CN203352454U

CN203352454U - 一种电压型高频恒流源

Info

Publication number: CN203352454U
Application number: CN2013203126750U
Authority: CN
Inventors: 左忠祥; 刘文博; 姚美荣; 陈远华; 李岩; 刘文华; 张秀娟
Original assignee: SIEYUAN QINGNENG POWER ELECTRONIC Co Ltd
Current assignee: SIEYUAN QINGNENG POWER ELECTRONIC Co Ltd
Priority date: 2013-05-31
Filing date: 2013-05-31
Publication date: 2013-12-18
Anticipated expiration: 2023-05-31

Abstract

本实用新型涉及一种高频恒流源，属于工业电源领域。一种电压型高频恒流源，其特征在于：所述恒流源包括两级电路，第一级电路为三相整流电路，所述三相整流电路连接三相交流隔离输入，为系统提供直流母线电压，第二级为逆变H桥电路以及电流闭环控制电路，所述逆变H桥电路的输入端连接所述三相整流电路，对整流后的输入电压进行SPWM调制，输出高频恒定的电流，所述逆变H桥电路的输出端连接负载，所述逆变H桥电路的控制端由电流闭环控制电路控制H桥的导通与关断，所述电流闭环控制电路采集负载电压或电流信号，还采样母线电压和母线中点电压，同时实时采样频率和输出电流，根据各电压或电流信号变化情况，调节输出电压，达到恒流输出。

Description

一种电压型高频恒流源

技术领域

本实用新型涉及一种高频恒流源，尤其涉及一种电压型高频恒流源。

背景技术

为了便于在现场进行高压SVG整机试验，需要一个高频恒流源作为高压SVG的调试设备，在整机调试时，能够提供各功率模块的控制取电以及电容的充电，整机进行运行后，再提供各功率模块的控制取电。

当前整机调试时，由于没有此调试装置，当整机并网后，如果发生故障，需要再次上主电，若故障次数较多，则非常不利于现场调试，如果能够有一种供电装置，可以进行整机并网前的所有调试工作，提供各功率模块的控制取电以及电容的充电，整机并网之后，只提供各功率模块的控制取电，作为板卡的备用电源，则不仅能为SVG的正常运行提供多一层保护，而且能够降低整机并网运行后的故障率。当前市场上有种类众多的恒流源，实现的原理也各不一样，但是现有的恒流源都不能够满足高压SVG整机试验的需求，因此，必须设计一种新的高频恒流源来应用于高压SVG中。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种电压型高频恒流源，解决现在高压SVG整机试验中，当整机并网后，如果发生故障，需要再次上主电，若故障次数较多，不利于现场调试的缺陷。

技术方案

一种电压型高频恒流源，其特征在于：所述恒流源包括两级电路，第一级电路为三相整流电路，包括三相不控整流桥以及直流膜电容，所述三相不控整流桥连接三相交流隔离输入，所述直流膜电容与所述三相不控整流桥并联，为系统提供直流母线电压，第二级为逆变H桥电路以及电流闭环控制电路，所述逆变H桥电路的输入端连接所述三相整流电路，三相交流输入电压经过第一级三相整流电路整流后，通过第二级逆变H桥电路进行SPWM调制，输出高频恒定的电流，所述逆变H桥电路的输出端连接负载，所述电流闭环控制电路采集负载电压或电流信号，还分别连接三相整流电路的输出端采样母线电压，利用泄放电阻采样母线中点电压，同时实时采样频率和输出电流，根据各电压或电流信号变化情况，调节输出电压，达到恒流输出，所述逆变H桥电路的控制端连接所述电流闭环控制电路的SPWM脉冲输出端，由电流闭环控制电路控制H桥的导通与关断。

所述电流闭环控制电路包括主控制板、驱动板、门极板以及显示板，所述主控制板包括主控制器，进行输入数据信号的处理，输出控制信号，通过驱动板、门极板与所述逆变H桥电路相连接，直接连接显示板，输出显示信号。

