CN112134468B - 一种基于旋转磁场的交流相位可调电源 - Google Patents

一种基于旋转磁场的交流相位可调电源 Download PDF

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Abstract

一种基于旋转磁场的交流相位可调电源，包括电源相位移相器以及功率放大器；交流供电电源由输入端一方面经过整流及稳压电路连接功率放大器，另一方面经过电源相位移相器连接功率放大器；功率放大器的输出为移相后的交流电；电源相位移相器包括交叉设置的两条励磁线圈串联支路，感应线圈的四周均分布有励磁线圈，两条励磁线圈串联支路分别通过一个调节电阻与励磁电源连接，其中一条励磁线圈串联支路与励磁电源之间设置有用于产生旋转磁场的调节电容，励磁电源为所述的交流供电电源，感应线圈输出的感应电压送到所述的功率放大器，输出所需的移相电压。本发明实现了电源的连续相位可调。

Description

一种基于旋转磁场的交流相位可调电源
技术领域
本发明属于仪器仪表领域，具体涉及一种基于旋转磁场的交流相位可调电源。
背景技术
型式评价是指根据文件要求对测量仪器指定型式的一个或多个样品的性能所进行的系统检查和试验，并将其结果写入报告中，以确定是否可对该型式予以批准。
在做电子设备的型式评价试验时，需要在电磁兼容的抗磁场干扰等项目中，使用单独的与主电源频率相同、相位在(0～360)°可调的电源。但目前国内市场上还没有这样的50Hz工频或400Hz的调相、调压电源。因此，试验中的电源只能采用不可调相的电源代替，需要的试验设备繁多，操作不便，影响电子设备型式评价试验的效率以及准确度。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术中电源相位不可调的问题，提供一种基于旋转磁场的交流相位可调电源，获得所需移相电压，便于电子设备型式评价试验时使用。
为了实现上述目的，本发明一种基于旋转磁场的交流相位可调电源有如下的技术方案：包括电源相位移相器以及功率放大器；交流供电电源由输入端一方面经过整流及稳压电路连接功率放大器，另一方面经过电源相位移相器连接功率放大器；功率放大器的输出为移相后的交流电；所述的电源相位移相器包括交叉设置的两条励磁线圈串联支路，励磁线圈串联支路上设置有若干个励磁线圈，同一条支路的励磁线圈之间形成磁力线，两条励磁线圈串联支路的磁力线交叉点设置一个能旋转的感应线圈；两条励磁线圈串联支路分别通过一个调节电阻与励磁电源连接，其中一条励磁线圈串联支路与励磁电源之间设置有用于产生旋转磁场的调节电容，励磁电源为所述的交流供电电源，感应线圈输出的感应电压送到所述的功率放大器，输出所需的移相电压。
作为本发明的一种优选方案，所述的两条励磁线圈串联支路垂直交叉，分别为竖向励磁线圈串联支路和横向励磁线圈串联支路。
作为本发明的一种优选方案，每条励磁线圈串联支路上设置有两个串联的励磁线圈，同一条支路上的两个励磁线圈电感量相等。
作为本发明的一种优选方案，所述的感应线圈围绕中心轴线旋转，沿其旋转方向，相邻两个支路励磁线圈中的电流相位相差90°。
作为本发明的一种优选方案，励磁线圈通过支撑骨架呈长方体结构布置，同一条励磁线圈串联支路上的两个励磁线圈布置在长方体的相对两个面上，感应线圈沿该长方体的中心轴线布置并能围绕中心轴线旋转。
作为本发明的一种优选方案，所述的支撑骨架采用绝缘胶木框架。
作为本发明的一种优选方案，两条励磁线圈串联支路上设置的调节电阻分别为第一调节电阻和第二调节电阻，第一调节电阻使两条励磁线圈串联支路上励磁线圈的磁场强度相同，第二调节电阻用于补偿细调。
