极型晶体管、第三绝缘栅双极型晶体管和第四绝缘栅双极型晶体管，所述驱动光耦包括第一驱动光耦、第二驱动光耦、第三驱动光耦、第四驱动光耦、电流传感器和电压传感器；所述第一绝缘栅双极型晶体管和所述第一驱动光耦并联，所述第一绝缘栅双极型晶体管用于将直流电压逆变为交流电压，所述第一驱动光耦用于隔离和驱动所述第一绝缘栅双极型晶体管；所述第二绝缘栅双极型晶体管和所述第二驱动光耦并联，所述第二绝缘栅双极型晶体管用于将直流电压逆变为交流电压，所述第二驱动光耦用于隔离和驱动所述第二绝缘栅双极型晶体管；所述第三绝缘栅双极型晶体管和所述第三驱动光耦并联，所述第三绝缘栅双极型晶体管用于将直流电压逆变为交流电压，所述第三驱动光耦用于隔离和驱动所述第三绝缘栅双极型晶体管；所述第四绝缘栅双极型晶体管和所述第四驱动光耦并联，所述第四绝缘栅双极型晶体管用于将直流电压逆变为交流电压，所述第四驱动光耦用于隔离和驱动所述第四绝缘栅双极型晶体管；所述电流传感器和所述电压传感器串联后并联在所述第一绝缘栅双极型晶体管和所述第二绝缘栅双极型晶体管之间，用于隔离采样整机输出的电压和电流。
具体的，图5示出了一种主功率电路的电路原理图，参见图5，主功率电路包括4个缘栅双极型晶体管，第一绝缘栅双极型晶体管V1、第二绝缘栅双极型晶体管V2、第三绝缘栅双极型晶体管V3和第四绝缘栅双极型晶体管V4，包括4个驱动光耦，第一驱动光耦N1、第二驱动光耦N2、第三驱动光耦N3、第四驱动光耦N4，包括电流传感器LA1和电压传感器LV1。在一个具体的例子中，4个IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)可以将直流电压逆变为交流电压，其中，4个IGBT的耐压值必须大于800V，否则可能损坏。4个驱动光耦起到隔离和驱动4个IGBT的作用。其中，R46和R47用于检测直流电流，并送至控制板起到短路保护作用。电压传感器起到隔离采样电源整机输出电压的作用，电流传感器起到隔离电源整机输出电流的作用。
可选的，所述波形发生电路包括晶振、分频电路、计数器电路、存储器、锁存器、数模转换器和运算放大器，其中，所述晶振发出数字方波，所述分频器为所述数字方波分配所需的频率，并以所述频率读取所述存储器内部存储的正弦波数据，所述计数器电路读取所述正弦波数据对应的正弦波数字量，所述锁存器和所述数模转换器将所述正弦波数字量转化为模拟正弦波信号，所述运算放大器对所述模拟正弦波信号进行处理，产生正弦脉宽调制信号。
具体的，图7示出了一种波形发生电路的电路原理图，参见图7，波形发生电路是通过波形发生电路为数字发波，晶振发出高频数字方波，经过波形上下沿整形，再由分频器分到所需的频率，以该频率读取存储器内部已经存储的正弦波数据，数据读出后经过数模转换器实现数字到模拟电路的转换。在一个具体的例子中，该正弦波数据有2048个数字点组成，产生正弦波谐波小于1％，频率稳定度小于0.05％，并且给定波形不受外围温度等环境因数影响，可以满足高精度的给定要求。
此外，经过分频电路U5后送至计数器电路U6，U6再去读取存储器U7中已经写好的正弦波数字量，该数字量在经过锁存器U8和DA转化器U4将数字量转化为模拟正弦波信号。图6中G端信号为功率板LA1采样的整机输出电流信号，该信号经过运算放大器A2C将信号反相和滤波送至A2A和A2B组成的整流电路，将交流信号整流为负向交流信号，此信号再经过A2D滤波和反相后成为直流电平，该直流电平与图6中H端给定直流电平通过运放A3A做PI(proportional integral，比例积分)调节，产生直流调节信号，A3C将调节器输出信号与图6的正弦波发生信号用U4进行相乘后输出幅值可大小调节的正弦波给定信号。