所述驱动板负责驱动脉冲的输出，将主控制器产生的4路PWM信号驱动输出给门极板，驱动设置有两个IGBT的门极板工作，所述门极板配合驱动板对H桥进行有效控制，确保H桥正常工作。

所述主控制板控制电路包括主控制器、A/D采样处理模块、过压/过流/过载保护模块、数据显示驱动模块、按键驱动模块、数据通信模块。

所述主控制器采用TMS320F2812，A/D采样处理模块采用AD7656，保护模块主要包括过压、欠压、过流以及NTC温度保护。

所述逆变H桥电路的输出端连接电抗器和接触器输出给负载。

有益效果

本实用新型的电压型高频恒流源利用此装置进行整机并网前的所有调试工作，提供各功率模块的控制取电以及电容的充电，整机并网之后，只提供各功率模块的控制取电，作为板卡的备用电源，为SVG的正常运行提供又一层保护，从而降低整机并网运行后的故障率，本实用新型可以有效的解决电流较大且频率较高时电流源输出稳定性的问题，也有效解决了高压SVG整机上电调试的问题。

附图说明

图1是本实用新型的主电路拓扑结构图；

图2是本实用新型的原理框图；

图3是本实用新型主控板的功能框图。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图，进一步阐述本实用新型。

本实用新型电压型高频恒流源（Constant Current Source，简称CCS）的工作原理为：利用输入交流380V经过不控整流后，通过逆变H桥进行SPWM调制，输出高频恒定的电流，整个系统采用PI算法，根据负载变化情况，调节输出电压，实现电流闭环控制策略，最终达到恒流输出的目的，同时对频率以及输出电流进行采样，送入主控系统，进行相应的数字显示，从而实时监测电流及频率的波动变化情况。本装置主电路主要包括两级电路，第一级电路为三相整流电路，包括整流桥以及直流膜电容，主要为系统提供直流母线电压，第二级为逆变H桥电路以及电流闭环控制电路，这部分电路是系统的核心电路，主要包括主控制板、驱动板、门极板以及显示板。

主控板为恒流源装置的控制核心，负责各种控制信号、数据信号的处理，实现与驱动板、显示板之间的信号交互，通过DSP产生的4路SPWM脉冲，控制H桥的导通与关断，在主控板中，核心元器件为TMS320F2812、AD7656，通过主控制板实现各控制信号的发出、A/D采样处理、过压/过流/过载保护、数据显示驱动、按键驱动、数据通信等功能。A/D采样主要将采集到的母线电压、中点电压、负载电流信号经过AD7656处理后，送入DSP进行计算处理，实现相应的控制功能；保护电路主要包括过压、欠压、过流以及NTC温度保护。

驱动板主要负责驱动脉冲的输出，将DSP产生的4路PWM信号驱动输出给两个绝缘栅双极型晶体管（IGBT）的门极板，驱动IGBT工作，驱动芯片选用CONCEPT公司的2SD315驱动芯片，板卡设计时，将两个IGBT的驱动电路集成到一块驱动板中，同时增加NTC温度保护电路。

门极板主要是配合驱动板对H桥进行有效控制，确保H桥正常工作，其中门级电阻的匹配应当犹未注意。

显示电路主要包括LED指示、按键及数码管显示电路。数码管显示驱动芯片选用MAX7221，为串行数据通信芯片，与主控板通信只需要连接三根线，时钟信号、串行数据输出信号、片选信号。

根据以上技术方案提出的电压型高频恒流源装置可以有效的解决电流较大且频率较高时电流源输出稳定性的问题，此装置也有效解决了高压SVG整机上电调试的问题。

电压型高频恒流源主电路拓扑结构如图1所示，主电路包括：隔离变压器、三相整流桥、启动电阻、电容及泄放电阻、单相逆变桥、电流互感器、连接电抗、接触器，电流经过电抗器以及接触器输出给负载，同时在输出侧装有CT，实时采集输出电流送入主控板，进行电流闭环调节，使输出电流恒定。接触器主要用于本装置进行冗余设计时使用。