相较于现有技术，本发明具有如下的有益效果：电源相位移相器将输出的感应电压送到功率放大器进行放大即能够获得所需要的移相电压，供给其他设备使用。本发明提供了一种连续相位可调的电源，在空间上交叉设置两条励磁线圈串联支路，其中一条励磁线圈串联支路连接调节电容，调节电容改变励磁线圈之间的电流相位差进而获得旋转磁场，通过调节电阻能够改变励磁线圈产生的磁场强度。在两个励磁线圈串联支路的交叉点设置一个能旋转的感应线圈，感应线圈的四周均分布有励磁线圈，感应线圈产生感应电压送到功率放大器，即能够获得所需的移相电压。本发明简化了电源结构，便于操作。
附图说明
图1本发明的整体结构框图；
图2本发明电源相位移相器的电路原理图；
图3本发明励磁线圈与感应线圈的装配示意图；
附图中：1-电源相位移相器；2-功率放大器；3-感应线圈；4-调节电容；5-竖向励磁线圈串联支路；6-横向励磁线圈串联支路；7-第一调节电阻；8-第二调节电阻；9-支撑骨架；10-第一竖向支路励磁线圈；11-第二竖向支路励磁线圈；12-第一横向支路励磁线圈；13-第二横向支路励磁线圈。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。
参见图1，本发明基于旋转磁场的交流相位可调电源，主要包括电源相位移相器1和功率放大器2两部分组成，交流供电电源由输入端一方面经过整流及稳压电路连接功率放大器2，另一方面经过电源相位移相器1同时连接功率放大器2，功率放大器2的输出端为移相后的交流电源。参见图2，本发明电源相位移相器1包括交叉设置的两条励磁线圈串联支路，励磁线圈串联支路上设置有若干个励磁线圈，同一条支路的励磁线圈之间形成磁力线，两条励磁线圈串联支路的磁力线交叉点设置一个能旋转的感应线圈3，两条励磁线圈串联支路分别通过一个调节电阻与励磁电源连接，其中一条励磁线圈串联支路与励磁电源之间设置有用于产生旋转磁场的调节电容4，励磁电源为所述的交流供电电源，感应线圈3输出的感应电压送到所述的功率放大器2，获得所需的移相电压。
在一种优选的实施例当中，本发明两条励磁线圈串联支路垂直交叉，分别为竖向励磁线圈串联支路5和横向励磁线圈串联支路6，并且每条励磁线圈串联支路上设置有两个串联的励磁线圈，分别为第一竖向支路励磁线圈10和第二竖向支路励磁线圈11以及第一横向支路励磁线圈12和第二横向支路励磁线圈13，同一条支路上的两个励磁线圈电感量相等。两条励磁线圈串联支路上设置的调节电阻为第一调节电阻7和第二调节电阻8，第一调节电阻7使两条励磁线圈串联支路上励磁线圈的磁场强度相同，第二调节电阻8用于补偿细调。
参见图3，励磁线圈通过支撑骨架9呈长方体结构布置，同一条励磁线圈串联支路上的两个励磁线圈布置在长方体的相对两个面上，感应线圈3沿该长方体的中心轴线布置并能围绕中心轴线旋转，沿其旋转方向，相邻两个支路励磁线圈中的电流相位相差90°。
支撑骨架9采用绝缘胶木框架。
当励磁线圈通电后使支路里的两个线圈在胶木框架中心形成叠加增强磁场。
假设励磁电压为U，图中竖向的两个励磁绕组串联相接，合计电感量为L1，两个励磁绕组经过调节电容4和第一调节电阻7接在励磁电源上。横向的两个励磁绕组也串联相接，也接在励磁电源上，设合计电感量为L2。竖向励磁线圈中的励磁电流为：
Figure BDA0002710145500000041
当1-w2L1C1＝0，即
Figure BDA0002710145500000042
感抗等于容抗时，该励磁线圈为纯阻性，
Figure BDA0002710145500000043
电流相位与励磁电压同相位。
另一励磁绕组电流为：
Figure BDA0002710145500000044
