CN203012569U

CN203012569U - 电子式交流瞬时电流源控制回路的校正电路

Info

Publication number: CN203012569U
Application number: CN 201220734387
Authority: CN
Inventors: 张旭; 秦勇; 张双林; 刘贺祥; 张宏宇; 刘昆鹏; 肖承林; 杨丽杰; 王玉山
Original assignee: Shenyang Siasun Robot and Automation Co Ltd
Current assignee: Shenyang Siasun Robot and Automation Co Ltd
Priority date: 2012-12-27
Filing date: 2012-12-27
Publication date: 2013-06-19
Anticipated expiration: 2022-12-27

Abstract

本实用新型涉及电子式交流瞬时电流源控制回路的校正电路，具体的说是一种相位、幅值补偿电路；电子式交流瞬时电流源控制回路包括顺序连接的外环PID调节电路、内环PID调节电路、逆变电路和变流器，逆变电路的输出端还与内环PID调节电路的输入端连接，变流器的输出端还与外环PID调节电路的输入端连接，其特征在于：外环PID调节电路与内环PID调节电路之间还连有校正电路。本实用新型使原控制回路既保留了稳定性好，精度高的特性，又拓宽了电源的带负载的范围。

Description

电子式交流瞬时电流源控制回路的校正电路

技术领域

本实用新型涉及一种闭环控制回路的校正环节，具体的说是一种相位、幅值补偿电路。

背景技术

目前，低压电器行业使用电流源对产品进行瞬时动作性能检测时，即要求电流源有快速的响应时间，又要求电流源有较好的精度及较宽的负载适应范围。而相对来讲交流电流源设备中的升流变压器是一个大时间常数的环节，同时电流源负载因被测产品的个体差异而存在很大的随机性，而对于电流源的控制来说，负载是整个环路的一部分，负载变化，整个环路的特性也随着变化。这使得电流源对精度，响应时间，负载范围这三个指标通常不能很好的同时满足。

随着SPWM技术的成熟和各种大功率高速电子开关器件的普及，电流源的快速响应得以实现。而在设计控制环路时引入一定的补偿方案，也可以大大提升电流源的稳定性和负载范围。

实用新型内容

针对现有电流源设备存在的响应慢，受负载变动影响大的不足之处，本实用新型针对双电流环控制环路加入一处校正电路，可以提高电流源的带负载范围，同时保证环路稳定，又不影响电流源的响应速度和精度。

本实用新型的以下技术方案如下：电子式交流瞬时电流源控制回路的校正电路，电子式交流瞬时电流源控制回路包括顺序连接的外环PID调节电路、内环PID调节电路、逆变电路和变流器，逆变电路的输出端还与内环PID调节电路的输入端连接，变流器的输出端还与外环PID调节电路的输入端连接，其特征在于：外环PID调节电路与内环PID调节电路之间还连有校正电路。

校正电路包括运算放大器、电阻和电容；运算放大器的反相输入端通过电阻R1、电容C1与外环PID调节电路的输出端连接，正向输入端通过电阻R3接地；运算放大器的反相输入端和输出端之间连有由电阻R2和电容C2构成的并联电路，运算放大器的输出端与内环PID调节电路的输入端连接。

本实用新型具有以下有益效果和优点：

1.本实用新型的电路简单，易于调试。

2.本实用新型使用常用器件搭建，实现容易。

3.本实用新型作用后，对原回路的精度和响应时间影响很小。

4.本实用新型有益于防止双电流闭环电路结构的自激震荡。

5.本实用新型使原控制回路既保留了稳定性好，精度高的特性，又拓宽了电源的带负载的范围。

附图说明

图1为本实用新型的电子式交流瞬时电流源控制回路结构示意图；

图2为本实用新型的电路原理图；

图3为本实用新型电路的幅频特性图；

图4为本实用新型电路的相频特性图；

图5为实施例的电子式交流瞬时电流源控制回路结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做详细阐述：