恒流源原理框图主要如图2所示，主要包括两级电路，第一级电路为三相整流电路，包括整流桥以及直流膜电容，主要为系统提供直流母线电压，第二级为逆变H桥电路以及电流闭环控制电路，这部分电路是系统的核心电路，主要包括主控电路、驱动电路以及按键与显示电路。

主控板的功能框图如图3所示，主控模块是整个恒流源的核心部分，包含：母线电压采样、负载电流采样、开入开出、光纤通信、485通信，其中，485通讯，设置为调试通讯口。

A/D采样电路主要将采集到的母线电压、中点电压、负载电流信号经过AD7656处理后，送入DSP进行计算处理，实现相应的控制功能。

开入及开出电路主要用于控制接触器的起停，当系统上电后，通过1个开出节点，控制接触器的线圈得电，从而主触头闭合，整个系统正常工作。

保护电路主要包括过压、欠压、过流以及NTC温度保护。

装置的驱动电路主要是将DSP产生的4路PWM信号驱动输出给两个IGBT的门极板，根据PWM波的载波频率以及占空比，控制H桥中两个桥臂对应上下管导通以及关断。

为了便于读取电流和电压参数，实时监测输出电流的变化，确保电流输出恒定，本装置采用4位数码管显示输出的电流以及直流母线电压，同时配合相应的按键使用，按键包括启动、停止、电流增、电流减、频率增、频率减6个按键，同时为了便于故障的读取，在装置运行发生故障时，利用数码管进行相应的故障指示。

本实用新型的技术方案的主要故障包括：IGBT桥臂驱动故障、左右桥臂温度报警、左右桥臂温度超限、母线过压欠压、负载过流、板卡供电故障、通讯故障等。故障状态的变化，触发故障处理程序，根据不同的故障，本恒流源进入不同的运行状态，如降额、单机运行、停运等。

Claims

1.一种电压型高频恒流源，其特征在于：所述恒流源包括两级电路，第一级电路为三相整流电路，包括三相不控整流桥以及直流膜电容，所述三相不控整流桥连接三相交流隔离输入，所述直流膜电容与所述三相不控整流桥并联，为系统提供直流母线电压，第二级为逆变H桥电路以及电流闭环控制电路，所述逆变H桥电路的输入端连接所述三相整流电路，三相交流输入电压经过第一级三相整流电路整流后，通过第二级逆变H桥电路进行SPWM调制，输出高频恒定的电流，所述逆变H桥电路的输出端连接负载，所述电流闭环控制电路采集负载电压或电流信号，还分别连接三相整流电路的输出端采样母线电压，利用泄放电阻采样母线中点电压，同时实时采样频率和输出电流，根据各电压或电流信号变化情况，调节输出电压，达到恒流输出，所述逆变H桥电路的控制端连接所述电流闭环控制电路的SPWM脉冲输出端，由电流闭环控制电路控制H桥的导通与关断。

2.如权利要求1所述的电压型高频恒流源，其特征在于：所述电流闭环控制电路包括主控制板、驱动板、门极板以及显示板，所述主控制板包括主控制器，进行输入数据信号的处理，输出控制信号，通过驱动板、门极板与所述逆变H桥电路相连接，直接连接显示板，输出显示信号。

3.如权利要求2所述的电压型高频恒流源，其特征在于：所述驱动板负责驱动脉冲的输出，将主控制器产生的4路PWM信号驱动输出给门极板，驱动设置有两个IGBT的门极板工作，所述门极板配合驱动板对H桥进行有效控制，确保H桥正常工作。

4.如权利要求2所述的电压型高频恒流源，其特征在于：所述主控制板控制电路包括主控制器、A/D采样处理模块、过压/过流/过载保护模块、数据显示驱动模块、按键驱动模块、数据通信模块。

5.如权利要求4所述的电压型高频恒流源，其特征在于：所述主控制器采用TMS320F2812，A/D采样处理模块采用AD7656，保护模块主要包括过压、欠压、过流以及NTC温度保护。

6.如权利要求1所述的电压型高频恒流源，其特征在于：所述逆变H桥电路的输出端连接电抗器和接触器输出给负载。