取R2＜＜wL2，则
Figure BDA0002710145500000045
,即该励磁绕组电流滞后励磁电压90°。
由此，两个励磁绕组中的电流相位相差90°，形成旋转磁场。
在调试中，要调节R1使两组励磁线圈的磁场强度相同。R2补偿细调，阻值很小。
假设两组励磁绕组产生的磁场强度都为A。并设磁场中的感应线圈与水平励磁线圈的夹角为α，则两个励磁线圈在感应线圈中的合成电动势Ug为：
Ug＝A·sinwt·cosα+A·sin(wt+π/2)·sinα
＝A·sinwt·cosα+A·coswt·sinα
＝A·sin(wt+α)
即感应线圈中的电动势幅值为A、频率与励磁线圈频率相同、相移角与感应线圈的几何转角位置α有关。将感应电压Ug送到功率放大器，就可获得所需移相电压，供其他设备使用。
本发明在磁场中设计一个可绕中心轴旋转的感应线圈，其磁感应强度与感应线圈转角无关，即在不同角度位置，磁感应强度保持不变，但感应电压与励磁电源的相位仅与感应线圈与固定励磁线圈的角度位置有关，能够实现电源的连续相位可调。
以上所述的仅仅是本发明的较佳实施例，并不用以对本发明进行任何限制，本领域技术人员应当理解的是，在不脱离本发明精神和原则的前提下，该技术方案还可以进行若干简单的修改和替换，这些修改和替换也均属于权利要求书所涵盖的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于旋转磁场的交流相位可调电源，其特征在于：包括电源相位移相器(1)以及功率放大器(2)；交流供电电源由输入端一方面经过整流及稳压电路连接功率放大器(2)，另一方面经过电源相位移相器(1)连接功率放大器(2)；功率放大器(2)的输出为移相后的交流电；所述的电源相位移相器(1)包括交叉设置的两条励磁线圈串联支路，励磁线圈串联支路上设置有若干个励磁线圈，同一条支路的励磁线圈之间形成磁力线，两条励磁线圈串联支路的磁力线交叉点设置一个能旋转的感应线圈(3)；两条励磁线圈串联支路分别通过一个调节电阻与励磁电源连接，其中一条励磁线圈串联支路与励磁电源之间设置有用于产生旋转磁场的调节电容(4)，励磁电源为所述的交流供电电源，感应线圈(3)输出的感应电压送到所述的功率放大器(2)，输出所需的移相电压。
2.根据权利要求1所述基于旋转磁场的交流相位可调电源，其特征在于：所述的两条励磁线圈串联支路垂直交叉，分别为竖向励磁线圈串联支路(5)和横向励磁线圈串联支路(6)。
3.根据权利要求1或2所述基于旋转磁场的交流相位可调电源，其特征在于：每条励磁线圈串联支路上设置有两个串联的励磁线圈，同一条支路上的两个励磁线圈电感量相等。
4.根据权利要求3所述基于旋转磁场的交流相位可调电源，其特征在于：所述的感应线圈(3)围绕中心轴线旋转，沿其旋转方向，相邻两个支路励磁线圈中的电流相位相差90°。
5.根据权利要求4所述基于旋转磁场的交流相位可调电源，其特征在于：励磁线圈通过支撑骨架(9)呈长方体结构布置，同一条励磁线圈串联支路上的两个励磁线圈布置在长方体的相对两个面上，感应线圈(3)沿该长方体的中心轴线布置并能围绕中心轴线旋转。
6.根据权利要求5所述基于旋转磁场的交流相位可调电源，其特征在于：
所述的支撑骨架(9)采用绝缘胶木框架。
7.根据权利要求1所述基于旋转磁场的交流相位可调电源，其特征在于：两条励磁线圈串联支路上设置的调节电阻分别为第一调节电阻(7)和第二调节电阻(8)，第一调节电阻(7)使两条励磁线圈串联支路上励磁线圈的磁场强度相同，第二调节电阻(8)用于补偿细调。
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