可选的，所述控制电路用于产生三角波给定信号，所述三角波给定信号用于所述波形发生电路中的运算放大器与所述正弦波信号进行比较，以产生正弦脉宽调制信号。
具体的，图8示出了一种控制电路的电路原理图，参见图8，波形控制电路用于产生三角波给定信号，例如可以在图7中的J端获取三角波给定信号，运算放大器将正弦波给定信号与三角波给性信号进行比较，产生正弦脉宽调制信号，此信号再送到功率板的N1至N4，最后驱动功率板上的V1至V4，在一个具体的例子中，图10示出了一种正弦脉宽调制信号的调制过程的示意图。
此外，图6示出了一种辅助电源电路的电路原理图，图9示出了一种通信电路的电路原理图，图6中，通过N5产生脉宽调制信号，将整流滤波板输出的600V左右的高压电压转化为多路隔离低电压为电路板芯片供电；图9中，M端连接到整个电源的通信插座，提供整机的通信功能。
可选的，所述第一绝缘栅双极型晶体管、所述第二绝缘栅双极型晶体管、所述第三绝缘栅双极型晶体管、所述第四绝缘栅双极型晶体管的型号为IKW40N120T2。
可选的，所述第一驱动光耦、所述第二驱动光耦、所述第三驱动光耦、所述第四驱动光耦的型号为HLPL3120。
可选的，所述电流传感器的型号为LA25，所述电压传感器的型号为LV25。
可选的，所述分频电路中主芯片的型号为CD4017，所述计数器电路中的主芯片的型号为CD4040，所述晶振为1.8432M晶振。
可选的，所述通信电路的主芯片的型号为STM32F103VCT6。
本发明采用以上技术方案，设置在整流滤波板上的整流滤波电路将通过整机交流输入接口输入的交流电压转换为直流电压；设置在功率板及辅助电源板上的主功率电路将整流滤波电路输出的直流电压逆变为交流电压；设置在功率板及辅助电源板上的辅助电源电路产生脉宽调制信号，并将整流滤波电路输出的高电压转化为多路隔离低电压后供电；设置在控制板上的波形发生电路接收整机的给定信号，并将正弦波数据由数字信号转换为模拟信号；设置在控制板上的控制电路生成三角波给定信号，设置在控制板上的通信电路用于实现整机的信号传输。提高了地电阻率交流观测系统中的观测精度。提高了低频交流稳流电源的精度，进而将高精度的低频交流稳压电源应用在地电阻率交流观测系统中，以提高观测精度。
需要说明的是，本申请实施例中各个元器件的型号只是用来示例，凡是能实现本申请技术方案的元器件的型号均可实现本申请的技术方案，这里不进行限定。此外，图4-图9的各个电路原理图均为可选实时方式，构成其电路的元器件的类型、数量和型号均为一种可选方案，本申请实施例的技术方案并不局限于此。
可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种地震观测用低频交流稳流电源，其特征在于，包括：升压隔离变压器、整流滤波板、功率板及辅助电源板、控制板、显示板、整机交流输入接口、整机交流输出接口和整机通信接口，所述整流滤波板上设置有整流滤波电路，所述功率板及辅助电源板上设置有主功率电路和辅助电源电路，所述控制板上设置有波形发生电路、控制电路和通信电路，其中；
所述整流滤波电路的输入端与所述升压隔离变压器的输出线圈相连，所述整流滤波电路的输出端分别与所述主功率电路的输入端以及所述辅助电源电路的输入端相连，所述整流滤波电路用于将通过所述整机交流输入接口输入的交流电压转换为直流电压；
所述主功率电路的输出端与所述整机交流输出接口相连，所述主功率电路用于将所述整流滤波电路输出的直流电压逆变为交流电压；
所述辅助电源电路用于产生脉宽调制信号，并将所述整流滤波电路输出的高电压转化为多路隔离低电压，以为各个电路板供电；
所述波形发生电路的第一输入端与所述主功率电路中输出采样的交流电流的输出端相连，所述波形发生电路的第二输入端与所述通信电路的输入端相连，所述波形发生电路的输出端与所述控制电路的输入端相连，所述波形发生电路用于接收整机的给定信号，并将以预设频率读取到的正弦波数据由数字信号转换为模拟信号；