如图1所示，电子式交流瞬时电流源控制回路包括顺序连接的外环PID调节电路1、内环PID调节电路3、逆变电路4和变流器5，逆变电路4的输出端还与内环PID调节电路3的输入端连接，变流器5的输出端还与外环PID调节电路1的输入端连接。其中，外环PID调节电路1与内环PID调节电路3之间还连有校正电路2。

本实用新型所采用的校正补偿电路分为3部分功能：

1.采用较大电容隔离误差信号中的直流分量，由于器件受供电，温度等环境因素影响，误差信号必然会产生零点位移，所以此环节十分必要，同时信号通过电容后相位会有一定的超前。

2.加入有源低通滤波电路，滤除高频干扰。

3.加入相位补偿电路，以确保相移在要求范围内。

在实际应用中，本实用新型设计的电路是将以上3部分功能巧妙的合为一体。

图2是一个反相输入的低通滤波电路，前端的输入电容相当于一个高通电路，综合起来此电路可作为一个带通电路，主要可减小高频信号对后端的作用。同时这种有源滤波电路还具有相位调整和比例放大作用：主要改变“C1”和“C2”的值，可使通过的50Hz信号相位超前、滞后或不变；改变“R1”和“R2”的值可改变电路的放大倍数。

需要说明的是，图2中的各个器件的参数是综合作用的，每个参数的改变都会改变电路的相位和放大倍数。图2中的“R2”和“C2”还共同决定电路的上限截至频率。

根据实际情况通过综合考虑并计算，可确定图2电路中各器件的参数值，最后分析出本校正电路的幅频特性和相频特性如图3和图4所示。

实际系统传递函数为：

| {\overset{\cdot}{A}}_{U} | = \frac{S \cdot R_{2} C_{1}}{1 + S^{2} \cdot R_{2} C_{2} \cdot R_{1} C_{1} + S \cdot R_{2} C_{2} + S \cdot R_{1} C_{1}}

考虑到主环路是双电流环结构，此环节需放在电流外环反馈运算之后，内环反馈运算之前。这样可以滤除不需要的高频信号并补偿相位，而内环的快速调节作用不受其影响。

图5为校正电路在实际控制环路中的位置。参考给定为上位机产生的正弦电压信号，升流变压器（变流器）的输出即主回路电流，通过外环电流传感器采样产生一小电压信号与参考给定相减，最后生成的误差信号输入至外环PID调节电路。通过电路的误差放大和相位调节得到一个中间参考信号至校正电路，通过校正电路的校正得到一个无零偏，无高频开关噪声的正弦信号。然后再与逆变电路（本实施例为单极倍频逆变电路）输出的电流反馈相减形成误差信号输入至内环PID调节电路，内环PID调节电路的输出即作为调制波输入给电压逆变电路，逆变电路根据调制波的变化输出一定大小的交流电压给升流变压器，再通过升流变压器的电压电流变换输出波形很好的大功率交流电流。其中，外环PID调节电路和内环PID调节电路都是由运放、电阻和电容搭建的模拟电路，这样可保证各个环节响应的快速性，并可实现整个系统无极调节。

Claims

1.电子式交流瞬时电流源控制回路的校正电路，电子式交流瞬时电流源控制回路包括顺序连接的外环PID调节电路（1）、内环PID调节电路（3）、逆变电路（4）和变流器（5），逆变电路（4）的输出端还与内环PID调节电路（3）的输入端连接，变流器（5）的输出端还与外环PID调节电路（1）的输入端连接，其特征在于：外环PID调节电路（1）与内环PID调节电路（3）之间还连有校正电路（2）。

2.根据权利要求1所述的电子式交流瞬时电流源控制回路的校正电路，其特征在于：校正电路（2）包括运算放大器、电阻和电容；运算放大器的反相输入端通过电阻R1、电容C1与外环PID调节电路（1）的输出端连接，正向输入端通过电阻R3接地；运算放大器的反相输入端和输出端之间连有由电阻R2和电容C2构成的并联电路，运算放大器的输出端与内环PID调节电路（3）的输入端连接。