所述控制电路的输出端与所述主功率电路中的驱动光耦的控制端相连，所述控制电路用于生成三角波给定信号；
所述通信电路的输入端与所述显示板相连，所述通信电路的输出端与整机通信接口相连，用于实现整机的信号传输。
2.根据权利要求1所述的地震观测用低频交流稳流电源，其特征在于，所述整流滤波电路包括整流模块和滤波模块，所述整流模块和所述滤波模块相连，其中，所述整流模块包括两个并联的整流桥，所述滤波模块包括两两并联的四个滤波电容。
3.根据权利要求1所述的地震观测用低频交流稳流电源，其特征在于，所述主功率电路包括缘栅双极型晶体管、驱动光耦、电流传感器和电压传感器，其中，所述缘栅双极型晶体管包括第一绝缘栅双极型晶体管、第二绝缘栅双极型晶体管、第三绝缘栅双极型晶体管和第四绝缘栅双极型晶体管，所述驱动光耦包括第一驱动光耦、第二驱动光耦、第三驱动光耦、第四驱动光耦、电流传感器和电压传感器；所述第一绝缘栅双极型晶体管和所述第一驱动光耦并联，所述第一绝缘栅双极型晶体管用于将直流电压逆变为交流电压，所述第一驱动光耦用于隔离和驱动所述第一绝缘栅双极型晶体管；
所述第二绝缘栅双极型晶体管和所述第二驱动光耦并联，所述第二绝缘栅双极型晶体管用于将直流电压逆变为交流电压，所述第二驱动光耦用于隔离和驱动所述第二绝缘栅双极型晶体管；
所述第三绝缘栅双极型晶体管和所述第三驱动光耦并联，所述第三绝缘栅双极型晶体管用于将直流电压逆变为交流电压，所述第三驱动光耦用于隔离和驱动所述第三绝缘栅双极型晶体管；
所述第四绝缘栅双极型晶体管和所述第四驱动光耦并联，所述第四绝缘栅双极型晶体管用于将直流电压逆变为交流电压，所述第四驱动光耦用于隔离和驱动所述第四绝缘栅双极型晶体管；
所述电流传感器和所述电压传感器串联后并联在所述第一绝缘栅双极型晶体管和所述第二绝缘栅双极型晶体管之间，用于隔离采样整机输出的电压和电流。
4.根据权利要求1所述的地震观测用低频交流稳流电源，其特征在于，所述波形发生电路包括晶振、分频电路、计数器电路、存储器、锁存器、数模转换器和运算放大器，其中，
所述晶振发出数字方波，所述分频电路为所述数字方波分配所需的频率，并以所述频率读取所述存储器内部存储的正弦波数据，所述计数器电路读取所述正弦波数据对应的正弦波数字量，所述锁存器和所述数模转换器将所述正弦波数字量转化为模拟正弦波信号，所述运算放大器对所述模拟正弦波信号进行处理，产生正弦脉宽调制信号。
5.根据权利要求4所述的地震观测用低频交流稳流电源，其特征在于，所述控制电路用于产生三角波给定信号，所述三角波给定信号用于所述波形发生电路中的运算放大器与所述正弦波信号进行比较，以产生正弦脉宽调制信号。
6.根据权利要求3所述的地震观测用低频交流稳流电源，其特征在于，所述第一绝缘栅双极型晶体管、所述第二绝缘栅双极型晶体管、所述第三绝缘栅双极型晶体管、所述第四绝缘栅双极型晶体管的型号为IKW40N120T2。
7.根据权利要求3所述的地震观测用低频交流稳流电源，其特征在于，所述第一驱动光耦、所述第二驱动光耦、所述第三驱动光耦、所述第四驱动光耦的型号为HLPL3120。
8.根据权利要求3所述的地震观测用低频交流稳流电源，其特征在于，所述电流传感器的型号为LA25，所述电压传感器的型号为LV25。
9.根据权利要求4所述的地震观测用低频交流稳流电源，其特征在于，所述分频电路中主芯片的型号为CD4017，所述计数器电路中的主芯片的型号为CD4040，所述晶振为1.8432M晶振。
10.根据权利要求1所述的地震观测用低频交流稳流电源，其特征在于，所述通信电路的主芯片的型号为STM32F103VCT6。
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